Parler à un RADAR spatioporté : traitement et analyse des données de Sentinel-1

Magazine
Marque
GNU/Linux Magazine
Numéro
246
Mois de parution
mars 2021
Spécialité(s)


Résumé

Nous avions étudié comment fonctionne un RADAR pour la mesure de distance, puis d’azimut et finalement interférométrique, lors d’un déploiement depuis le sol. Nous allons appliquer ces connaissances aux données acquises par les RADAR transportés par les satellites de l’ESA Sentinel-1, librement disponibles sur le Web. Nous conclurons en installant au sol une cible coopérative qui sera parfaitement visible depuis l’espace.


Les RADAR sont des outils de télémesure exceptionnellement performants : contrairement aux observations optiques, ces méthodes actives de mesure ne sont pas dépendantes de l’illumination de la scène ni du couvert nuageux, puisque les ondes électromagnétiques radiofréquences traversent les nuages, permettant une observation, quelles que soient les conditions météorologiques. Il s’agit d’outils indispensables aux observations à long terme des impacts naturels et artificiels sur l’environnement ou la gestion de crises tel que promu par les Nations Unies [1], justifiant de diffuser la connaissance du traitement de ces signaux et de mettre en commun nos techniques d’analyse les plus efficaces. Nous avions pris rendez-vous à l’issue de [2] pour étendre nos connaissances acquises sur un RADAR à ouverture synthétique au sol (GB-SAR) vers les RADAR spatioportés : la promesse sera tenue avec le présent document.

fig1 3

Fig. 1 : Illustration des modes de mesure...
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Références

[1] UN-SPIDER, « United Nations Platform for Space-based Information for Disaster Management and Emergency Response » et leur explication sur l’utilisation de Sentinel-1 : https://un-spider.org/advisory-support/recommended-practices/mudslides-flood-sentinel-1/step-by-step

[2] J. FRIEDT, W. FENG, « Résolution azimutale d’un RADAR à bruit : analyse et réalisation d’un RADAR à synthèse d’ouverture (SAR) par radio logicielle », GNU/Linux Magazine no242, novembre 2020 : https://connect.ed-diamond.com/GNU-Linux-Magazine/GLMF-242/Resolution-azimutale-d-un-RADAR-a-bruit-analyse-et-realisation-d-un-RADAR-a-synthese-d-ouverture-SAR-par-radio-logicielle

[3] ESA, « Sentinel-1 – ESA’s Radar Observatory Mission for GMES Operational Services », SP-1322/1, p.20, mars 2012 : https://sentinel.esa.int/documents/247904/349449/S1_SP-1322_1.pdf

[4] Nous empruntons ce qualificatif à Radars aéroportés et spatioportés (2015) à https://www.rncan.gc.ca/cartes-outils-publications/imagerie-satellitaire-photos-aer/tutoriels-sur-la-teledetection/teledetection-par-hyperfrequence/radars-aeroportes-et-spatioportes/9398

[5] ESA, « ENVISAT and ERS missions – Data access guide », 2011 : https://earth.esa.int/documents/10174/13019/Envisat_ERS_Data_Access_Guide.pdf

[6] J. FRIEDT, W. FENG, « Mesure fine de déplacement par RADAR interférométrique à synthèse d’ouverture (InSAR) par radio logicielle », GNU/Linux Magazine no244, janvier 2021 : https://connect.ed-diamond.com/GNU-Linux-Magazine/GLMF-244/Mesure-fine-de-deplacement-par-RADAR-interferometrique-a-synthese-d-ouverture-InSAR-par-radio-logicielle

[7] J.A. JOHANNESSEN, F. COLLARD, « SAR Instrument Principles and Processing », 2012 : https://earth.esa.int/eogateway/documents/20142/0/01_Wednesday_OCT2013_SAR_principles.pdf

[8] H. LEE, J. MOON, « Analysis of a Bistatic Ground-Based Synthetic Aperture Radar System and Indoor Experiments », MDPI Remote Sensing 13(1), 63, 2020 : https://www.mdpi.com/2072-4292/13/1/63/htm

[9] Sentinel dans la presse : https://www.bbc.com/news/science-environment-55022567 et https://www.bbc.com/news/science-environment-54926152

[10] D.W. HAWKINS, « Synthetic Aperture Imaging Algorithms:with application to wide bandwidth sonar », PhD, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand, 1996 : https://ir.canterbury.ac.nz/handle/10092/1082

[11] S.H. WINSVOLD et al., « Using SAR satellite data time series for regional glacier mapping », The Cryosphere 12, 867–890, 2018.

[12] T. TAMM et al., « Relating Sentinel-1 Interferometric Coherence to Mowing Events on Grasslands », MDPI Remote Sensing 8 802, 2016.

[13] N.J SCHNEEVOIGT et al., « Glacier displacement on Comfortlessbreen, Svalbard, using 2-pass differential SAR interferometry (DInSAR) with a digital elevation model », Polar Record 48 (244), 17–25, 2012.

[14] A. BRAUN et L. VECI, « Sentinel-1 Toolbox – TOPS Interferometry Tutorial », janvier 2020 : http://step.esa.int/docs/tutorials/S1TBX%20TOPSAR%20Interferometry%20with%20Sentinel-1%20Tutorial_v2.pdf

[15] L. VECI, « SNAP Command Line Tutorial », ESA, 2020 : http://step.esa.int/docs/tutorials/SNAP_CommandLine_Tutorial.pdf

[16] M.P DOIN et al. « Corrections of stratified tropospheric delays in SAR interferometry: Validation with global atmospheric models », Journal of Applied Geophysics 69(1) 35–50, 2009 : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926985109000603?via

[17] I.P. KOVÁCS et al., « How to avoid false interpretations of Sentinel-1A TOPSAR interferometric data in landslide mapping? A case study: Recent landslides in Transdanubia, Hungary », Natural Hazards 96 (2) 693–712, 2019.

[18] P. MARINKOVIC et al., « InSAR quality control: Analysis of five years of corner reflector time series », Proc. Fringe 2007 (ESA SP-649) 26, 2007.

[19] T. TOUTIN, « ASTER DEMs for geomatic and geoscientific applications: a review », International Journal of Remote Sensing 29 (7) 1855–1875, 2008 : https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01431160701408477

[20] J. KORONA, É. BERTHIER et al., « SPIRIT. SPOT 5 stereoscopic survey of polar Ice: reference images and topographies during the fourth International Polar Year (2007–2009) », ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 64 204-–212, 2009.

[21] Norwegian Polar Institute, « Terrengmodell Svalbard (S0 Terrengmodell [Data set] », Norwegian Polar Institute, 2014 : https://doi.org/10.21334/npolar.2014.dce53a47

[22] M.C. GARTHWAITE et al., « The Design of Radar Corner Reflectors for the Australian Geophysical Observing System – A single design suitable for InSAR deformation monitoring and SAR calibration at multiple microwave frequency bands », Record 2015/03 avec la correction de l’équation erronée en p.27 dans R. SARATPULAPA et al, « Corner reflectors pattern study with & without orthogonality errors », 13th International Conference on Electromagnetic Interference and Compatibility (INCEMIC), pp.196–201, 2015.

[23] M. JAUVIN, et al., « Integration of Corner Reflectors for the Monitoring of Mountain Glacier Areas with Sentinel-1 Time Series », MDPI Remote Sensing 11 (8), 988, 2019.

[24] Y. QIN et al., « The design and experiments on corner reflectors for urban ground deformation monitoring in Hong Kong », Int. J. of Antennas and Propagation, 2013.



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