Introduction à l'interférométrie radar

Les radars, comme l'origine de leur nom radio detecting and ranging l'indique, détectent des objets éloignés et déterminent leur position et leur vitesse zebker2000_incoll. Les images utilisées pour l'InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) sont acquises par un radar embarqué à bord d'un satellite. Elles contiennent des informations sur la phase et l'amplitude de l'onde radar rétrodiffusée. Le principe de l'imagerie InSAR est de comparer les phases de deux images radar avec pour objectif d'obtenir une carte des changements de la distance entre l'antenne radar et l'objet étudié. Les premières applications faites dans les années 1970 et 1980 concernaient la cartographie de la topographie [Massonnet (1998),Gabriel et al. (1989)] et ce domaine reste l'un des principaux objectifs de l'InSAR. Après des développements techniques réalisés à la fin des années 80, [Massonnet (1985),Gabriel et al. (1989)], les applications géophysiques de l'interférométrie radar ont permis, depuis le début des années 1990 et le lancement du satellite ERS-1, de mesurer de faibles déplacements de la topographie (de l'ordre du centimètre).

L'InSAR représente une avancée notable dans le sens où elle permet de cartographier les déplacements de grandes zones de terrain avec une résolution fine (de l'ordre du mètre à la dizaine de mètres) sans nécessiter d'instrumentation au sol sur la zone étudiée. Ces caractéristiques ont permis de mieux surveiller et de mieux modéliser des processus variés, pouvant être localisés dans des zones difficiles d'accès, ou faiblement équipée en stations GPS. Ainsi, des séismes tels que ceux du Sichuan [Hao et al. (2009)] et de l'Aquila en 2010 [Guerrieri et al. (2010)], ou des processus volcaniques localisés dans des endroits isolés tels que les Galápagos [Amelung et al. (2000)],[Jonsson et al. (1999)], ou les Aléoutiennes [Masterlark et al. (2004)], ont pu être étudiés à l'aide de l'InSAR. D'autres processus générant très peu de déformation tels que la subsidence urbaine de Paris [Fruneau et al. (2000)] sont également suivis par InSAR. De plus, les données InSAR peuvent être combinées avec d'autres types de données (GPS, sismiques) afin de mieux contraindre les modèles, comme l'ont fait [Delouis et al.(2010)] pour le séisme du 27 février 2010 au Chili.

Depuis quelques années, de nouveaux développements méthodologiques tels que les Permanent Scatters feretti2001 ou les Persistent Scatters [Hooper et al. (2004)] (PS), permettent de détecter les déplacements de points du sol dont les caractéristiques de rétrodiffusion changent peu dans le temps.

En plus de l'interférométrie, qui utilise l'information de phase du signal radar, il est possible d'utiliser l'information sur l'amplitude du signal rétrodiffusé pour déterminer les déplacements du sol [Michel et al. (1999a)]. Ce calcul se base sur la détection du décalage de la position d'un point donné entre les deux images d'amplitude, et permet d'estimer les déplacements du sol selon l'azimut (direction du sol parallèle à la direction de vol du satellite). Cependant, ce type de mesure est entaché d'une forte incertitude et n'est utilisable que dans des situations où les déplacements du sol sont très importants, ce qui est rarement le cas au Piton de la Fournaise. [Jónsson et al.(2002)] ont par exemple couplé ce type d'informations aux données InSAR et GPS pour étudier le séisme d'Hector Mine en 1999 (Californie), et le DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) a par exemple fourni une cartographie des déplacements de la zone de Sendaï à partir d'images en bande X (TerrasarX), après le séisme M8.9 de Tohoku-oki du 11 mars 2011 au large du Japon.

kunos 2014-07-01