Analyse de surfaces urbaines par tomographie SAR – ALYS

L'accroissement démographique mondial et la concentration de la population dans des zones urbaines rendent nécessaires la gestion et la surveillance des environnements urbains à l'aide d'outils de mesure spécifiques, capables de donner des observations détaillées de l'ensemble du tissu d’urbain et de son évolution. Parmi les moyens de mesure aéroportés ou satellitaires à grande échelle, les capteurs SAR (Radar à Synthèse d'Ouverture) présentent des caractéristiques uniques : ils permettent des mesures moins coûteuses et à plus grande échelle que le LIDAR, et contrairement aux capteurs optiques ne dépendent pas des conditions d'éclairement. L'utilisation de modes de diversité (polarimétrique, interférométrique…) permet de plus d'extraire des informations liées à la structure des milieux observés et renseigne sur certaines de leurs propriétés géophysiques. Cependant, les approches SAR actuelles se heurtent à des limitations importantes liées à la complexité des environnements urbains, mal appréhendée par l'imagerie SAR classique. Ce projet propose une solution originale en télédétection de zones urbaines s'appuyant sur des nouvelles approches SAR tomographiques, qui permettent de discriminer des diffuseurs dans la direction verticale. Il a pour objectif de développer de nouvelles méthodes de tomographie dédiées au milieu urbain et à la haute résolution (HR) en s’appuyant sur une maîtrise globale de la chaîne de traitement : acquisition, traitement tomographique, extraction d’information.
Ce projet se décompose ainsi en trois phases complémentaires. La première consiste en la constitution d’une base de données tomographiques, regroupant des images aériennes polarimétriques du capteur SETHI de l’ONERA et des données satellitaires TerraSAR-X. Le traitement des données aériennes est complexe en raison des résolutions visées et nécessitera le développement de traitements de données SAR innovants. Cette base aérienne sera complétée par des mesures satellitaires TerraSAR-X afin de former une base de mesures unique permettant une analyse à divers niveaux de résolution, de qualité et d'échelle. La seconde phase de ce projet est consacrée au développement de nouveaux traitements tomographiques. Ils viseront à résoudre les problèmes spécifiques posés par les données HR en milieu urbain, comme la séparation 3D des environnements naturels (végétation) et artificiels (bâtiments), l’utilisation de données acquises dans des modes de polarisation et avec des intervalles temporels différents, ou l'exploitation de l'information structurelle des zones urbaines pour améliorer la robustesse des estimateurs. La troisième phase concerne la valorisation des approches développées pour des applications de cartographie urbaine et de suivi d’activités. Elle s’appuiera sur de nouveaux modèles de régularisation dédiés à la tomographie, sur des techniques de fusion avec des données optiques, ainsi que sur des procédures de détection de changement fondées sur la simulation d'images SAR 2-D à partir d'une architecture 3-D estimée par tomographie. L'exportation de ces techniques sur des données à résolution dégradée se rapprochant d’une configuration satellitaire permettra de prédire les performances tomographiques qui pourront être obtenues avec les futures missions satellitaires et pourra être validée sur des données TerraSAR-X réelles.
Ce projet repose sur la grande complémentarité des équipes proposantes qui constituent une chaîne complète de compétences, depuis l'acquisition des données en passant par les traitements tomographiques jusqu'à leur exploitation dans des applications pour la caractérisation du milieu urbain et la détection de changements. A ce titre, le consortium se positionne comme un compétiteur reconnu dans le contexte international de l’imagerie tomographique SAR.