3.1 – Principes fondamentaux du Radar à Synthèse d’Ouverture

Contenu du cours
Section 1 – Introduction à la Télédétection
Découvrez les fondements de la télédétection, les objectifs du cours et la propagation du rayonnement électromagnétique depuis la source jusqu'à l'analyse finale. Cette section pose les bases de notre parcours scientifique.
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Section 2 – Télédétection Optique ( Sentinel-2 )
Maîtriser la chaîne complète de prétraitement optique Sentinel-2 : correction atmosphérique, harmonisation géométrique, découpe spatiale et extraction d'indices spectraux (NDVI). Durée : 3 heures | 6 parties structurées | 4 vidéos tutoriels
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M232 – Physique de la Télédétection : Optique, Radar et Ingénierie du Traitement (ESA SNAP)

🛰️ Le SAR : Un capteur actif

Le Radar à Synthèse d’Ouverture (SAR) est un système d’imagerie actif qui émet ses propres impulsions micro-ondes et mesure le signal rétrodiffusé par la surface terrestre. Contrairement aux capteurs optiques passifs comme Sentinel-2, le SAR fonctionne de jour comme de nuit et à travers les nuages.

Le terme « synthèse d’ouverture » fait référence au mouvement du satellite le long de sa trajectoire : en combinant les signaux reçus à différentes positions, le SAR simule une antenne virtuelle beaucoup plus grande que l’antenne physique, obtenant ainsi une résolution azimutale très fine.

📡 Les bandes radar et leurs applications

Bande λ Fréquence Satellite Application
X ~3 cm 8-12 GHz TerraSAR-X, COSMO-SkyMed Urbain, haute résolution
C ~5.6 cm 4-8 GHz Sentinel-1 Inondations, agriculture, glace
L ~23 cm 1-2 GHz ALOS-2 PALSAR, NISAR Forêts, géologie, déformation

📐 Le coefficient de rétrodiffusion σ⁰

La grandeur fondamentale mesurée par le SAR est le coefficient de rétrodiffusion σ⁰ (sigma zéro), exprimé en décibels (dB). Il quantifie la proportion d’énergie renvoyée vers le capteur :

  • σ⁰ élevé (proche de 0 dB) → surfaces rugueuses, végétation dense, zones urbaines
  • σ⁰ faible (< -15 dB) → surfaces lisses comme l’eau calme (spéculaire), zones inondées

La conversion linéaire ↔ dB s’effectue par :

σ⁰ (dB) = 10 × log₁₀(σ⁰ linéaire)

🌐 Géométrie d’acquisition SAR

  • Polarisations disponibles : VV, VH, HH, HV — Sentinel-1 IW acquiert VV+VH
  • Angle d’incidence : 20° à 46° pour Sentinel-1 en mode IW (Interferometric Wide Swath)
  • Résolution spatiale : 10 × 10 m en mode IW (après multi-looking)
  • Fauchée : ~250 km en mode IW
  • Revisit : 6 jours (constellation Sentinel-1A + 1B)

⚙️ Modes d’acquisition de Sentinel-1

Mode Résolution Fauchée Usage principal
IW (Interferometric Wide) 5×20 m → 10×10 m 250 km Surveillance terrestre générale
EW (Extra Wide) 20×40 m 400 km Maritime, glace de mer
SM (StripMap) 5×5 m 80 km Haute résolution locale
WV (Wave) 5×5 m 20 km Océan, vagues

🔑 Points clés à retenir

  • Le SAR est un capteur actif micro-ondes : indépendant de l’illumination solaire et des nuages
  • La bande C (5.6 cm) de Sentinel-1 est la plus utilisée pour la surveillance des inondations
  • Le paramètre σ⁰ traduit la rugosité et la diélectricité de la surface
  • La polarisation VV est particulièrement sensible aux surfaces d’eau libre