Méthodes statistiques en télédétection RSO polarimétrique haute résolution pour la modélisation et le suivi temporel des glaciers

Statistical methods in High Resolution Polarimetric SAR remote sensing for modeling and temporal tracking of glaciers

• Auteur / Autrice : Olivier Harant
• Direction : Laurent Ferro-Famil, Michel Gay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Glaciers

Polarimétrie radar

Radar à antenne synthétique

Résumé

Ce travail de thèse propose une méthode générale d'estimation de déplacement de la surface des glaciers à partir d'images RSO polarimétriques à Haute Résolution spatiale. Les caractéristiques nouvelles de ces images offrent un niveau de détail propice au développement de nouvelles méthodes de suivi de texture complémentaires aux méthodes classiques d'interférométrie RADAR difficiles à mettre en œuvre dans ce contexte. La méthode proposée est basée sur la vraisemblance du rapport d'images RSO multivariées. L'utilisation du rapport d'images RSO et des lois statistiques correspondantes offrent une souplesse adaptée aux caractéristiques des images RSO notamment au caractère multiplicatif du chatoiement. La texture extraite du jeu polarimétrique offre une bonne robustesse aux variations surfaciques de la neige. La question du modèle statistique sous-jacent des images HR est abordé et l'utilisation des lois de Fisher est justifié. Des protocoles de test permettent de souligner la sensibilité de ce type de méthode. Le schéma méthodologique est complété par un ensemble de traitements avancés tels que la segmentation hiérarchique et l'utilisation d'un modèle d'écoulement. Deux sites d'études dans les Alpes françaises et en Antarctique ont permis d'éprouver cette méthode sur l'estimation de déplacement des glaciers d'Argentière et de l'Astrolabe. Une étude préliminaire sur la généralisation multi-capteurs de cette chaîne de traitement est finalement introduite.

This work introduces a general method for glaciers surface displacement estimation using High Resolution PolSAR images. With high resolution details, the texture tracking methods become useful and complementary to the classical differential interferometry methods which are difficult to implement in this context. The proposed method is based on the multivariate SAR images ratio likelihood. The use of the ratio and corresponding statistic distributions is well adapted to the multiplicative noise of such images. The extracted texture component from HR PolSAR data according to SIRV model is less sensitive to the variations of the snow surface than the classical intensity. The statistical modeling of such component is discussed and the benet of Fisher modeling is highlighted. Some tests have been performed to analyze the behavior of various similarity criteria. The methodology is finally completed with advanced processing like hierarchical segmentation and the use of a flow model. Two test sites in French Alps with the Argentiere glacier and in Antarctica with the Astrolabe glacier have been used to validate the proposed method. A preliminary study on sensor merging for displacement estimation is finally introduced.