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Interférométrie par RSO (InSAR)

Figure 1 : La différence de distance ΔR est une mesure de la distance du réflecteur

Figure 1 : La différence de distance ΔR est une mesure de la distance du réflecteur

Interférométrie par RSO (InSAR)

En technologie radar, l'interférométrie fait référence à toutes les méthodes de mesure dans lesquelles un angle de phase du signal reçu est évalué. L'interférométrie par RSO (Radar à synthèse d’ouverture) est une technique de radar d'imagerie dans laquelle des informations supplémentaires sont calculées en comparant les phases de deux images obtenues à partir d'angles d'aspect différents. Il est fait hypothèse que la contribution interne, liée aux propriétés physiques, géométriques et diélectriques des cibles, demeure stable entre les deux prises de vue et que seul le point de vue cause la différence de phase.

La résolution des appareils radar dans la mesure de distance est limitée par la bande passante de leur émetteur. Pour les dispositifs radar à modulation d'impulsions simple de la longueur de l'impulsion transmise, et dans les dispositifs radar avec modulation intra-impulsionnelle par la bande passante de l'impulsion transmise, une mesure directe de la phase du signal d'écho peut être utilisée pour une mesure de distance beaucoup plus précise.

φ = − 4π·R Avec R = distance au réflecteur
λ = longueur d'onde du signal de transmission
(1)
λ

Malheureusement, la distance de mesure non-équivoque dépend de la répétition cyclique de l'onde sinusoïdale et elle est égale à plus ou moins la moitié de la longueur d'onde. Bien que la phase puisse être mesurée de manière assez précise dans la plage de −π < φ ≤ +π à l’intérieur d’une longueur d’onde, la même information ne peut être distinguée de celle provenant d’un multiple de cette longueur d'onde. Par exemple, deux objets séparés d’une demi-longueur d’onde ne peuvent être distingué de deux autres qui sont à 1 longueur d’onde et demie ou deux longueurs d’onde et demie, etc.

Le pré-requis obligatoire pour un tel radar est qui doit être cohérent et doit produire une image bidimensionnelle par pivotement d'antenne, rotation ou mouvement linéaire. Les informations de phase mesurées sont stockées pour chaque pixel. L'ensemble du processus est répété à partir d'une autre position de l'antenne. Pour chaque point de l'image, la différence de phase des deux données est une mesure de la différence de distance ΔR et donc aussi de sa distance (voir Figure 1). Grâce au traitement de l'image, il est maintenant possible d'obtenir une précision de mesure jusqu'à des fractions de la longueur d'onde lors de la comparaison des images à deux phases. Là encore, des ambiguïtés apparaissent mais beaucoup moins qu'avec la mesure directe. En comparant avec les pixels voisins et en évaluant la probabilité d'un saut de phase, ces ambiguïtés peuvent être éliminées.

En conséquence, l'image de phase de chaque mesure individuelle est chaotique et apparaît comme un motif de bruit coloré. Seule la différence de phase des deux images donne une information de distance évaluable. Il existe des relations trigonométriques simples entre la différence de phase et la distance exacte. La distance entre les deux positions d'antenne (la ligne de base) est un multiplicateur pour la différence de phase. Elle devrait être assez petite pour que les conditions de réflexion entre les deux mesures ne changent pas.

L'interférométrie par RSO (en anglais InSAR) a été initialement développée pour la télédétection spatiale de la surface terrestre à l'aide d’un radar à synthèse d'ouverture. Par exemple, lors de la mission de topographie radar (Shuttle Radar Topography Mission - SRTM) en février 2000, une deuxième antenne de réception a été déployée le long d’une rampe de 60 mètres de long. Les deux données furent prises simultanément. Dans la mission en tandem d’ERS-1 et ERS-2, les deux mesures furent effectuées de manière consécutive.

Cette technique sert aussi pour des applications au sol avec une méthode est appropriée. Ici, elle est appelé RSO interférométrique au sol (en anglais Ground Based Interferometric SAR, GBInSAR). Ici, les changements dans l'environnement peuvent être mesurés au millimètre près, tels que les changements de la calotte glaciaire, les glissements de terrain, l'activité volcanique, les failles après les séismes et la surveillance statique des structures.