[0'00''] Equation radar simplifiée sans développement des ... - Theia

[pic] [pic] Support du cours en ligne Images radar en Télédétection: Concepts de base et applications https://earth.esa.int/web/guest/eo-education-and-training/sar-basics-snap-
course
Support rédigé par laure.boudinaud@esa.int (exercices pratiques) jean-paul.rudant@univ-mlv.fr (rappels de cours) exo 5 manque géoréférencement dans le titre Page Youtube contenant les vidéos sur lesquelles porte ce document :
https://www.youtube.com/playlist?list=PLbyvawxScNbsmfg70AFO5r9ktXH0mpw-c
Les vidéos consacrées aux exercices ont été réalisées avec le logiciel
Sentinel1-toolbox disponible depuis le printemps 2015 ; logiciel
aujourd'hui intégré dans SNAP, qui rassemble divers logiciels en une seule
plateforme. Il en résulte de légères différences que nous mentionnerons ci-
dessous en passant en revue l'ensemble des exercices. Il existe par
ailleurs quelques écarts entre les TP annoncés en cours et les réalisations
effectives. Ces quelques manques de cohérence entre rappels de cours et contenus
des TP sont dus au fait que les vidéos de rappels de cours ont été
réalisées par prise de vues de type « one shot » et que les TP ont été mis
en place ensuite avec découverte progressive des contraintes logicielles. Afin de suivre les vidéos exercices et d'en tirer un apprentissage maximum
sur comment manipuler les données satellites via le logiciel SNAP, nous
conseillons de s'appuyer sur le même type de données (même format, par
exemple, S1A_EW_GRDM, ou S1A_SLC, etc.) que celui présenté dans la vidéo,
sans pour autant avoir à retrouver la même image exactement . Pour une
autre région du monde, a une autre date d'acquisition, les étapes de
manipulation de l'image restent les mêmes. Nous rappelons que les données
en question sont téléchargeables sur le Sentinel Scientific Data Hub :
https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home. Vous pouvez aborder rappels de cours et exercices dans l'ordre qui vous
parait adapté à vos connaissances actuelles. Dans la partie consacrée aux rappels de cours sont indiquées des ressources
complémentaires en français. EXERCICES
Exercice 1. Chargement et Manipulation d'image (Sentinel-1) (durée 6'25'') [0'00''] La vidéo explique comment ouvrir une image Sentinel-1 dans la
plateforme SNAP (qui contient la Sentinel-1 Toolbox). Ces données radar
sont codées en 16bit, mais sont visualisées en 8bit. [1'20''] Pour convertir les données de 16 en 8 bits, on utilise l'outil
Convert Datatype . Dans la version plus actuelle du logiciel, on trouve cet
outil dans Raster >Data Conversion (contrairement à ce qui est montré dans
la vidéo, où cet outil est atteint suivant un chemin légèrement différent).
On peut se rendre compte que l'image d'origine (codée en 16bit) et celle
convertie en 8bit sont en effet les mêmes quand on les visualise. [2'15''] Comment coordonner deux images et les visualiser en même temps. [3'00''] Analyse statistique des données : comment lire l'histogramme d'une
image. On se rend ainsi compte de la différence des histogrammes de l'image
codée en 16bit et de celle codée en 8bit. [4'50'' à 6'24''] Analyse du speckle (« chatoiement » en français) sur
l'image 8bit, sur une zone d'intérêt (rectangle, puis ligne). Utilisation
de l'outil Profil Plot. Exercice 2. Extraction d'une partie d'image et réduction du chatoiement
(durée 9'16'') [0'00''] Ouverture de l'image Sentinel-1 et explication des différents
fichiers de données la constituant, dont Metadata qui fournit un grand
nombre d'informations sur l'acquisition et le traitement de l'image. [2'00''] Visualisation d'une des bandes (polarisation VH) et explication de
l'effet d'inversion droite-gauche, du fait de la géométrie radar, et de
l'acquisition de l'image en orbite descendante du satellite. Afin de
remettre l'image « approximativement á l'endroit », on utilise l'outil Flip
pour inverser horizontalement l'image. Pour cela, la nouvelle version
impose de créer un graphe (outil que l'on trouve dans l'onglet Tools >
GraphBuilder), puis il faut cliquer droit sur le fond blanc du graphe Add >
Raster > Flip pour ainsi créer l'opération reliant Read (qui concerne
l'image d'intérêt) et Write (la nouvelle image, inversée, que l'on cherche
à obtenir).Dans l'onglet Flip de la fenêtre du GraphBuilder, faire bien
attention à sélectionner « Horizontal », pour le cas de l'image de la
Bretagne sur laquelle porte cet exercice. [4'00''] Différences entre les deux images de polarisation VV et VH. [4'45''] Comment obtenir un extrait d'image afin de permettre une
manipulation plus rapide. L'outil de SNAP s'appelle Subset. Il se trouve
dans la dernière version de SNAP dans l'onglet Raster. [6'05'' à 9'15''] L'outil pour réduire le chatoiement (ou « speckle » en
anglais) est Single Product Speckle Filter, qui se trouve dans l'onglet
Radar > Speckle Filtering. Démonstration avec le filtre moyen (Mean) et le
filtre de Lee, pour des fenêtres de 5 pixels par 5. Comparaison visuelle
des différentes images filtrées.
Exercice 3. Génération d'un interférogramme (durée 6'40'') [0'00''] Liste des étapes à suivre pour la génération d'un interférogramme. [1'00''] Ouverture des deux images ; l'une « maitresse », l'autre
«esclave ». Dans l'exemple, l'écart de temps entre les deux images est de
12 jours (ce qui correspond à la période de révolution du satellite). [1'35''] Utilisation du GraphBuilder, l'outil qui permet de créer une
chaine d'opérations effectuées sur une ou plusieurs images (deux dans le
cas d'un interférogramme). Des schémas de graphes préexistants sont
disponibles dans l'outil. De manière quelque peu différente par rapport à la vidéo, on y accède dans
la version la plus récente de SNAP en suivant le chemin suivant: une fois
dans la fenêtre GraphBuilder, cliquer sur l'onglet Graphs en haut de la
fenêtre, puis Radar > InSAR Graphs > TOPSAR[1] Coreg Interferogram IW with
all swaths. Une fois le graphe visualisé, les étapes sont expliquées une á
une : - TOPSAR Split : chaque image est divisée en trois sous-images
- Apply-Orbit-File : qui combine des informations sur l'orbite
d'acquisition des images
- Back-Geocoding : l'étape la plus longue, durant laquelle se fait une
coregistration très précise, en appliquant un DEM extérieur (téléchargé
automatiquement par le logiciel SNAP)
- Interferogram : différence pixel par pixel de la valeur de la phase
- TOPSAR-Deburst : le « debursting » est l'élimination des bandes noires
horizontales, dites « burst », sur chaque sous-image
- TOPSAR-Merge : opération qui fusionne les trois sous-images afin
d'obtenir un interférogramme complet. Enfin, on choisit le fichier dans lequel sera sauvegardée l'image traitée
et on lance le processus en cliquant sur Run ou Process.
[Remarque: Parfois, l'opération n'aboutit pas ; il est bon relancer
l'opération.] [4'40'' à 6'39''] Présentation des bandes obtenues: différence de phase, où
on reconnait les franges topographiques (5e fichiers dans les bandes de
l'objet obtenu) et cohérence, c'est-à-dire le module de la corrélation
complexe entre les deux images SLC (3e fichier). Elle met en valeur le
changement entre les deux images. Exercice 4. Filtrage de la phase sur un interférogramme (durée 3'56'') [0'00''] A partir de l'interférogramme produit lors de l'exercice 3, on
fait apparaitre le 5e fichier (différence de phase). On reconnait
difficilement les franges (topographiques) car l'image est relativement
bruitée. Le filtrage se fait en cliquant sur l'onglet Radar >
Interferometric > Filtering > Goldstein Phase Filtering (chemin légèrement
différent de celui montré sur la vidéo, car l'onglet SAR processing a été
renommé Radar dans la version plus récente du logiciel). Le filtre de phase de Goldstein est défini par plusieurs paramètres. Dans
notre cas, nous laissons les paramètres de référence. On lance l'opération
de filtrage (2'23'') et on obtient une image sur laquelle apparaissent plus
nettement les franges. [3'08'' à 3'55''] On visualise en parallèle les deux interférogrammes
(avant et après filtrage) afin de comparer les franges de phase et noter
l'effet du filtrage. Exercice 5. Mosaïque de deux images (durée 9'43'') [0'00''] Ouverture des images Sentinel-1. Oralement il est dit que ces deux
images ont été prises a quelques secondes d'arc de différence (il s'agit en
fait de plusieurs minutes d'arc), elles présentent donc un recouvrement
partiel et le but de cet exercice est de les combiner en une seule image. [2'04''] Avant de faire la mosaïque elle-même, une calibration
radiométrique permet d'homogénéiser les niveaux afin d'éviter des effets de
bords aux raccordements entre images. Pour cela, il faut cliquer sur Radar
> Radiometric > Calibrate. [2'50''] Une fois la calibration terminée, on clique sur Radar > Sentinel-1
TOPS > S-1 Slice Assembly, afin d'effectuer le mosaïcage des deux images. [4'20''] Multi-looking (fenêtre 4x4) afin de réduire le speckle, bien
qu'aux dépens de la résolution géométrique de l'image. Pour cela, cliquer
sur Radar > Multi-looking. On change le nombre de Range Looks et Azimuth
Looks a 4, puis on lance le processus de multilooking. On visualise ensuite
les nouvelles bandes, sur lesquelles on note moins de speckle, mais moins
de détails. [6'38'' à 9'42''] A présent, l'étape est celle de géoréférencement. Apres
avoir fermé tous les produits, on choisit un nouvel outil dans Radar >
G