Télédétection de la surface terrestre par un radiomètre imageur à synthèse d'ouverture : principes de mesure, traitement des données interférométriques et méthodes de reconstruction régularisées

Résumé : Dans le but d'obtenir les premières mesures globales d'humidité des sols et de salinité des océans,
l'Agence Spatiale Européenne, à travers son programme «Exploration de la Terre» finance
la mission spatiale SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity).
Elle repose, pour la première fois dans le cadre de l'observation de la Terre,
sur l'utilisation d'un radiomètre imageur à synthèse d'ouverture, technologie initialement développée
en radioastronomie.
Cette thèse est axée sur l'étude des méthodes de reconstruction régularisée permettant, à partir des données
interférométriques fournies par l'instrument, d'obtenir des cartes de températures de brillance.

Le principe de mesure diffère de celui des instruments habituellement utilisés pour l'observation
de la surface terrestre. Une première partie est donc consacrée à une introduction des mécanismes
fondamentaux de l'interférométrie passive, à travers une étude de la chaîne de mesure, d'un rappel
de l'expérience des trous d'Young et des propriétés de la transformée de Fourier à deux dimensions.

Le traitement des données interférométriques demande un cadre géométrique et algébrique rigoureux,
décrit dans une seconde partie. De plus, les radiomètres à synthèse d'ouverture étant des instruments
à bande passante limitée, il est nécessaire de faire appel à l'apodisation pour réduire les oscillations
apparaissant dans les cartes reconstruites. Les fenêtres d'apodisation sont donc caractérisées pour deux
configurations possibles du réseau d'antennes. L'estimation des paramètres géophysiques demandant
le traitement de cartes de températures de brillance définies sur des grilles régulières et
à résolution spatiale constante, nous avons introduit dans ce but des techniques de rééchantillonnage
et la possibilité d'utiliser le multi-fenêtrage.

Le problème inverse à résoudre étant mal posé, il est important de s'assurer de l'existence
d'une solution unique. C'est là l'objet de l'utilisation de méthodes de reconstruction régularisées.
Elles sont définies et comparées dans une troisième partie. Elles sont ensuite utilisées pour caractériser
plusieurs problèmes intervenant dans la reconstruction d'image pour les radiomètres imageurs à synthèse d'ouverture.
Ainsi, l'erreur systématique, qui intervient alors même qu'aucune erreur sur les données ou sur
la modélisation de l'instrument n'est introduite, est expliquée et quantifiée pour deux méthodes
de reconstruction régularisées et pour différentes scènes observées. La propagation du bruit radiométrique
sur les données fait l'objet d'un travail spécifique, ainsi que l'impact des erreurs de modélisation
subsistant suite à une auto-caractérisation, méthode présentée ici et permettant une calibration en vol
des paramètres instrumentaux. L'impact de la pollution des données interférométriques par le
rayonnement solaire sur la télédétection des océans est ensuite étudié. Enfin, la faisabilité et
la robustesse de la reconstruction en mode de polarisation totale à l'aide des méthodes de
reconstruction régularisées sont démontrées.
Type de document :
Thèse
Traitement du signal et de l'image. Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2004. Français
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Contributeur : Bruno Picard <>
Soumis le : jeudi 28 juillet 2005 - 11:36:02
Dernière modification le : jeudi 11 janvier 2018 - 06:19:25
Document(s) archivé(s) le : lundi 22 octobre 2012 - 12:50:21

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Citation

Bruno Picard. Télédétection de la surface terrestre par un radiomètre imageur à synthèse d'ouverture : principes de mesure, traitement des données interférométriques et méthodes de reconstruction régularisées. Traitement du signal et de l'image. Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2004. Français. 〈tel-00009029v3〉

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