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Classement de la glace de mer

Pouvoir classer de façon sûre et non ambiguë les types de glace est une application pratique et importante de la polarimétrie radar. Or, dans ce domaine, la capacité des RSO monocanal est importante. Étant donné la plus grande quantité d'informations apportée par les polarisations supplémentaires et les données sur les phases, les RSO polarimétriques offrent, potentiellement, une plus grande précision de la classification. On met actuellement au point des méthodes de classification de la glace de mer pour les données RSO polarimétriques qui montrent une plus grande capacité à distinguer les glaces, à partir des réponses dans les bandes C et L. Nous illustrons, à la figure 22, le résultats de ces travaux avec des données dans la bande C, collectées en mars 2001, au large de l'Île-du-Prince-Édouard à bord du Convair 580. Nous avons découvert que, bien que les données de polarisations multiples permettaient déjà de mieux distinguer les classes que les données d'un seul canal polarisé, les données d'un RSO complètement polarisé contenaient assez d'information pour classer efficacement les types de glace.

Figure 9-22

Figure 9-22

Code des couleurs
Couleur Description
bleu glace fixée lisse et mince
rouge glace fixée rugueuse
magenta glace de l'année rugueuse
cyan glace de l'année rugueuse et épaisse
blanc glace de l'année rugueuse et épaisse ou terre
vert terre
vert foncé terre
noir terre
gris classes non utilisées pour la comparaison dans les diagrammes de dispersion (blanc, vert foncé et noir)

Figure 9-22. Image classifiée de la rive nord de l’Île-du-Prince-Édouard. Image en bande C polarimétrique acquise par le RSO du Convair-580 et classifiée en utilisant un classificateur complexe de Wishart, avec 8 classes initiales et 12 itérations (de Scheuchl & Cumming).

La décomposition polarimétrique permet de montrer que les données polarimétriques contenaient des informations supplémentaires. La figure 9 23 montre les cartes de l'entropie (H), de l'anisotropie (A) et de l'angle alpha (Greek small letter alpha)tirées de ces données. Le panneau du bas montre la terre, tandis que dans le panneau central on distingue la glace fixée et dans le panneau du haut la glace rugueuse de l'année. La glace lisse présente l'entropie la plus basse, puisque la diffusion est homogène, alors que la diffusion de la terre est plus entropique. L'anisotropie est plus faible pour la terre et plus élevée pour la glace, ce qui donne le meilleur contraste entre la terre et la glace et entre les types de glace. La valeur de l'angle alpha est basse pour la glace lisse ce qui confirme, avec la basse valeur d'entropie, que la diffusion de surface domine. L'angle alpha et l'entropie de l'écho diffusé sur la glace de l'année plus rugueuse sont supérieurs ce indique davantage de diffusion dans le volume - une observation confirmée par les intensités dans le canal orthopolarisé.

Figure 9-23
Figure 9-23

Figure 9-23. Images de l'entropie (H), de l'anisotropie (A) et de l'angle alpha (alpha)tirées des images obtenues dans la bande C, d'une zone au large de la côte nord de l'Île-du-Prince-Édouard, en mars 2001, par le Convair 580. Le panneau inférieur montre la terre, alors que la glace fixée est accentuée dans le panneau central et la glace rugueuse de l'année ressort clairement dans le panneau supérieur. (Tiré de Scheuchl & Cumming).

Le saviez-vous ?

Les données sur la glace de mer en arctique de 1953 à 1998 indiquent que six des dix années d'étendue minimale de glace de mer, ont eu lieu depuis 1990, et que la variabilité régionale s'est accrue depuis quelques années. L'été 1998 a été singulière : l'eau libre est apparue plus tôt que les années précédentes et, en septembre, la glace recouvrait une surface 25 % plus petite que la plus petite étendue jamais enregistrée.

 

L'utilisation d'un RSO polarimétrique multifréquence, comme l'appareil AIRSAR du JPL, est intéressante puisque les fréquences additionnelles permettent l'extraction de plus d'informations sur les cibles. Par exemple, les différentes capacités de pénétration permettent de séparer encore mieux les types de glace, particulièrement les glaces pluri-annuelles et les glaces de l'année. On peut illustrer l'utilisation de techniques de décomposition polarimétrique dans plusieurs fréquences pour distinguer les cibles selon leurs propriétés de diffusion en surface ou dans le volume. La figure 9 24 montre le classement des diffusions de surface et de volume avec cette technique, tandis que la figure 9 25 montre les résultats du classement. Les prochains systèmes RSO satellitaires seront conçus pour les observations dans les bandes C et L. Ainsi, on prévoit que l'imagerie RSO polarimétrique multifréquence sera bientôt possible.

Figure 9-24
Figure 9-24

Figure 9-24. Images de la puissance reçue calculées à partir de la décomposition Freeman-Durden des données AIRSAR dans les bandes C-L et P, montrant la diffusion de surface relativement à la diffusion de volume. (Tiré de Scheuchl et al 2002b).

Figure 9-22

Figure 9-25

Classement des types de glace
Classe Couleurs Description
NGMF / GAL bleu nouvelle glace mince en formation / glace de l'année lisse
GTA / D orange
vert
noir
Glace tourmentée de l'année / débris
GAC rose
vert
pastel
glace de l'année comprimée
GP blanc
gris
glace pluriannuelle

Figure 9-25. . Résultats de la classification par type de glace à partir des données collectées par le radar AIRSAR du JPL. Douze itérations ont été nécessaires, à partir de huit classes. (Tiré de Scheuchl et al 2002c).

Question éclair

pomme

Question: Comment la glace nouvelle et la glace pluri-annuelles diffèrent-elles dans leur façon de diffuser les ondes ? Comment utiliseriez-vous la polarimétrie pour déterminer cette différence ? La réponse...

Question éclair - réponse

pomme

Réponse : Le mécanisme de diffusion le plus important de la nouvelle glace est la diffusion de surface et alors que pour la glace pluri-annuelle, la diffusion dans le volume est plus importante. La hauteur du socle indique la rugosité. L'image HV permettrait de déceler une diffusion dans le volume. La classification polarimétrique aiderait aussi à établir les régions où il y a diffusion dans le volume.

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