Étude de la praticabilité des terrains sous couvert forestier en utilisant des images SAR

Study of the trafficability of terrain in forested areas using SAR images

• Auteur / Autrice : Nathan Paillou
• Direction : Laetitia Thirion-lefevre
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Electronique, Photonique et Micro-Nanotechnologies
• Date : Inscription en doctorat le 10/04/2019
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : SONDRA/CENTRALESUPELEC
• Partenaire(s) de recherche : Référent : CentraleSupélec

Mots clés

Mots clés libres

Sar

Forêt

Praticabilité

Polarisation

Sar

Forest

Trafficability

Polarisation

Résumé

Le laboratoire SONDRA a développé différentes méthodes permettant de retrouver la permittivité d'une structure dièdre lorsque celle-ci renvoie via un phénomène de double-rebond un signal détectable par un radar. Ces méthodes ont été appliquées à des mesures en chambre anéchoïque et en intérieur et les résultats obtenus sont concluants. L'équipe principale du laboratoire SONDRA va travailler sur l'applicabilité de ces méthodes sur des images SAR full pol. Cette thèse approfondira l'utilisation de ces méthodes pour des applications spécifiques, la principale étant de déterminer la praticabilité des terrains sous couvert forestier en fonction de la topographie, de la présence de boue, de la présence de sous-bois,etc. Les méthodes qui vont être développées sont fondées sur le phénomène de double-rebond entre les troncs des arbres et le sol. Ce phénomène est dépendant des caractéristiques du sol, par exemple si le terrain est recouvert de boue son humidité est supérieure et sa permittivité est donc modifiée. De la même manière, le passage régulier de véhicules ou de marcheurs va compacter le sol, et le mécanisme de double-rebond sera donc différent. Plusieurs bandes seront utilisées pour étudier le phénomène de double-rebond comme celui-ci est plus ou moins important selon les longueurs d'ondes choisies. La première étape de la thèse sera de caractériser ce phénomène de double-rebond en milieu forestier en fonction des caractéristiques du sol, de la longueur d'onde et de la polarisation utilisée et d'étudier sa signature sur des images SAR. Dans un deuxième temps, il faudra étudier la capacité à retrouver la permittivité complexe du terrain en fonction de ce phénomène grâce aux méthodes développées par le laboratoire SONDRA. Pour finir il faudra étudier le lien entre permittivité du terrain et praticabilité.

SONDRA has previously developed several methods to retrieve the permittivity of a dihedral structure when there is a significant signal back to the radar through a double bounce. These methods have been successfully applied to measurements in an anechoic chamber and indoor data. Under the up-coming Core Team project, the core team will investigate the applicability of the methods directly on full polarization SAR images. This PhD work will further investigate the use of these methods on specific application. In particular, the goal of this work is to determine the trafficability of terrain in forested areas in terms of topography, muddiness, presence of undergrowth, etc. All the techniques to be developed rely on the double bounce mechanism existing between trunks and ground. This double-bounce mechanism is known to be dependent on the characteristics of the ground. For instance, if the terrain is covered with mud, its moisture is higher, and so the permittivity is significantly different. The same will occur because of the compaction of the ground due to regular passages of vehicles and/or walkers. At high frequencies (typically C- or X-band), the trunk-ground dihedral is less affected by the curvature of the trunks and therefore is expected to be quite strong, as observed on ONERA SAR image at X-band for trunks at the border of the forest. In case of paths covered by foliage, large enough for vehicles, this should be the same. The first step would be then to characterize these double bounces in forest environment depending on the ground characteristics and to see what their radar signatures are on existing SAR images. In a second step, the student will investigate the applicability of the permittivity retrieval methods to get the complex permittivities of the ground. This will depend on the strength of the double bounces. Finally, it will be necessary to study the link between permittivity of the terrain and trafficability.