III - QU'EST-CE QU'UNE IMAGE NUMéRIQUE?
1- Types d'IMAGE ou de données
1.2- Images RADAR
Contrairement aux systèmes optiques, qui utilisent des éléments tels que des lentilles, des miroirs ou des prismes, l'acquisition des images RADAR est purement électronique. Le RADAR est composé d'un émetteur, d'un récepteur, d'une antenne et d'un système électronique d'enregistrement et de traitement. L'antenne émet une série de courtes impulsions d'énergie d’une longueur d'onde spécifique dans la gamme des micro-ondes. Après avoir interagi avec des objets à la surface de la Terre, une partie de l'énergie émise revient vers l'antenne. C'est l'écho. Comme la plateforme continue à se déplacer durant l'acquisition de ce signal, une image bidimensionnelle se forme.
Le temps que mettent les impulsions à revenir à l'antenne permet de déterminer la distance entre la cible et l'antenne. La comparaison des signaux électroniques initialement émis et détectés fournit également de nombreuses informations. Il est par exemple possible de déterminer le coefficient de rétrodiffusion, çàd la proportion du rayonnement initial émis qui a été diffusé par la cible et reçue en retour par l'antenne. La comparaison des signaux émis et reçus permet également de déterminer le déphasage. Il s'agit de la fraction de longueur d'onde observée entre l'émission et la réception. De cette manière, les caractéristiques complètes d’intensité et de phase du front d’onde retour sont enregistrées comme si cette onde arrivait dans l’ouverture d’une lentille ou d’un miroir.
L’image RADAR elle-même est reconstruite a posteriori en appliquant mathématiquement au front d’onde reçu l’effet qu’aurait eu sur lui une lentille. C’est ce qu’on appelle la focalisation. Le résultat est une image pour laquelle, en chaque point, nous disposons de deux informations : l’amplitude et la phase.
Vitesses de déplacements de la glace obtenues par intérférométrie sur la plateforme de glace Roi Baudouin. Plusieurs techniques utilisant les images SAR permettent de cartographier les déplacements de surface de la glace et d'en déterminer les vitesses. L'une de ces techniques est l'intérférométrie. Chaque pixel d'une image SAR contient une information d'amplitude, liée à la réflectivité du sol et une information de phase, liée à la distance entre le satellite et le sol. Un interférogramme est obtenu en soustrayant la phase de deux images prises à des dates différentes. Un déplacement provoquera un déphasage dans l'interférogramme. (Voir Suivre le changement global en Antarctique grâce aux satellites - projet STEREO MIMO)
A ces informations, si le capteur le permet, on peut encore ajouter la polarisation. La plupart des capteurs actuels permettent d’émettre selon une polarisation linéaire et de détecter soit selon la même polarisation, soit selon une polarisation perpendiculaire. Ainsi, si un capteur émet en polarisation verticale (V), il peut "écouter" selon une polarisation verticale (V) ou horizontale (H). L’image résultante sera qualifiée de VV ou de VH. A l'inverse, on peut aussi obtenir une image HH ou HV. Cela permet d’observer d’autres caractéristiques de la scène. En effet, un objet ne répondra pas de la même manière à une polarisation verticale qu’à une polarisation horizontale.
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L'image de gauche est une image Sentinel-1 de Bruxelles enregistrée le 1/6/2018 selon une polarisation VH. L'image de droite montre par pixel la valeur médiane de rétrodiffusion de toutes les images Sentinel-1 de 2018 enregistrées au-dessus de cette région.
Une image RADAR se présente comme une image en niveaux de gris dont l'intensité représente la proportion relative d'énergie rétrodiffusée à un endroit donné. Il s'agit du coefficient de rétrodiffusion exprimé en décibels. Sa valeur dépend des objets présents au sol (leur nature, leur taille, leur forme et leur orientation), de la teneur en humidité de la zone, de la fréquence et de la polarisation des impulsions RADAR et de l'angle d'incidence du faisceau radar.