Chez optim.aize, nous traitons le données satellites inSAR pour la surveillance des retraits-gonflements argileux afin de contribuer à la surveillance des risques urbains et périurbains. L’utilisation de l’inSAR permet de mesurer les phénomènes de subsidence, et d’affaissement. Ces mesures servent dans certains cas à prévenir les risques de fissuration de maisons, d’affaissement de parcelles et dans certains cas d’éboulements de bâtiments.

Le radar à synthèse d’ouverture interférométrique, abrégé en InSAR, est une technique radar utilisée en télédétection et surveillance des couches terrestres superficielles.

Cette méthode géodésique utilise deux ou plusieurs images radar à synthèse d’ouverture (SAR) pour générer des cartes de déformation de surface ou d’élévation numérique. Cette méthode utilise les différences de phase des ondes retournant au moyen de mesure, en général satellitaire.

La méthode InSAR est capable de détecter des modifications de la déformation de l’ordre du centimètre, voire même du millimètre, sur des intervalles de temps allant de quelques jours à plusieurs années. Elle est utilisée dans le domaine de la géophysique pour surveiller les risques naturels tels que les tremblements de terre, les éruptions volcaniques et les glissements de terrain. Elle est également utilisée dans le génie structurel ou le génie civil pour surveiller l’affaissement et la stabilité des structures.

Nous avons étudié une partie de la ville de Bordeaux Métropole en Gironde afin de démontrer quelques applications utilies de l’inSAR pour l’étude de la subsidence ou de l’affaissement des sols. On observe assez facilement l’effet des construction nouvelles sur l’enfoncement des couches superficielles du au points des nouvelles constructions. Dans certaines zone il est aussi possible avec l’inSAR de retrouver le tracé des rivières souterraines, qui, avec le temps, on tendance à favorises elles aussi la subsidence.

L’InSAR est une technique de surveillance spatiale qui utilise l’imagerie radar pour mesurer les mouvements du sol au cours du temps. L’acronyme InSAR* signifie « Interférométrie par Radar à Synthèse d’Ouverture ». En termes simples :

• – Interférométrie : technique basée sur l’interférence des ondes* pour mesurer des variations précises.
• – Radar* : méthode utilisée pour détecter la position et le mouvement d’objets en envoyant des ondes radio et en analysant l’écho reçu.
• – à Synthèse d’Ouverture : cette partie décrit comment le radar utilise le mouvement du satellite pour simuler une très grande antenne, améliorant ainsi la résolution des images capturées*.

Ensemble, l’InSAR permet de créer des images très détaillées de la surface de la Terre, et de mesurer comment elle bouge avec une précision incroyable, même de quelques millimètres, ce qui est essentiel pour surveiller les changements environnementaux, les risques naturels, et bien plus.

L’InSAR fonctionne en envoyant des ondes radar depuis un satellite vers le sol et en capturant l’écho de ces ondes lorsqu’elles sont réfléchies vers le satellite. En comparant les phases des ondes radar capturées à différents moments, on peut détecter les mouvements du sol entre ces périodes avec une précision extrême.

1. Émission d’ondes radar : Le satellite envoie un faisceau d’ondes radar vers la Terre.
2. Réception des échos : Les ondes sont réfléchies par la surface terrestre et capturées par le satellite. La distance parcourue par ces ondes modifie leur phase.
3. Analyse de la phase : En comparant la phase des ondes entre deux images prises à des moments différents, on peut déterminer si le sol s’est rapproché ou éloigné du satellite, indiquant un mouvement vertical du sol.
4. Création d’images détaillées : En répétant ce processus sur plusieurs passages du satellite, on génère des cartes détaillées des déplacements du sol, permettant de suivre les changements avec une précision jusqu’au millimètre.

L’InSAR est utilisé pour surveiller les volcans, étudier les séismes, suivre les glissements de terrain, gérer les ressources en eau souterraine, assister dans la construction et l’urbanisme, optimiser l’agriculture, et étudier les effets du changement climatique. Cette technologie fournit des mesures précises des mouvements du sol, essentielles pour la sécurité, la planification et la gestion environnementale.

Lorsqu’un satellite survole une zone, l’image radar obtenue fournit deux informations pour chaque pixel : l’amplitude et la phase. L’amplitude indique la réflectivité de la surface imagée, tandis que la phase reflète l’état vibratoire de l’onde à son retour au capteur, état qui dépend en partie du temps de trajet aller-retour de l’onde. Si une cible est observée à deux reprises à un intervalle de temps court, il est possible, sous certaines conditions, de déterminer un éventuel déplacement relatif de celle-ci en effectuant la différence de phase des images acquises dans la même configuration. Cette technique est appelée interférométrie SAR ou InSAR.

Le débroussaillage (ou débroussaillement) consiste à réduire les matières végétales de toute nature (herbe, branchage, feuilles…) pour diminuer l’intensité des incendies et freiner leur propagation. Il peut s’agir, par exemple, d’élaguer les arbres ou arbustes ou d’éliminer des résidus de coupe (branchage, herbe…). Le préfet détermine les conditions de mise en œuvre du débroussaillage selon la nature des risques.

L’InSAR est un outil d’aide à la décision lors de la phase de conception en fournissant une analyse des mouvements du sol dans le passé grâce aux archives d’images satellitaires, avec la possibilité de remonter jusqu’au début des années 1990. Cette étude historique permet d’identifier les zones instables et d’optimiser la sélection du site de construction.

L’InSAR est une technique qui permet de mesurer des déplacements de quelques millimètres à quelques centimètres en combinant plusieurs images satellites. Cette technique est très utile pour les entreprises qui réalisent des travaux de génie civil ou pour le maître d’œuvre, car elle leur donne une vision globale des effets des travaux sur une large zone. L’InSAR est capable de détecter des mouvements très faibles et réguliers. L’InSAR peut aussi servir à vérifier la stabilité autour d’un chantier, ce qui est important pour assurer la fiabilité des points de référence utilisés par les stations totales.

L’InSAR est une technique qui présente un fort potentiel pour la phase d’exploitation, car elle ne nécessite pas d’intervention sur le terrain, elle assure une continuité avec les mesures de la phase de stabilisation et elle permet de réaliser des études historiques des déplacements à partir des archives. Cette solution est particulièrement intéressante pour le suivi du réseau routier, des ponts et des voies ferrées, afin de détecter les déformations du milieu environnant ou de l’ouvrage et de prévenir les risques et les coûts de réhabilitation. Aurigami GIE a réalisé un tel suivi sur un secteur de l’autoroute de la Maurienne, au niveau de Modane, et a pu confirmer les résultats avec l’instrumentation terrestre.

L’interférométrie radar satellitaire a connu un développement important ces 15 dernières années, tant sur le plan méthodologique que sur le plan des données. La capacité de mesurer des déplacements faibles et lents, à grande échelle, fait de l’InSAR une technique très pertinente pour l’auscultation topographique. Contrairement à une technique récente comme la photogrammétrie par drone, qui a une précision de quelques centimètres et qui limite son utilisation, l’InSAR peut être utilisée pour toutes les phases d’un projet du génie civil, de la conception à l’exploitation, en passant par la construction.

Ainsi, l’InSAR est un outil complémentaire à l’auscultation topographique traditionnelle, et se distingue par sa capacité unique à réaliser des rétro-analyses à partir des données archivées.

InSAR : Interferometric Synthetic Aperture Radar

L’interférence des ondes : L’interférence des ondes se produit lorsque deux ondes se rencontrent. Elles peuvent s’ajouter pour former une onde plus grande (interférence constructive) ou se soustraire et diminuer en intensité (interférence destructive), créant ainsi un motif unique. Ce phénomène permet de mesurer des variations très fines lorsque les ondes interagissent.

Radar : Le mot « radar » est un acronyme pour « Radio Detection And Ranging », qui se traduit par « Détection et Localisation par Radio » en français.

Résolution : Une très grande antenne permet une meilleure résolution en radar car elle capte plus de détails, distinguant clairement des objets proches entre eux.