Apport des données radar polarimétriques pour la cartographie en milieu tropical, Contribution of polarimetric SAR data for land use cartography in tropical environment

De
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Sous la direction de Jean-Paul Rudant, Pierre-Louis Frison
Thèse soutenue le 09 décembre 2008: Paris Est
Les capteurs RSO (Radar à Synthèse d'Ouverture) fournissent des observations des surfaces terrestres de manière continue depuis 1991 avec la mise en orbite du satellite ERS-1. Les données acquises jusqu'à peu, principalement basées sur l'exploitation de l'intensité du signal acquis selon une configuration de polarisation particulière, ont été l'objet de nombreuses études, notamment sur le suivi de la déforestation. Depuis 2007, de nouveaux capteurs RSO polarimétriques (PALSAR, RADARSAT-2, TerraSAR-X...) permettent la caractérisation polarimétrique des surfaces observées. Ces données nécessitent des traitements adpatés afin d'en extraire l'information la plus pertinente pour la thématique considérée. L'objet de ces travaux a été d'évaluer leur potentiel pour la cartographie de surfaces naturelles en milieu tropical. L'apport des multiples indices polarimétriques a été évalué à partir de l'algorithme de classification SVM (Machines à Vecteurs de Support). Cet algorithme est spécialement adapté pour prendre en compte un grand nombre d'indices non forcément homogènes. Les données utilisées ont été acquises par le capteur aéroporté AIRSAR sur une île en Polynésie Française. De nombreux relevés in situ ont permis la validation des résultats obtenus. Les résultats montrent que la sensibilité de ces données à la structure géométrique des surfaces observées permet une bonne discrimination entre les différents couvert végétaux étudiés, en particulier des types de forêts. De plus, la classification obtenue à partir de la méthode SVM est particulièrement plus performante que la classification usuelle basée sur la distribution de Wishart vérifiée a priori par les données radar. Ces résultats laissent présager de l'apport significatif des données radar polarimétriques futures pour le suivi des surfaces naturelles
-Polarimétrie partielle
-Classification
-SVM
-Surfaces naturelles
-Cartographie radar
The SAR (Synthetic Aperture Radar) sensor provides land use observation over the Earth since 1991 with the launching of the satellite ERS-1. The data acquired until recently, mainly based on the uses of the intensity channel with only one configuration of polarization, have been subject to numerous studies especially for the forest monitoring. Since 2007, new polarimetric SAR sensors (PALSAR, RADARSAT-2, TerraSAR-X...) allow polarimetric characterization of the studied area. Theses data require specific processing to extract the most relevant information to the considered thematic. The purpose of this work was to assess their potential for land use mapping in tropical environment. The contribution of multiple polarimetric indices was evaluated with the SVM classification algorithm (Support Vector Machine). This algorithm is specially adapted to take into account a large number of indices nos necessarily homogeneous. The data used in this study were acquired by the airborne AIRSAR sensor on an island in French Polynesia. Many ground surveys allow the results validation. The results show that the data sensitivity to the geometric structure of the observed areas allows a good discrimination between the different vegetation, particularly forest types. In addition, the classification obtained from the SVM algorythm is particularly more efficient than the usual classification based on the distribution of a priori Wishart verified by radar data. These results suggest the significant contribution of the polarimetric radardata for future monitoring of natural surfaces
Source: http://www.theses.fr/2008PEST0213/document
Publié le : vendredi 28 octobre 2011
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A
´Ecole Doctorale ICMS
Apport des donn´ees radar
polarim´etriques pour la cartographie
en milieu tropical
`THESE
pr´esent´ee et soutenue publiquement le 09 d´ecembre 2008
pour l’obtention du
Doctorat de l’Universit´e Paris-Est
(sp´ecialit´e Science de l’Information G´eographique)
par
C´edric Lardeux
Composition du jury
Pr´esident : Andr´e Ozer
Rapporteurs : Eric Pottier
Andr´e Ozer
Examinateurs : Gr´egoire Mercier
C´eline Tison
Invit´e : Benoˆıt Stoll
Directeur et Co-directeur : Jean-Paul Rudant
Pierre-Louis Frison
´Laboratoire G´eomateriaux et G´eologie de l’Ing´enieur - Equipe OTIG
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.
4.2
.
de
.
olarisation
.
.
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.
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.
.
.
.
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.
.
.
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.
.
.
.
.
.
58
.
3.6
.

.
p
.
olarim?triques
4.3
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de
DES
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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.
.
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.
.
4.3.1
.
e
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
59
.
3.6.1
.
P
.
aram?tres
.
d'Euler
78
.

.
l'information
.
"pseudo"
.
p
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.3.3
.
p
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
80
.
artie
.
I
.
des
.

.
5
.
de
59

3.6.2
MV

sur
osition
distribution
de
Wishart
P
6
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de
.

.
:
.
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.
aste
.
87
.
Cas
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
88
.
Donn?es
.
.
.
.
61
.
3.6.3
.
P
.
aram?tres
.
de
.
Stok
.
es
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
tel-00481850, version 1 - 7 May 2010α
.
ABLE
.
DES
Illustrations
MA
.
TI?RES
.
v
.
6.1.2
F
Donn?es
no
non
.
s?parables
.
.
.
.
de
.
.
.
8.7
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
110
.
.
.
.
.
113
92
.
6.2
.
Cas
olarisation
non
.
lin?aire
.
.
la
.
8.4
.
.
.
8.5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
9.1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
kbird
.
.
.
.
.
.
.
.
.
110
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
ts
.
.
.
.
.
.
.
.
.
sur
.
d'Euler
.
.
.
.
.
.
.
.
94
8.2
6.3
.
Classication
.
m
.
ulti-classes
.
.
117
.
P
.
.
.
.
.
des
.
.
.
.
.
.
.
Huynen
.
.
.
.
.
.
.
8.6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
:
.
.
.
.
.
.
.
8.8
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
des
.
aux
.
au
.
.
.
130
.
.
.
.
97
.
6.4
.

.
de
7.3.1
primitiv
.
es
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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T
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donn?es
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
112
.
p
.
zone
.
P
.
.
.
.
.
.
.
.
97
.
6.4.1
.
SVM-RFE
.
(Supp
.
ort
.
V
.
ector
de

.
hine-Recursiv
.
e
.
F
.
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.
Elimination)
.
.
.
.
.
.
.
.

.
base
.
et
98

6.4.2
.

.

.
tielle
de
.
olarisations
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
ositions
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
osition
.
amaguc
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
osition
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
99
.
6.4.3
.

.

.
tielle
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
9
.
SVM
.
des
.
hoix
.
au
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
110
.
Quic
100
.
P
.
artie
.
I
.
I
.
I
.
Application
.
sur
.
l'?le
.
de
.
T
.
ubuai
.
en
.
P
.
olyn?sie
.
fran?aise
.
102
.
7
.
Site
.
d'?tude
.
et
7.3.2
donn?es
.
de
.

.
utilis?es
.
105
.
7.1
.
G?ographie/Th?matiques
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.3.3
.
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.
des
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8
105

7.1.1
olarim?triques
G?ographie
la
.
?tudi?e
.
8.1
.
aram?tres
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
113
.
Extrema
.
p
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
105
.
7.1.2
.
Con
.
texte
.
geop
.
olitique
8.3
.
osition
.
la
.
de
.
auli
.
de
.
base
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
117
.
Degr?
.

.
p
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
119
.

.
de
.
et
106
.
7.1.3
.
V?rit?
.
terrain
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
119
.

.
de
.
reeman/Y
.
hi
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
122
.

.
alg?brique
.
H/A/
T
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
107
.
7.2
.
Pr?sen
.
tation
.
et
.
lo
.

.
des
.
pa
.
ysages
123
de
Conclusion
l'?le
.
de
.
T
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
107
.
7.3
126
Donn?es
R?sultats
utilis?es

.
129
.
Sensibilit?
.
SVM
.

.
du
.
y
.
et
.
param?tre
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
tel-00481850, version 1 - 7 May 2010K(a,b) =ha,bi
dK(a,b) = (αha,bi+β)
2−γka−bkK(a,b) = exp
.
.
.
.
un
130
.
9.1.2
.
No
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y
.
au
.
P
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olynomial
.
.
:
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
de
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.
au
173
y
.
No
.
9.1.1
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.
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.
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.
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B.1.2
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
131
176
9.1.3
.
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y
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B.2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
V?g?tations
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
183
.
di?lectrique
.
p
.

.
ormes
.
.
.
.
.
vi
.
.
.
.
.
Di?dre
.
sur
.
.
.
.
.
.
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.
impaire
175
parfait
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.
:
.
olume
de
.
impaire
.
rugueuse
.
.
.
.
174
.
r?exions
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
Di?dre
.
45
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
176
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
131
R?exion
9.1.4

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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
p
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
177
.
181
.
indig?nes
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
181
.
tiliaceus)
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
C.1.2
.
uhe
.
.
.
.
133
.
9.2
.
Comparaison
.
en
.
tre
double
les
un

171
de
Signatures
Wishart
olarim?triques
et
formes
des
173
SVM
F
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
135
.
9.3
.
Ev
.
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.
des
.
di?ren
B.1.1
ts
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r?exion
p
sur
olarim?triques

.
.
.
.
.
.
.
.
.
173
.
Diusion
.
Bragg
.
r?exion
.
sur
.
surface
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
B.1.3
.
:
.
paires
.
un
.
parfait
.
.
.
.
139
.
9.3.1
.
Choix
.
de
.
la
.
m?tho
.
de
B.1.4
de
orien

?
de
?
primitiv
r?exions
es
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
B.1.5
.
di?lectrique
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
139
.
9.3.2
.
R?sultats
.
obten
.
us
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
B.1.6
.
sur
.
dip
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
176
.
Signatures
.
olarim?trique
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
140
.
9.3.3
.
Conclusion
.
sur
.
la
.

.
par
.
la
.
m?tho
.
de
.
SVM
.
.
C
.
?tudi?es
.
C.1
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
148
.
9.4
.
Ev
.
aluation
.
des
.
p
.
olarim?tries
.
partielles
.
.
.
.
C.1.1
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
181
.
F
.
an
.
(Dicranopteris
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
148
.
Conclusion
.
155
.
Bibliographie
.
161
.
Annexes
.
169
.
A
R?exion
tel-00481850, version 1 - 7 May 2010.
T

ABLE
.
DES
a
MA
.
TI?RES
.
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.
C.2
.
Esp
.
?ces
.
in
.
tro
187
duites
.
.
185
.
(Psidium
.
.
.
.
.
186
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
de
.
.
.
.
.
.
.
Go
.
de
.
um)
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Marais
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
189
.
193
.
.
.
.
184
.
C.2.1
.
Pin
.
des
C.2.3
Cara?b
y
es
vier
(Pin
Chine
us


.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
C.2.4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
184
.
C.2.2
.
F
.

.
(F
.

.

.
P
D
araserian
osition
thes
Huynen
falcataria)
A
.
ymes
.
.
tel-00481850, version 1 - 7 May 2010MA
viii
TI?RES
T
ABLE
DES
tel-00481850, version 1 - 7 May 2010

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