Examens Télédétection Radar 2015 [PDF]

Zitiervorschau

Examens en Télédétection Radar Posés Par le Prof. Jean Paul  Paul  Rudant à l'Université de Douala. (Mars 2015)  2015)  Omar El kharki (1) & ​Mechbouh Jamila (2) Coordinateurs de la correction des examens IASIG 2010 - 2015 (1) Professeur Habilité, Faculté des Sciences et Techniques, Tanger, Maroc. (2) : Expert en Télédétection, SIG & Informatique Email : ​[email protected]​ ; ​[email protected] SVP, Ne supprimez pas le contenu

Remarque 01 : Propriété intellectuelle Ceux sont les examens posés par le professeur Jean Paul Rudant à l'Université de Douala.

NB :

- ​Vous pouvez répondre ​ici​ à ​n'importe quelle question​. - Vous répondez en ligne (c’est à dire ici). - Vous n’avez pas besoin d’enregistrer le document. L’enregistrement est automatique en temps réel. - Toute contribution est visible en temps réel par tout le monde. - Si par hasard, vous n’êtes pas d’accord avec une réponse donnée, vous pouvez ajouter votre contribution​ ​avec une autre couleur​. - Pour insérer une image dans un document en ligne (exemple ici), il faut la enregistrer dans votre disque dur (bureau) puis il faut utiliser le menu insérer / image. - Ce document est en modification permanente. La version du mois prochain sera mieux que celle-ci. - Voir la webographie en bas - Vous profiter au maximum de cette expérience si vous avez un compte de messagerie GMAIL (envoyez-moi votre GMAIL(​****@gmail.com​)) - ​La La solution sera très détaillée Q1​​- ​ ​Pourquoi dit-on que les images radar et optiques sont complémentaires. (On pourra s’appuyer sur des exemples pour traiter cette question). Réponse : Les images RADAR ET OPTIQUE sont complémentaires parce que pour une même zone urbaine l’imagerie RADAR met en évidence les hauteurs de bâtiment et les images Optique met en évidence les formes et les contours. L’image RADAR est sensible est à la géométrie, à l’humdité rugosité,, l’imagerie Optique est sensible à la surface. Q2- ​Expliquer en quoi consiste l’effet Doppler. Pouvez vous quantifier cet effet en fonction de la fréquence de l’onde, de la vitesse de propagation des ondes et de la vitesse relative entre la source et le récepteur​. Réponse : L'effet Doppler désigne le décalage de fréquence d’une onde (onde centimétrique ) observé entre les mesures à l'émission et à la réception, lorsque la distance entre l'émetteur et le récepteur varie au cours du temps.

Distance aller retour entre source et cible Q3 ​: ​Paramètres ​de surface​​ influençant la réponse radar Quels sont les différents paramètres caractérisant la surface terrestre qui influencent la mesure enregistrée pour un pixel radar. L’influence de certains de ces paramètres ​dépend-t-elle des caractéristiques de l’onde (on precisera de quelles sont les caractéristiques de l’onde utiles à connaitre​) Rappel : Bande C, ​λ​= 6 cm, Bande L, ​λ​=25 cm, bandeX ; ​λ​=3 cm Réponse : Solution : Paramètres « surface » : rugosité, humidité, relief, (pente), l’heure de prise de l’image…… etc. Paramètres « onde radar» : longueur d’onde, polarisation, …. etc. oui l’influence de certains de ces paramètres dépend des caractéristique de l’ondes. La rugosité dépend de la caractéristique de l’onde. Q4-: ​Un radar aeroporté vole selon un azimut70 ° par rapport au Nord et acquière ​une image latéralement en visant à sa droite. Une fois l’image initiale enregistrée, on la visualise sur un écran d’ordinateur. Le premier pixel acquis est placé en haut à gauche de l’écran, la première ligne acquise étant en haut de l’ecran. Quelle transformation doit on effectuer sur l’image numérique pour la mettre dans une géométrie cartographique (Nord en haut, Est à Droite) Comment est ​modifié le résultat si l’antenne vise sur sa gauche. Réponse : Q4.1: On fait une permutation NORD-SUD suivie d’une rotation de 70° dans le sens des aiguilles d’une montre Q4.2:On fait une rotation d’un angle de 110° dans le sens trigonométrique Q5 :​​ Propriétés géométriques de l’image radar Quel est l’intérêt de la figure suivante pour expliquer les propriétés géométriques des images radar

Réponse : Influence du relief sur l’image radar; cette image montre que le relief a une forte incidence sur la géométrie radar

Q6​​–Donner une courte légende explicative pour l’image radar suivante, sachant qu’elle correspond à de la forêt dense dans une région de reliefs modérés. Pourquoi l’image restitue t’elle une impression de relief bien marquée.

Réponse :

Q7​​-​:- quel enseignement peut on tirer de cette illustration​. Expliquez vous de manière détaillée . Bande C polarisation VV

Bande C polarisation HV

REPONSE explication : Polarisaion VV : on dira que la polarisation ​VV donne une réponse forte sur la mer( rugueuse ) ainsi que sur le continent par conséquent n'arrive pas a séparer le continent et la mer. Polarisaion HV : donne une réponse faible sur la mer (mer rugueuse) par contre donne une réponse forte sur la végétation ( le continent ) conséquent bonne séparation de la végétation (surface élevé) et la mer.

Examen en Télédétection  Télédétection  Radar (Mars 2014)  2014)    Exercice 01 :  01 :  Une source émet une onde de fréquence f​0 .​ On l’exprime sous la forme​ Acos (2 ** f​0 t​ +** ​0​) ​ Un récepteur situé à une distance x reçoit le signal avec un retard dû à la durée de propagation. On note V la vitesse de propagation de l’onde. Expliquer comment un éventuel mouvement du récepteur modifie la fréquence reçue par celui-ci. Application numérique : f​0​= 1000hz, V=100m/s, le récepteur se rapproche de l’émetteur avec une vitesse de 5m/s En quoi ce phénomène présente t’il de l’intérêt pour le traitement des signaux radar bruts.

Correction de l’exercice 2 On suppose qu’un radar aéroporté émet des impulsions de durée t. En l’absence de traitement de signal spécifique calculer la résolution spatiale transversale du capteur par rapport à l’antenne. Résolution spatiale transversale par rapport à l'antenne= c t / 2 AN : Le faisceau atteint le sol plat avec une incidence i. Exprimer la résolution spatiale transversale par rapport au sol. Résolution spatiale transversale par rapport au sol c t / 2 sin (i). AN : Le même faisceau atteint un sol de pente p face au radar. Exprimer la résolution spatiale transversale par rapport au sol. Même question pour une pente p’ , coté opposé au radar. AN t= 10​-7​ sec ( la vitesse de la lumière est supposée connue), i=30°, p=p’=20° Dans le cas d’un radar spatial, la durée t est plus longue (de l’ordre de 10​-5​ sec) pour que l’energie envoyée lors d’une impulsion soit suffisamment élevée. Les résolutions calculées précédemment deviennent alors médiocres Quel traitement particulier peut on effecteur sur le signal enregistré pour améliorer la situation ? Compression d’impulsion Résolution spatiale transversale par rapport au sol c t / 2 sin (i). Dans la direction transversale : la technique utilisée est la Compression d’impulsion​​. Les propriétés sont les suivantes (nous prenons appui ici sur des connaissances en traitement du signal). : L’impulsion émise de durée

∆T, assez longue pour porter une énergie suffisante, est modulée en fréquence sur une largeur de bande B. La détection des cibles s’effectue en effectuant une corrélation entre signal émis et signal retour (écho). Le pic de corrélation, de largeur temporelle voisine de 1 / B joue le rôle de l’impulsion de très brève durée évoquée précédemment (voir cours de traitement du signal). Cette technique de traitement du signal porte le nom significatif de compression d’impulsion. Avec B=10 +7 , on retrouve un dT (impulsion équivalente après compression de 10 , et donc les valeurs de résolution transversale évoquées précédemment.

Note : Rappelons un résultat simplifié connu en traitement du signal : un signal de durée dt possède un contenu fréquentiel qui s’étale sur une largeur (largeur de bande) B=1/ dt. Réciproquement un signal porteur de fréquences s’étendant sur une largeur de bande B permet d’extraire des signaux temporels de durée dt=1/B. Conséquence : une bonne précision temporelle pour situer dans le temps une perturbation du signal demandera une grande largeur de bande.

Exercice 2  2  On suppose qu’un radar aéroporté émet des impulsions de durée t. En l’absence de traitement de signal spécifique calculer la résolution spatiale transversale du capteur par rapport à l’antenne. Le faisceau atteint le sol plat avec une incidence i. Exprimer la résolution spatiale transversale par rapport au sol. Le même faisceau atteint un sol de pente p face au radar. Exprimer la résolution spatiale transversale par rapport au sol. Même question pour une pente p’ , coté opposé au radar. AN t= 10​-7​ sec ( la vitesse de la lumière est supposée connue), i=30°, p=p’=20° Dans le cas d’un radar spatial, la durée t est plus longue (de l’ordre de 10​-5​ sec) pour que l’energie envoyée lors d’une impulsion soit suffisamment élevée. Les résolutions calculées précédemment deviennent alors médiocres Quel traitement particulier peut on effecteur sur le signal enregistré pour améliorer la situation ? Exercice 3  3 

En interférométrie , le calcul de la différence de phase entre deux acquisitions conduit à la formulation suivante mod (2 ou ​d​LV​ represente la projection d’un éventuel déplacement sur la direction de visée et ou les autres notations sont des notations usuelles Effet du relief​ : seul ce terme existe, pas de déplacement Calculer la différence d’altitude entre deux franges pour R=800km,

=6cm,

Effet d’un déplacement de la surface​ : seul ce terme existe en terrain plat, Calculez les

=100m,

=30°

=6cm

obtenus pour des valeurs de 12cm ; 9cm ; 6cm ; 3cm ; 1,5cm

Exercice 4  4  Effets du relief On suppose un paysage de collines de pentes modérées couvertes de forêt dense équatoriale. Un capteur imageur en orbite héliosynchrone acquière une fois l’image en orbite descendante visée a droite, et une seconde fois en orbite montante visée a droite. Il opère en bande C. En supposant ​que l’on ne dispose pas​ d’un MNT de la zone imagée, en quoi consistent les corrections géométriques à effectuer pour obtenir des images dans une projection cartographique approximativement correcte. En quoi cette correction n’est elle qu’approximativement correcte ? Comment se différencient les images une fois les corrections géométriques réalisées (explication à donner en terme de géométrie et de réponse énergétique par pixel) Exercice 5  5  Dans une image radar, la réponse obtenue dépend de paramètres caractérisant la surface et de paramètres caractérisant l’onde radar. Expliquer quels sont ces paramètres « surface » et ces paramètres « onde radar» Exercice 6  6  En polarimétrie les réponses obtenues sont des données complexes dont on peut déduire des amplitudes et des phases . Que signifient les expressions HH, HV, VH, VV Discuter un exemple qui montre l’interet de combiner les termes précédents pour une visualisation trichromes en Bleu, Vert, Rouge dans une zone de végétation littorale tropicale. Correction de l’exercice 6 : En polarimétrie les réponses obtenues sont des données complexes dont on peut déduire des amplitudes et des phases . Que signifient les expressions HH, HV, VH, VV Discuter un exemple qui montre l’interet de combiner les termes précédents pour une visualisation trichromes en Bleu, Vert, Rouge dans une zone de végétation littorale tropicale.

Voir le cahier Bleu pour l’explication

Correction de l’exercice 6 : En polarimétrie les réponses obtenues sont des données complexes dont on peut déduire des amplitudes et des phases . Que signifient les expressions HH, HV, VH, VV Discuter un exemple qui montre l’interet de combiner les termes précédents pour une visualisation trichromes en Bleu, Vert, Rouge dans une zone de végétation littorale tropicale.

Voir le cahier Bleu pour l’explication

Exercice 7  7  Un radar aeroporté vole vers le Nord Nord Ouest (azimut 315 ° par rapport au Nord) et acquière une image latéralement en visant à droite ( angle droit) Une fois l’image initiale enregistrée, on la visualise sur un écran d’ordinateur. Le premier pixel acquis est placé en haut à gauche de l’écran, la première ligne acquise étant en haut de l’ecran. Quelle transformation doit on effectuer sur l’image numérique pour la mettre dans une géométrie cartographique (Nord en haut, Est à Droite) Même question si le radar vise à gauche Exercice 8 :  8 :   Etablir une légende de quelques lignes pour cette illustration obtenue avec une Image ERS (bande C) dans le Sahel en saison sèche

Correction de l’exercice 8 : établir une légende de quelques lignes pour cette illustration obtenue avec une Image ERS (bande C) dans le Sahel en saison sèche

image acquise par ERS Radar en bande C. Longueur d’onde = 6 cm. Zones très claire -→ toit de maison

Saturation du valeur du au codage sur huit bits -→ tache blanche L’unité de mesure de la rugosité de surface est la longueur d’onde.

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