S. Le Mouélic - Interférométrie radar

2- Etude des déformations du sol par interférométrie radar :

   J'ai travaillé au BRGM dans le cadre d’un projet de recherche axé sur les applications de l’interférométrie radar satellitaire pour le suivi et la quantification de déformations de surface d’origine naturelle ou anthropique. Ces activités avaient pour objectif de  développer des méthodes d’analyse des données radar, et d’évaluer leurs apports spécifiques pour la mesure de déformations de surface de faible ampleur, en contexte urbain ou péri-urbain notamment. En utilisant la combinaison d’images des satellites ERS1 et ERS2, nous avons ainsi pu mettre en évidence une déformation du sol de Paris (amplitude 1.3 cm, s’étendant sur plusieurs centaines de mètres, Figure ci-dessous), déformation  probablement liée à des travaux de pompage de l’eau souterraine. Un modèle de déformation élastique simple permet de reproduire la déformation observée par interférométrie.

Mise en évidence d'un soulèvement au sud de la gare St-Lazare à Paris. Une frange (un cycle de couleur) représente 3 mm de déplacement vertical (Le Mouélic et al., GRL 2002) interfero_Paris

Afin de pouvoir s’affranchir des limitations de l’interférométrie différentielle classique (perte de cohérence et artefacts atmosphériques principalement), nous avons développé une méthode d’analyse par moindre carrés qui permet de pallier en partie ces limitations. La méthode élaborée permet de détecter des déformations du sol ne dépassant pas 1 à 2 mm par an. Appliquée en milieu désertique, cette méthode pourrait permettre de mettre en évidence des mouvements de faille extrêmement lents. L'interférométrie radar permet également de mettre en évidence des déformations extrêmement faibles d'édifices volcaniques. Nous avons traité un ensemble d’images du satellite Radarsat sur l’île de la Réunion, en vue de détecter des mouvements de terrain de grande ampleur. Bien que n’ayant pas été initialement conçu pour l’interférométrie, les performances de Radarsat se sont révélées très satisfaisantes. Ce genre d'etude permet de mettre clairement en évidence les déformations de l’édifice volcanique du Piton de la Fournaise (inflations dues à l'injection de magma dans des dykes, subsidences des anciennes coulées...).

Prochaine étape : de l'interférométrie radar sur Venus ou sur Mars, pour détecter une activité volcanique ou bien des mouvements tectoniques ? Il semblerait qu'il faille attendre au moins 2030 pour qu'une telle opportunité se présente...

Les déformations du Piton de la fournaise (Réunion) sont mises en évidence en combinant la phase de deux images du satellite Radarsat. Une frange représente un déplacement vertical de 3 cm fournaise

Publications associées à ce travail :

- C. Delacourt, D. Raucoules, S. Le Mouélic, C. Carnec, D. Feurer, P. Allemand, M. Cruchet, Observation of a Large Landslide on La Reunion Island Using Differential Sar Interferometry (Jers and Radarsat) and Correlation of Optical (Spot5 and Aerial) Images, Sensors, 9(1), 616-630; doi:10.3390/s90100616, 2009
- D. Raucoules, I. Parcharidis, D. Feurer, F. Novalli, A. Ferretti, C. Carnec, E. Lagios, V. Sakkas, S. Le Mouelic, and G. Cooksley, Ground deformation monitoring of the broader area of Thessaloniki (Northern Greece) using radar interferometry techniques, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 8, 779-788, 2008
- Raucoules D, le Mouelic S., Carnec C., Guise Y., 2008, "Monitoring post-mining subsidence in the Nord Pas-de-Calais coal basin (France). Comparison between interferometric SAR results and levelling", Geocarto International, 23, 4, p287-295, DOI: 10.1080/10106040801953850 (2008).
- Parcharidis, I, E. Lagios, V. Sakkas, D. Raucoules, D. Feurer, S. Le Mouelic, C. King, C. Carnec, N. Novali, A. Ferretti, R. Capes and G. Cooksley , Subsidence monitoring within the Athens basin(Greece) using space radar interferometric techniques, Earth, Planets and Space Journal, 58 (5), 505-513, 2006
- Colesanti, C., S. Le Mouelic, M. Bennani, D. Raucoules, C. Carnec, A. Ferretti, Detection of mining related ground instabilities using the Permanent Scatterers technique – A case study in the East of France,  Int J. of Remote Sensing, Vol. 26, No. 1, 201-207, 2005
- Le Mouélic S., Raucoules D., Carnec, C., King, C., A least-squares adjustment of multi-temporal InSAR data -  Application to the ground deformation of Paris, Photogrammetric Engineering &Remote Sensing, 71, 2, pp197-204, 2005 .
- Raucoules, D., Maisons, C., Carnec, C. , Le Mouelic, S., King, C., Hosford, S., Monitoring of slow ground deformation by ERS radar interferometry on the Vauvert salt mine (France). Comparison with ground based neasurments,  Remote Sensing of Environnement, 88, 4, 468-478, 2003 
- Raucoules, D., Le Mouélic, S., Carnec, C., Maisons, C. et King, C., Urban subsidence in the city of Prato (Italy) monitored by satellite radar interferometry,Int. J. Remote. Sensing, 24, n°4, p891-897, 2003.
- Daydou Y., Pinet P., Chevrel S., Le Mouélic S., A systematic intercalibration tool between multiband imaging and spot spectra datasets, Planet. Space Sci.,51, 309-317, 2003.
- Le Mouélic S., Raucoules, D., Carnec, C., King, C., and Adragna, F., A ground uplift in the city of Paris (France) revealed by satellite radar interferometry, Geophys. Res. Lett., 29, 17, 1853, doi:10.1029/2002GL015630, 2002

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