Apport des images RADAR à synthèse d'ouverture à la cartographie marine

Contribution of synthetic aperture RADAR for nautical chart updating

• Auteur / Autrice : Hervé Trebossen
• Direction : Jean-Paul Rudant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'information géographique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Université de Marne-la-Vallée (1991-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Littoraux

Cartographie

Fonds marins

Télédétection en sciences de la Terre

Radar à antenne synthétique

Résumé

Plus de la moitié du transport de marchandises à travers le monde se fait par voie de mer. Un des moyens permettant d’assurer la sécurité des navires et par conséquent d’éviter les pollutions accidentelles est de mettre à la disposition des marins des cartes marines de qualité, conformes aux moyens modernes de navigation (navigation par GPS). Malheureusement, actuellement, ces documents de navigation sont anciens sur nombre de zones côtières. Le SHOM qui est chargé en France de l’établissement et de la diffusion de l’information nautique utilise, dans certains cas, pour actualiser plus rapidement ses cartes des images de télédétection provenant des satellites optiques SPOT. Dans les zones à forte nébulosité, l’acquisition de telles données est très aléatoire, les images des satellites RADAR à Synthèse d’Ouverture (RSO) apportent l’avantage de ne pas être perturbées par la couverture nuageuse. L’étude que nous présentons, née de la collaboration entre le SHOM et l’UMLV, a pour objectif de développer une méthode d’utilisation des données spatiales radar en vue de faciliter la création et la réactualisation des cartes marines. Le premier chapitre de ce travail présente, sur chacun des différents sites qui vont être « auscultés » au travers des images radar à synthèse d’ouverture, les grandes caractéristiques du milieu, la base de données images et cartes puis l’intérêt du site pour la cartographie marine. Les cinq sites côtiers présentés sont en partie en milieu tropical humide (la Guyane française, le Cameroun et le Gabon), en milieu polaire (Terre Adélie) et enfin en milieu inter-tropical aride (Mauritanie). Le deuxième chapitre porte sur les traitements radiométriques et géométriques mis en œuvre pour l’utilisation des images radar. Les traitements radiométriques comporteront principalement l’usage d’algorithmes connus et de logiciels déjà existants pour le filtrage du chatoiement sur les images d’amplitude, la génération des images de cohérence à partir de données complexes et l’extraction automatique d’informations. En ce qui concerne les traitements géométriques, nous avons choisi de développer un outil de géoréférencement pour les scènes ERS. Cet outil demande de connaître l’orbitographie du satellite, la position du géoïde sur le site imagé et la géométrie interne des données satellitaires. La validation de cet outil s’appuiera sur la prise en compte de points de contrôle au sol et sur la comparaison d’images acquises en orbites montante et descendante. L’analyse des images traitées se fera sur les thèmes intéressant la cartographie marine : en mer, au large et sur les zones de petits fonds proches de la côte, sur l’estran, et enfin, à terre, sur les végétations côtières et les zones anthropisées. D’autres données de télédétection (images optiques et autres données RSO) pourront être utilisées, selon les disponibilités, pour enrichir notre propos. Enfin le dernier chapitre est consacré, d’une part, aux réactualisations de cartes marines auxquelles nous avons participé et d’autre part, à la proposition de produits cartographiques nouveaux fusionnant les images RSO récentes et des données cartographiques plus anciennes, destinés à suppléer à l’absence de cartes classiques actualisées et susceptibles d’intégrer les évolutions observées sur certains sites d’étude

More half of the carriage of goods throughout the world is done by sea. One of the means allowing to ensure the safety of the ships and consequently to avoid accidental pollution, is to put at provision of the sailors of the sea charts of quality, in conformity with the modern means of navigation (navigation by GPS). Unfortunately, currently, these documents of navigation are old on a number of coastal zones. The SHOM who is in charge in France of the establishment and of the diffusion of nautical information, uses, in certain cases, to bring up to date its cards more quickly, of the images of remote sensing coming from the optical satellites SPOT. In zones with strong nebulosity, the acquisition of such data is very random, the images of the satellites with Synthetic Aperture RADAR (SAR) bring the advantage of not being disturbed by the cloud cover. Present study is borned of collaboration between SHOM and UMLV, its main goal is to develop a method to use SAR images in order to facilitate nautical chart reactualisation. First chapter of this work presents, on each various site which "will be auscultated" through images radar with synthesis of opening, great characteristics of the medium, the data base images and cards then interest of the site for marine cartography. The five coastal sites presented are partly in humid tropical area (French Guiana, Cameroon, Gabon), in polar zone (Terre-Adélie) and last in arid inter-tropical area (Mauritania). Second chapter relates to the radiometric and geometrical processing implemented for the use of the images radar. Radiometric processing will comprise mainly the use of known algorithms for filtering of the speckle on amplitude images, generating coherence images with complex SAR data and extracting automatically information from SAR data. With regard to the geometrical processing, we chose to develop a tool in order to georeference our ERS images database. This tool requires to know satellite orbitography, geoid height on study site and internal satellite geometry. Validation of this tool will be based on ground control points acquisition and on comparison between ERS images acquired in ascending and descending pass. SAR data analysis will be done on topics interesting nautical charts updating: shallow waters close to coast, on inter-tidal zone, and finally, on terrestrial part, coastal vegetation and anthropic zones. Other remote sensing data (optical and different SAR data) could be used, according to availabilities, to enrich our matter. Last, fourth chapter is devoted with re-actualisations of nautical charts in which we participated. We propose new cartographic products including recent SAR images and older data from nautical charts, to compensate lack of traditional maps up to date and likely to integrated evolutions observed study sites