Concept de corrélation dans l'espace fréquentiel de Fourier pour la télédection passive de la terre : application à la mission SMOS-Next

La synthese d'ouverture est une technique interferometrique similaire a la synthese par rotation de la terre utilisee en radioastronomie ou les signaux recus par une paire de petites antennes sont traites de telle maniere a synthetiser une seule grande antenne. Le concept de synthese d'ouverture a ete readapte pour l'observation de la terre dans le cas de la teledetection de sources etendues de temperature. L'utilisation de cette technique pour l'observation de la terre a permis de contourner les limitations sur la taille d'antenne en teledetection passive. La fonction de correlation, ou de visibilite, obtenue en inter-correlant les signaux recus par les an- tennes d'un systeme interferometrique employant une synthese d'ouverture est definie comme etant la transformee de Fourier de la carte des temperatures de bril lance de la scene observee. Cette relation est connue sous le nom du theoreme de Van Cittert-Zernike pour des observateurs en repos par rapport aux sources de temperature. La forme classique de ce theoreme a ete derivee en inter-correlant les echantillons temporels instantanes du champ electrique mesures par differentes antennes. Un nouveau concept base une interferometrie spatio-temporelle passive a ete propose comme etant la nouvelle generation qui succedera a la mission SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) operant dans l'espace depuis Novembre 2009. Celui-ci a pour objectif principal l'amelioration de la resolution spatiale a des ordres pouvant repondre aux applications hydrologiques a l'echelle locale ou des resolutions kilometriques sont exigees. Ce concept interferometrique se base sur l'idee d'integrer le deplacement de l'observateur (l'antenne) et ainsi la variable temps dans le calcul de la fonction de correlation. Ceci engendre la creation de nouvelles lignes de base virtuelles entre les positions des antennes a des instants differents, en plus des lignes de base physiques formees entres les positions des antennes instantanees. L'etude de ce concept de correlation a malheureusement demontre la suppression exacte de l'information additionnelle due aux lignes de base virtuelles par le decalage Doppler induit par le deplacement. Une seconde etude du concept d'interferometrie spatio-temporelle combinee a une nouvelle proce- dure d'imagerie par correlation dans l'espace frequentiel, accomplie en inter-correlant les spectres frequentiels des champs electriques mesures par une paire d'antennes separees d'une distance Δr a bord d'un satellite a une hauteur h, a demontre l'obtention d'une information en 2D en temperatures de brillance de la scene observee. En plus, le developpement theorique de la fonction de correlation a mis en evidence une relation liant les visibilites aux temperatures de brillance par l'intermediaire d'un noyau hautement oscillatoire. L'element nouveau apporte par la correlation dans l'espace frequentiel consiste a exploiter l'informati- on de correlation acquise par les antennes du satellite pour des frequences presentant de petites dif- ferences et pas seulement l'auto-correlation. Cette propriete permet une reconstruction en 2D des temperatures de brillance avec seulement deux antennes. Dans le cadre des travaux de cette these, la methode de correlation dans l'espace frequentiel a ete, dans un premier temps, theoriquement testee par la reconstruction de l'image d'un point source. On obtient des resolutions geometriques de l'ordre de hc/(Δrω0) (~ quelques kms) dans les deux directions, avec c la vitesse de la lumiere et ω0 la frequence centrale, en utilisant une paire d'antennes espacee d'une centaine de metres. Quant a la sensibilite radiometrique, une valeur de l'unite a ete mise en evidence par simulation. Dans un deuxieme temps, l'evaluation numerique du concept, integralement developpee au cours de cette these, a necessite l'introduction de plusieurs methodes de simplification, notamment les methodes numeriques d'inversion des noyaux fortement oscillants, pour ainsi permettre de contourner le besoin d'un grand effort de calcul pour l'implementation des quantites physiques en bande L (1.4 GHz). Ceci a conduit au developpement de plusieurs versions d'un processeur numerique pour la reconstruction des temperatures et la derivation des parametres fonctionnels d'interet, et par consequent a la validation numerique des proprietes du concept de correlation en frequentiel.