POJET 4 : FAMILIARISATION AVEC LES IMAGES DES RADARS ET LEURS TRAITEMENTS

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Claudine Gervais
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1 POJET 4 : FAMILIARISATION AVEC LES IMAGES DES RADARS ET LEURS TRAITEMENTS Le but de ce projet est de se familiariser avec les images RADAR, les algorithmes de filtrage spécifiques aux images radar ainsi que les calculs des images de texture. PARTIE 1 : FAMILARISATION AVEC LES DONNÉES BRUTES RSO ET LEURS CORRECTTIONS RADIOMÉTRIQUES ET GÉOMÉTRIQUES 1. Lecture et corrections radiométriques Nous allons étudier les corrections radiométriques d une image du RSO à bord du satellite de TerraSAR-X en mode SPOT-Light le 2 octobre 2011 au-dessus de la ville de San-Francisco. QUESTION 1 : Donnez quelques détails sur le RSO de TerraSAR-X (bande d opération, longueur d onde, polarisations, angle de visée, résolutions en portés et en azimuth selon le mode d acquisition) QUESTION 2 : Donner les différences entre les trois modes d acquisition des données «Strip mode»; «ScanSAR mode» et «Spot-Light». - Ouvrir FOCUS; - Ouvrir le fichier : TSX1_SAR SSC HS_S_SRA_ T141527_ T xml qui se trouve dans le répertoire TERRASAR\TSX-1.SAR.L1B\ TSXTSX1_SAR SSC HS_S_SRA_ T141527_ T141528\ PCI vous demande alors si vous voulez afficher l image en Calibration Type : «Beta»; «Gamma», «Sigma» ou «None». Choisir «None» avec le «Raster up». Dans Files on voir que l image contient des Rasters ainsi qu une série des segments auxiliaires «Ground Control Points» ;«Text»; «Orbits», et «Arrays». - Cliquer sur n importe quel pixel et afficher les valeurs numériques via l outil du menu Dans la fenêtre qui s ouvre nous avons le choix d afficher les données en Raw (Intensity) Enhanced Data (si nous avons fait un rehaussement du contraste) ou Complex data. En Raw nous avons les valeurs numériques (16 bits) de la discrétisation de la puissance du signal mesuré qui, en fait, est la somme des carrés des deux composantes discrétisées du signal «En phase» et en 1

«Quadrature de phase». Ceci on peut le vérifier en comparant la valeur Raw avec celle en notation complexe pour le même pixel. QUESTION 3 : Faites cette vérification et présenter vos calculs.

2 «Quadrature de phase». Ceci on peut le vérifier en comparant la valeur Raw avec celle en notation complexe pour le même pixel. QUESTION 3 : Faites cette vérification et présenter vos calculs. QUESTION 4 : Que représente la racine carrée de l intensité? Quel paramètre de l onde électromagnétique pouvons-nous retrouver en prenant le rapport entre les composantes en quadrature de phase et en phase? - Ouvrir de nouveau le fichier mais cette fois ci en Claibration type : Beta Béta zéro représente la réflectivité moyenne micro-ondes (analogue à réflectance dans le visible) d un élément de résolution DR x DA (géométrie de base en portée oblique (R) et azimut (A)), où nous avons normalisé les valeurs de l intensité mesurée par pixel pour le patron de l antenne (voir votre fichier ppt). - Cliquer sur n importe quel pixel et afficher les valeurs de Béta zéro via l outil du menu - Ouvrir de nouveau le fichier mais cette fois ci en Claibration type : Gamma Gamma zéro représente la réflectivité moyenne d un élément de résolution projeté sur un plan perpendiculaire à la direction de la portée oblique à ce pixel. Si la surface de résolution est DR x DA, la surface correspondante sur le plan perpendiculaire sera (DR x DA)/tan(i); i étant l angle d incidence. Donc Gamma= Beta x tan(i). - Cliquer sur n importe quel pixel et afficher les valeurs de Gamma via l outil du menu Aller dans Files Arrays Faire View pour voir le contenu d Incidence Angle Array. Le tableau qui s ouvre nous donne l angle d incidence (terrain supposé horizontal) par colonne de l image (portée) 2

3 - Cliquer sur n importe quel pixel, relever les valeurs de beta et de gamma et trouver l angle correspondant au numéro de colonne de ce pixel. QUESTION 5 : Vérifier la valeur de gamma en fonction du béta zéro et de l angle d incidence. - Ouvrir de nouveau le fichier mais cette fois ci en Claibration type : Sigma Sigma zéro représente la réflectivité moyenne d un élément de résolution projeté sur un plan du sol supposé horizontal. Si la surface de résolution est DR x DA, la surface correspondante sur le plan du sol sera (DR x DA)/sin(i); i étant l angle d incidence. Donc Sigma= Beta x sin(i). QUESTION 6 : Faire comme avant avec gamma pour vérifier la valeur du pixel en signa zéro. QUESTION 7 : Supposons qu un terrain pentu de 10 est orienté vers la direction d illumination tandis que l angle d incidence donné par notre tableau est de 39. Est-ce que la valeur de sigma (ou de gamma) calculée en supposant un terrain horizontal sera erronée et pourquoi? Qu est-ce qui se passe si le terrain avait la même pente mais il était orienté à l opposé de la direction d illumination? - Aller dans Files et Rasters dans chacune de vos 4 images. Le canal en Intensité est de format C6S tandis que les trois autres en format C32R. Le C indique que les fichiers sont en format complexe. C est-à-dire que pour chaque pixel on conserve les valeurs des composantes en phase et en quadrature de phase en format entier avec signe (intensity) 3

4 ou 32R (les beta, gamma, sigma). Une image avec un tel format n est pas utilisable pour faire des traitements comme le filtrage. Nous reviendrons plus loin sur cette question. - Aller dans Files et dans n importe quel fichier et cliquer sur Ground Control Points View as Image Points et View as Displacements Lines. Ouvrer également l Attribute Manager, Pour faciliter les corrections géométriques, les images satellites (pas seulement les images radar) sont maintenant livrées avec des de points de contrôle avec leurs coordonnées géographiques selon un ellipsoïde (le WGS84) et leur position sur l image brute (voir l Attribute Manager). Sur l image ces points sont (presque) alignés dans deux direction formant une grille régulière. QUESTION 8 : Quelles sont, selon vous, les deux directions d alignement des points de contrôle? Les vecteurs de déplacement nous montrent quelle serait la position de chaque point de contrôle sur une image dont les lignes-colonnes sont proprement orientées selon les directions des méridiens et des parallèles. On peut observer que pour les points proches de la partie Est de l image pointent vers l Est, tandis que l inverse se passe avec les points de contrôle proches de la partie Ouest de l image. Ces déplacements sont évalués d après la géométrie d acquisition de l image radar et l inclinaison de l orbite par rapport au méridien central de la scène. Il y a deux autres segments auxiliraires : Text qui contient des métadonnées ainsi que Orbits qui donne les caractéristiques de l orbite lors de l acquisition de l image. Vous pouvez visionner leur contenu. 4

5 QUESTION 9 : Dans l extrait suivant du fichier des métadonnées trouver les paramètres d acquisition en les expliquant sommairement : 1) Configuration de la polarisation ; 2) Orientation du faisceau radar (visée vers l est ou vers l ouest de l orbite-par votre image trouver si c est une orbite descendante ou ascendante) ; 3) Type de projection (portée oblique ou portée au sol) ; 4) Résolution au sol en portée au sol et Résolution en azimut; 4) L intervalle des angles de dépointage du faisceau en azimut pour couvrir le même territoire de différentes positions du satellite (fonctionnement du mode Spot-Light). 2. Corrections géométriques Nous allons utiliser les points de contrôle disponibles pour corriger la géométrie de l image via OrthoEngine. Définir votre projet en spécifiant Radar Satellite Modeling Radar Specific Model 5

Selon des tests il y a plus de chances d éviter ce problème en prenant comme

6 Définir votre projection : Il y a un problème avec PCI lors de la création de l image corrigée il se peut que des valeurs des pixels sont manquantes. Selon des tests il y a plus de chances d éviter ce problème en prenant comme résolution 5 m x 5m. Essayer avec cette résolution. Aller directement dans Otho Generation 6

7 Définir votre image (*.xml) et le type de calibration. Prener sigma zéro qui est le standard. Afficher votre image et passer dans l étape de génération d ortho-images. Utiliser une fonction de rééchantillonnage Complex SINC avec une fenêtre (dimensions impaires) de votre choix (ex. 11 x 11) 7

8 Voici le résultat avec l image orientée selon la grille UTM 8

En faisant un zoom on peut observer une série de pixels où la valeur est indiquée N/A comme dans l exemple suivant : Si c est votre cas garder quand même cette image pour la suite des opérations dans

9 En faisant un zoom on peut observer une série de pixels où la valeur est indiquée N/A comme dans l exemple suivant : Si c est votre cas garder quand même cette image pour la suite des opérations dans la Partie 2. Il est à noter que l image créée est toujours en format C32R. On verra dans la partie 2 du projet comment faire pour passer à un format approprié. QUESTION 10 : Cette image n est pas une image orthorectifiée. Qu est-ce qu il a fallu faire pour générer une image orthorectifiée QUESTION 11 : Nous avons vu que l image contient un segment avec les caractéristiques de l orbite. Quelle méthode d orthorectification utilise ces informations? 9

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