INFERNO : un nouveau logiciel de production de séries temporelles interférométriques radar utilisant les produits Sentinel 1

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Les applications des techniques interférométriques sur les images radar se développent actuellement dans de nombreux domaines. Etre capable de produire et tracer facilement des images radar, des interférogrammes ou des séries temporelles d’interférogrammes avec un outil et des données gratuites et disponibles sans être spécialiste est un enjeu important pour des scientifiques ou des compagnies ne voulant ou ne pouvant pas investir dans des techniques habituellement lourdes et complexes. Le logiciel Inferno a été réalisé dans ce but.

Inferno n’est pas infernal !

La méthode mise en œuvre par Inferno est connue et validée. L’outil a été conçu volontairement pour être le plus simple possible à utiliser. Même si d’autres outils similaires existent sur le marché, ils sont généralement plus généralistes et complexes.

La limitation à un type de données satellite (Sentinel 1) et à des possibilités de filtrage non modulables permet de simplifier l’utilisation de l’outil sans dégrader les performances. De plus, afin d’en simplifier encore l’usage, les sorties sont traitées / visualisées avec des outils extérieurs choisis et maitrisés par l’utilisateur, de type QGIS ou autres.

Les données spatiales utilisées sont celles du satellite Copernicus Sentinel-1, qui dispose d’une revisite temporelle de l’ordre de 6 à 12 jours sur la plupart des terres émergées du globe.

Depuis 30 ans, le service Traitement Radar de la direction technique du CNES a été parmi les précurseurs dans le domaine de l’interférométrie radar et il développe des chaines de traitement dans ce domaine. A partir de ces briques de base, l’outil Inferno a été développé pour le CNES par Thales Services.

Le développement a été effectué dans le cadre d’une activité d’étude métier pour le compte du labOT du CNES (https://eolab.cnes.fr). l’objectif du LabOT est favoriser l’émergence de nouvelles applications mettant en œuvre une composante Observation de la Terre.

Inferno est disponible en open source sur le github du CNES : https://github.com/CNES/inferno , et sous la forme d’un docker linux et windows.

L’outil se compose d’une Interface, où l’on spécifie les dates, la zone d’intérêt et le logiciel télécharge automatiquement les données nécessaires, moyennant un compte Scihub Copernicus (https://scihub.copernicus.eu/) ou PEPS (https://peps.cnes.fr/rocket/). On a aussi besoin d’un modèle numérique de terrain de type SRTM, téléchargeable pour ceux qui n’ont pas accès aux datalake du CNES.

Ce logiciel est une chaine opérationnelle qui permet d’automatiser les traitements développés auparavant:

• d’une part le code pour récupérer et traiter des séries temporelles d’images radar sur des zones géographiques données (S1-tiling)
• d’autre part pour effectuer les traitements interférométriques sur des couples d’images (avant / après un événement donné) (diapOTB s’appuyant sur la librairie OTB). Sachant qu’un prototypage du chainage des deux outils a déjà été fait avant l’étude (TimeSerieSLC).

Comment ça marche :

4 scenarios types sont proposés :

• Scenario 1 : Choix d’une même orbite et d’un même satellite si la zone sélectionnée est contenue sur une seule image.
• Scenario 2 : Choix d’images successives avec même orbite et même satellite si la zone sélectionnée est sur deux images successives.
• Scenario 3 : Choix d’images de même satellite ou pas suivant le même type d’orbite (ascendante ou descendante) si la zone sélectionnée est sur deux sous-fauchées d’une même image.
• Scenario 4 : Choix du maximum d’images successives dans l’intervalle de temps spécifié.

Une fois le scenario choisi, une fenêtre permet de choisir des options de traitement et de sorties:

• Choix des polarisations VV et/ou VH choisies.
• Génération des images de référence en amplitude et phase.
• Calibration des interférogrammes en sortie.
• Filtrage des données en sortie (moyennage réduisant le speckle)
• Orthorectification des images en sortie sur la grille MGRS de Sentinel2.
• Déroulement de phase avec le module externe Snaphu.
• Calcul d’un certain nombre de paramètres définissant la géométrie et la qualité des interférogrammes.

Les produit finaux d’INFERNO sont les interférogrammes, images à 3 canaux :

• Amplitude moyenne en puissance des images initiales.
• Ecart de phase entre les images : la différence de phase est directement liée à un déplacement du sol entre les prises de vue successives : Elle peut être traduite en terme de déplacement par l’utilisation d’un module externe Snaphu de déroulement des franges.
• Cohérence : Pour chaque pixel, valeur comprise entre 0 et 1 déterminant si la qualité de l’interférogramme.

Les sorties sont ensuite traitées / visualisées avec des outils choisis par l’utilisateur. Des comparaisons de la qualité des résultats obtenus sont en cours avec ceux obtenus par le service GDM-SAR porté par DataTerra/Formater, nous vous en informerons ici.

Cet outil est maintenant disponible pour tous, les retours, critiques, commentaires des utilisateurs pour son amélioration sont bien sûr les bienvenus.

Auteurs et contacts

Denis CARBONNE, denis.carbonne@cnes.fr

Christelle ILIOPOULOS, christelle.iliopoulos@cnes.fr

Damien MIGEL ARACHCHIGE, damien.migel-arachchige@thalesgroup.com