Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes
UMR CNRS 6164

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Analyse quantitative de paramètres bio et géo-physiques

  • Estimation des paramètres de surface à partir de données multi fréquentielle et multi résolution.

Ce thème de recherche concerne l’extraction des caractéristiques de la surface d’un environnement naturel (rugosité du sol, corrélations spatiales, texture, constante diélectrique...) à partir de l’analyse d’images SAR multi fréquentielle et multi polarisation. Les travaux de recherche sont basés sur le développement des algorithmes d’inversion pour l’extraction des paramètres physiques invariants, utilisant des données multi fréquentielle et multi polarisation et sur l’établissement des relations quantitatives entre ces paramètres invariants et les paramètres bio et géophysiques du milieu, par l’intermédiaire de la théorie de diffusion de l’environnement, de la vérité terrain et des observations radar.

Aujourd’hui, l’axe principal de cette activité concerne l’extraction des différentes caractéristiques des milieux naturels (zone agricole, forêt, montagne...) à partir de données SAR polarimétriques. Il est ainsi nécessaire de modéliser la diffusion électromagnétique de ces milieux et de définir des descripteurs polarimétriques sensibles aux paramètres bio- et géophysiques de ces environnements.

Ces modèles de diffusion calculent de façon précise l’onde rétrodiffusée vers le radar après interaction avec ces milieux aléatoires. Dans le cas des surfaces rugueuses, le modèle SPM, le modèle IEM et le modèle de Kirchhoff ont été développés. De plus, différents types de surface sont considérés : aléatoire, périodique ou apériodique.

Une autre partie des travaux consiste à modifier ces modèles en tenant compte de l’influence de la résolution du radar sur la réponse électromagnétique de ces milieux.

Pour relier les informations bio- et géophysiques avec la réponse polarimétrique du radar, de nouveaux paramètres polarimétriques permettant de différencier les mécanismes de rétrodiffusion ont été créés. Des relations quantitatives pertinentes pour l’inversion sont obtenues entre ces paramètres et les paramètres physiques du milieu, en se basant sur les modèles de diffusion, les vérités terrain et les observations radar.

Différents algorithmes d’extraction des paramètres physiques à partir de données SAR polarimétriques sont développés en utilisant les relations de dépendances entre les descripteurs polarimétriques et les caractéristiques du milieu. Plus particulièrement, ces modèles d’inversion sont adaptés à l’utilisation de données multi fréquentielles (bande P à bande X) afin d’améliorer la précision des résultats. La dernière étape de ces travaux consiste à comparer les résultats d’inversion aux données terrains disponibles.

  • Estimation des paramètres de surface fractale.

Ce deuxième sujet d’étude est complémentaire au précédent puisqu’il concerne l’estimation de l’humidité des sols à partir de mesures SAR polarimétriques et interférométriques. L’estimation de l’humidité des sols est un enjeu important dans de nombreuses applications civiles (prévention de risques d’inondation, gestion des ressources agricoles), scientifiques (paramètre d’entrée de modèles de la biosphère) ou militaire (carte de traficabilité). Des algorithmes d’inversion de l’humidité à partir de mesures co-polaires (HH et VV) existent depuis une vingtaine d’années sans être cependant très efficaces puisque des écarts importants entre l’estimation et la vérité terrain subsistent.

L’objectif de ces travaux de recherche ont consisté à développer des algorithmes d’inversion de l’humidité du sol à partir de mesures polarimétriques afin de mieux préciser et spécifier les futurs capteurs polarimétriques spatiaux.

  • Estimation des paramètres d’un couvert végétal.

Le troisième sujet d’étude concerne l’analyse du couvert végétal. Le but de ce travail consistait à obtenir des relations quantitatives entre les paramètres polarimétriques issus de données SAR et les paramètres physiques décrivant un couvert végétal (dimension, biomasse, géométrie, humidité...). A cette fin une approche méthode directe - méthode inverse est utilisée. Le centre de L’ONERA à Toulouse a développé un modèle de végétation incohérent qui permet de calculer la SER d’une forêt en fonction de paramètres radar (fréquence de travail, angle d’incidence) et de paramètres de végétation (dimension des constituants feuilles-branches, leur orientation, leur dimension, leur taux d’humidité). Ce modèle, une fois adapté aux nécessités d’un traitement complètement polarimétrique, a permis de constituer une base de données suffisante à l’établissement de relations directes végétation/signature polarimétrique. L’analyse d’un couvert végétal a pu ainsi être conduit à partir de mesures complètement polarimétriques et multi-fréquentielles effectuées par le radar aéroporté RAMSES de l’ONERA.

Site Web de l’équipe SAPHIR


Animateur : S. Allain-Bailhache






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