Synthetic Aperture Radar : Algorithms and Applications in Forests and Urban Areas

Radar à synthèse d’ouverture : algorithmes et applications en forêts et en zones urbaines L'objectif de cette thèse est d'exploiter le radar à ouverture synthétique (SAR) multiligne la caractérisation de la structure forestière et la surveillance de l'affaissement des sols. Dans le cas des zones forestières, les paramètres de la structure de la forêt tropicale sont dérivés par la tomographie SAR (TomoSAR). Pour les zones urbaines, la subsidence des sols est étudiée à l'aide des techniques d'interférométrie SAR (InSAR). TomoSAR et InSAR seront en utilisant des images SAR multi-lignes de base sur différents sites. Avant l'analyse tomographique, un algorithme d'étalonnage de phase est nécessaire pour compenser les résidus de phase qui altèrent les données et influent sur la mise au point des données multi-lignes de base. D'abord, une étude tomographique a été réalisée dans les forêts tropicales, où la caractérisation de la forêt a été évaluée à l'aide de la tomographie SAR en bandes L et P. Deuxièmement, différentes techniques InSAR ont été comparées en ce qui concerne leurs performances en matière de surveillance de la déformation de la surface de la Terre, en prenant le Liban comme étude de cas.La première partie de la thèse présente l'analyse TomoSAR dans la forêt tropicale du Gabon. Un examen des techniques d'étalonnage de phase utilisées sur les données TomoSAR est présenté. La formulation du problème commence par l'étalonnage de phase de la pile de données considérée comme l'entrée principale pour commencer avec les algorithmes de traitement des données SAR. Ainsi, les algorithmes d'étalonnage de phase proposés dans la littérature sont discutés. Deux des approches d'étalonnage de phase les plus importantes sont ensuite décrites et discutées en détail. Le potentiel des données TomoSAR en bande L pour caractériser la structure de la forêt tropicale est évalué. Le défi ici est la courte longueur d'onde des données en bande L (en comparaison à la bande P), et la possibilité de pénétrer dans la forêt tropicale jusqu'au sol. L'analyse tomographique est réalisée à partir des données UAVSAR de la bande L en campagne AfriSAR menée sur le parc Gabonais Lopé en Février 2016. Il a été constaté que TomoSAR en bande L est capable de pénétrer dans et à travers la canopée jusqu'au sol, ce qui a permis de détecter correctement les couches de la canopée et du sol.Ensuite, le suivi de la structure des forêts tropicales est traité à l’aide de la tomographie ROS en bandes L et P. Pour cela, une comparaison des profils TomoSAR en bandes L et P avec des données lidar du capteur (LVIS) est effectuée afin d'évaluer la capacité de TomoSAR à surveiller et à estimer les paramètres de la structure de la forêt tropicale pour une bonne gestion forestière et pour soutenir les missions spatiales sur la biomasse forestière. Les performances des bandes L et P pour la pénétration de la canopée sont évaluées pour déterminer l'emplacement du sol sous-jacent. En outre, les enregistrements 3D pour chaque configuration sont comparés en ce qui concerne leur capacité à dériver la structure verticale de la forêt.La deuxième partie de la thèse aborde l'utilisation des techniques InSAR dans la surveillance de la subsidence. L'idée est de diviser l'estimation des déformations de surface de la terre en deux étapes. La première étape consiste à utiliser la technique du maximum de vraissemblance pour traiter conjointement les diffuseurs permanets et les diffuseurs distribués afin d'obtenir les meilleures estimations possibles des phases interférométriques. Ensuite, la deuxième étape consiste à séparer les contributions aux phases interférométriques dues à la topographie de la scène et au champ de déformation causées par le bruit de décorrélation et les perturbations atmosphériques. Comme cas d'étude, une analyse approfondie des données INSAR est présentée sur le site Libanais. En s'appuyant sur un ensemble de données de 117 données satellitaires Sentinel-1 acquises sur le Liban entre 2015 et 2019, avec une résolution temporelle élevée (6 jours).