Fusion de mesures de déplacement issues d'imagerie SAR: Application aux modélisations séismo-volcaniques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Fusion of displacement measurements issued from SAR imagery: Application to seismo-volcanic modeling

Fusion de mesures de déplacement issues d'imagerie SAR: Application aux modélisations séismo-volcaniques

Résumé

Following the successive launches of satellites for Earth observation with SAR (Synthetic Aperture Radar) sensor, the volume of available radar data is increasing considerably. In this context, fusion of displacement measurements from SAR imagery is promising both in the community of remote sensing and in geophysics. This Ph.D thesis proposes to extend conventional approaches by combining SAR image processing techniques, information fusion methods and the knowledge on geophysics. This work investigates different fusion strategies and different uncertainty representations for linear and non-linear inversion problems. Three fusion strategies, joint inversion, pre-fusion and post-fusion, are proposed to reduce the uncertainty associated on the one hand to the estimation of the 3-dimensional (3D) displacement at the Earth's surface, and on the other hand to the physical modeling that describes the source in depth of the displacement observed at the Earth's surface. Uncertainties are modeled by two complementary approaches: the conventional approach based on the probability theory and a fuzzy approach based on the possibility theory which allows epistemic uncertainty, as well as random uncertainty, to be taken into account. We evaluate advantages and disadvantages of each fusion strategy versus uncertainty management approaches and in terms of robustness against noise. The first application consists of estimating the 3D displacement fields at the Earth's surface due to the Kashmir earthquake in October 2005 and the eruption of Piton de la Fournaise in January 2004 on Reunion Island. The second application involves the modeling of the fault rupture in depth related to the Kashmir earthquake. The main achievements and contributions are evaluated from a methodological point of view in information processing and from a geophysical point of view.
Suite aux lancements successifs de satellites pour l'observation de la Terre dotés de capteur SAR, la masse de données SAR disponible est considérable. Dans ce contexte, la fusion des mesures de déplacement issues de l'imagerie SAR est prometteuse à la fois dans la communauté de la télédétection et dans le domaine de la géophysique. Dans cette optique, cette thèse propose d'élargir les approches conventionnelles en combinant les techniques de traitement des images SAR, les méthodes de fusion d'informations et la connaissance géophysique. Ces travaux explorent plusieurs stratégies de fusion et différentes représentations des incertitudes dans des problèmes d'inversion linéaire et non-linéaire. Les trois stratégies proposées, l'inversion jointe, la pré-fusion et la post-fusion, ont pour objectif de réduire l'incertitude associée d'une part à l'estimation du déplacement en 3 dimensions (3D) à la surface de la Terre, et d'autre part à la modélisation physique qui décrit la source en profondeur du déplacement observé en surface. Les incertitudes sont modélisées par deux approches complémentaires : l'approche classique basée sur la théorie des probabilités et une approche floue basée sur la théorie des possibilités qui permet de prendre en compte les incertitudes épistémiques en plus des incertitudes aléatoires. Nous évaluons les avantages et les inconvénients de chacune des stratégies en fonction de l'approche choisie pour propager les incertitudes et en terme de robustesse vis à vis du bruit. La première application consiste à estimer les champs du déplacement 3D à la surface de la Terre dus au séisme du Cachemire d'octobre 2005 et à l'éruption du Piton de la Fournaise de janvier 2004 sur l'île de la Réunion. La deuxième application porte sur la modélisation de la rupture de la faille en profondeur liée au séisme du Cachemire. Les principales avancées sont évaluées d'un point de vue méthodologique en traitement de l'information et d'un point de vue géophysique.
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Dates et versions

tel-00667990 , version 1 (08-02-2012)
tel-00667990 , version 2 (28-02-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00667990 , version 1

Citer

Yajing Yan. Fusion de mesures de déplacement issues d'imagerie SAR: Application aux modélisations séismo-volcaniques. Sciences de l'environnement. Université de Grenoble, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00667990v1⟩
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