Caractérisation de l’anisotropie spatiale

193 géomorphologie, peut être considérée comme un indicateur de l'intensité du processus de transfert sédimentaire (Komar, 1998).

L'algorithme est naturellement sensible au bruit et l'influence du SNR sur la cohérence, qui a été testée sur des données synthétiques (Garestier et al., 2013) et qui est la même que celle modélisée en InSAR, car les formalismes, quoique différents, sont équivalents (Zebker and Villasenor, 1992).

(A.8)

Le SσR d’une surface Z transformée par la relation (A.7)(A.7) est,

^(A.9) Avec,

N : nombre de pixels dans une fenêtre

L'estimation de la puissance du bruit de fond de l'image conduit à celle du SNR de la surface Z transformée par la relation (A.7), puis à la compensation de l'effet du SNR grâce à la relation (A.8).

Les valeurs de cohérence sont ainsi indépendantes du SNR. De cette façon, il est possible d'étudier les propriétés anisotropes des environnements côtiers, indépendamment de l'humidité du sol qui affecte fortement l'intensité rétrodiffusée, et donc le SNR, très variable dans l'espace et dans le temps. Il est observé que la valeur de cohérence est indépendante du SNR (Figure A. 1). Elle n’est plus fonction que du degré d'anisotropie et de l'amplitude des surfaces périodiques et des discontinuités. Comme il a été observé que les surfaces périodiques anisotropes et les discontinuités avaient le même facteur de forme sur nos données, il est supposé que le degré d’anisotropie est constant sur chacun de ces types de surface. Les cohérences inférieures à 1 vont donc directement permettre de détecter les surfaces anisotropes et la valeur de cohérence sera reliée à l’amplitude de la texture anisotrope.

Annexe

194

Sur l’image d’anisotropie (Figure A. 2), les flèches rouges localisent les surfaces périodiques associées à de grandes amplitudes et les flèches bleues situent celles de faible amplitude. Pour les premières, l'algorithme renvoie une estimation basse de cohérence, et inversement, pour les textures tendant à être isotropes, la cohérence est plus élevée. L'apparition, la disparition et les variations d'amplitude des surfaces anisotropes vont ainsi pouvoir être détectées sur des données multi-temporelles.

Figure A. 1 : Surfaces côtières d’un SNR contrasté. Gauche, intensité, Droite : Cohérence pondérée en amplitude (Garestier et al., 2013)

Figure A. 2 : Surfaces côtières anisotropes de différentes amplitudes. Gauche : Intensité, Droite : Cohérence pondérée en amplitude (Garestier et al., 2013)

L’application des estimateurs sur les cartes d’intensité permet de caractériser, sans aucune ambiguïté, les propriétés anisotropes des surfaces naturelles en séparant l’information textural de l’amplitude associée.

Discipline : Terres Solides et Enveloppe Superficielle

Laboratoire Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C) – Université de Caen Basse-Normandie

UMR CNRS/INSU 6143 –24 rue des Tilleuls – 14000 Caen

Exploitation de l’intensité du signal LASER d’un LiDAR topographique aéroporté pour des environnements littoraux sableux

Résumé – L’environnement littoral est un milieu particulièrement soumis aux conséquences du

changement climatique. Il est donc nécessaire de surveiller son évolution régulièrement afin de le préserver. Dans cette optique, le LiDAR aéroporté est un outil performant qui présente l’intérêt de

réaliser des acquisitions répétées de grande précision sur de vastes étendues.

En complément des informations délivrées sur la topographie, le LiDAR permet aussi d’enregistrer l’intensité rétrodiffusée par les surfaces variées de la zone littorale. Cette information, encore peu

exploitée dans la littérature, permet d’obtenir de nouvelles données caractérisant les surfaces scannées.

Toutefois, elles sont fortement influencées par l’angle d’incidence variable des tirs laser depuis l’avion. Le comportement de l’intensité rétrodiffusée par les surfaces survolées en fonction de ce

paramètre est étudié grâce au modèle des distributions de microfacette. Les résultats ont montré, qu’en

zone littorale, trois types de surface ont des comportements distincts : (i) les zones en eau réfléchissant de manière spéculaire le faisceau incident, (ii) les surfaces sableuses fortement diffuses, (iii) les zones sableuses fortement saturées en eau combinant les mécanismes spéculaire et diffus. Concernant les surfaces sableuses non saturées, les études ont montré que (i) la granulométrie, pour des sables fins à très grossiers, n’influence pas l’intensité rétrodiffusée et (ii) qu’une loi, obtenue empiriquement, a

permis de relier le facteur d’humidité à l’intensité.

Mots-clés : LiDAR / Littoraux / Réflexion (optique) / Sols -- Humidité

Analysis of Airborne Laser Scanning intensity in sandy coastal environments

Abstract – The coastal environment is particularly subject to the effects of the climate change.It is thus

necessary to survey frequent its evolution to preserve it. In this context, the Airborne Laser Scanning (ALS) is a powerful tool that offers the possibility to survey very large areas with repeatable and regular acquisitions with a high spatial resolution.

Along with the discrete topography measurements, the ALS backscattered intensity by the coastal surfaces is also acquired. This data, not fully yet studied in the litterature, provides new information characterizing the scanned surfaces. However, they are very much influenced by the variable incidence angle of the laser shots from the plane. The behavior of the intensity reflected by the surface flown according to the incidence angle is analyzed using the microfacets distribution model. The results showed that, in coastal environments, three surface types have distinct behaviors: (i) the water surfaces reflecting specularly the incident beam, (ii) highly diffuse sandy surfaces, (iii) and higly water-saturated sandy areas combining specular and diffuse mechanisms. For the unwater-saturated sandy surfaces, studies demonstrated that (i) the granulometry, for the fine to very coarse sand, does not influence the backscattered intensity and (ii) a empirically law allows to link the moisture factor to the intensity.