LogoLogo

Monjid, Younes. Concept de corrélation dans l'espace fréquentiel de Fourier pour la télédection passive de la terre : application à la mission SMOS-Next

Monjid, Younes (2016). Concept de corrélation dans l'espace fréquentiel de Fourier pour la télédection passive de la terre : application à la mission SMOS-Next.

[img]
Preview
PDF - nécessite un logiciel de visualisation PDF comme GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
4Mb

Résumé en francais

La synthèse d'ouverture est une technique interférométrique similaire à la synthèse par rotation de la terre utilisée en radioastronomie où les signaux reçus par une paire de petites antennes sont traités de telle manière à synthétiser une seule grande antenne. Le concept de synthèse d'ouverture a été réadapté pour l'observation de la terre dans le cas de la télédétection de sources étendues de température. L'utilisation de cette technique pour l'observation de la terre a permis de contourner les limitations sur la taille d'antenne en télédétection passive. La fonction de corrélation, ou de visibilité, obtenue en inter-corrélant les signaux reçus par les an- tennes d'un système interférométrique employant une synthèse d'ouverture est définie comme étant la transformée de Fourier de la carte des températures de bril lance de la scène observée. Cette relation est connue sous le nom du théorème de Van Cittert-Zernike pour des observateurs en repos par rapport aux sources de température. La forme classique de ce théorème a été dérivée en inter-corrélant les échantillons temporels instantanés du champ électrique mesurés par différentes antennes. Un nouveau concept basé une interférométrie spatio-temporelle passive a été proposé comme étant la nouvelle génération qui succédera à la mission SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) opérant dans l'espace depuis Novembre 2009. Celui-ci a pour objectif principal l'amélioration de la résolution spatiale à des ordres pouvant répondre aux applications hydrologiques à l'échelle locale où des résolutions kilométriques sont exigées. Ce concept interférométrique se base sur l'idée d'intégrer le déplacement de l'observateur (l'antenne) et ainsi la variable temps dans le calcul de la fonction de corrélation. Ceci engendre la création de nouvelles lignes de base virtuelles entre les positions des antennes à des instants différents, en plus des lignes de base physiques formées entres les positions des antennes instantanées. L'étude de ce concept de corrélation a malheureusement démontré la suppression exacte de l'information additionnelle due aux lignes de base virtuelles par le décalage Doppler induit par le déplacement. Une seconde étude du concept d'interférométrie spatio-temporelle combinée à une nouvelle procé- dure d'imagerie par corrélation dans l'espace fréquentiel, accomplie en inter-corrélant les spectres fréquentiels des champs électriques mesurés par une paire d'antennes séparées d'une distance Δr à bord d'un satellite à une hauteur h, a démontré l'obtention d'une information en 2D en températures de brillance de la scène observée. En plus, le développement théorique de la fonction de corrélation a mis en évidence une relation liant les visibilités aux températures de brillance par l'intermédiaire d'un noyau hautement oscillatoire. L'élément nouveau apporté par la corrélation dans l'espace fréquentiel consiste à exploiter l'informati- on de corrélation acquise par les antennes du satellite pour des fréquences présentant de petites dif- férences et pas seulement l'auto-corrélation. Cette propriété permet une reconstruction en 2D des températures de brillance avec seulement deux antennes. Dans le cadre des travaux de cette thèse, la méthode de corrélation dans l'espace fréquentiel a été, dans un premier temps, théoriquement testée par la reconstruction de l'image d'un point source. On obtient des résolutions géométriques de l'ordre de hc/(Δrω0) (~ quelques kms) dans les deux directions, avec c la vitesse de la lumière et ω0 la fréquence centrale, en utilisant une paire d'antennes espacée d'une centaine de mètres. Quant à la sensibilité radiométrique, une valeur de l'unité a été mise en évidence par simulation. Dans un deuxième temps, l'évaluation numérique du concept, intégralement développée au cours de cette thèse, a nécessité l'introduction de plusieurs méthodes de simplification, notamment les méthodes numériques d'inversion des noyaux fortement oscillants, pour ainsi permettre de contourner le besoin d'un grand effort de calcul pour l'implémentation des quantités physiques en bande L (1.4 GHz). Ceci a conduit au développement de plusieurs versions d'un processeur numérique pour la reconstruction des températures et la dérivation des paramètres fonctionnels d'intérêt, et par conséquent à la validation numérique des propriétés du concept de corrélation en fréquentiel.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Kerr, Yann H.
Rougé, Bernard
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Etudes Spatiales de la BIOsphère (CESBIO), UMR 5126
Mots-clés libres :Aperture synthesis - Passive earth observation - Radiometry - Correlation function - Van Cittert-Zernike theorem - Highly oscillatory quadrature methods
Sujets :Sciences de la terre
Déposé le :14 Apr 2017 14:29