applications liées à la géologie - coursgeologie.comcoursgeologie.com/uploads/pdf/applications...

Applications liées à la géologie

Ressources naturelles Natural ResourcesCanada Canada

Centre canadien de télédétection, Ressources naturelles Canada

Applications liées à la géologieContexte

• RSO et cartographie géologique– Relief du terrain et RSO

– Direction de visée

– Environnement (tropical, polaire, désertique)

– Intégration des données

– Couples stéréoscopiques

• Applications liées à la géologie– Cartographie géologique

– Exploration minière

– Cartographie des risques


Relief du terrain et RSO

• Environnement à relief faible (~ 100 m)→ la rétrodiffusion dépend de la variation de l’angle d’incidence locale ainsi que de la rugosité de surface

• La rugosité de surface dépend :– du processus d’altération du substratum rocheux – des processus de «remaniement» des dépôts

superficiels non consolidés (p. ex. le tri fluvial, l’action glaciaire, l’érosion éolienne)


Environnementà relief faible

Singhroy V. , R. Saint-Jean, 1999.Effects of relief on the selection ofRADARSAT-1 incidence angle forgeological applications; CanadianJournal of Remote Sensing ,Vol. 25, No. 3, 1999, pp. 211-217

http://dweb.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/db/biblio/paperf.cfm?BiblioID=4723

Ligne de rivageGlissement de terrain

Moraine de fondAlluvions

Dépôts deltaïques 4 km

Comparaison de la géométrie de visée de RADARSAT-1pour des terrains à relief faible, Morden (Manitoba)

� 1

996

Agen

ce s

patia

le c

anad

ienn

eL'

imag

e es

t une

cou

rtois

ie d

e RAD

ARSA

T In

tern

atio

nal

Laboratoire des applications liées à la géologie

Visée

Orb

ite

Le 17 octobre 1996Angle d'incidence: 24º - 31º

Résolution: 22 m (portée) x 27 m (az)Espacement des pixels : 27,3 m

Mode StandardFaisceau S2

orbite ascendante Le 06 octobre 1996

Angle d'incidence: 45º - 49ºRésolution: 20 m (portée) x 27 m (az)

Espacement des pixels : 27,3 m

Mode StandardFaisceau S7

orbite ascendante


Environnement à relief

intermédiaire

Effet de l'angle d'incidence du RSO sur la cartographie du terrain

RADARSAT-1 Whitecourt (Alberta)

RADARSAT-1 C-HH 12 fév. 96Orbite ascendanteVisée à droiteMode STANDARDFaisceau 1Angle d'incidence: 20º - 27ºRésolution: 26 m (portée) x 27 m (azimut)Fauchée partielleEspacement des pixels: 56 m

RADARSAT-1 C-HH25 jan. 96Orbite ascendanteVisée à droiteMode STANDARDFaisceau 7Angle d'incidence: 45º - 49ºRésolution:20 m (portée) x 27 m (azimut)

Fauchée partielleEspacement des pixels: 56 m

Laboratoire des Applications à la Géologie

Agence spatiale canadienne, 1996

OrbiteVisée

OrbiteVisée

Singhroy V. , R. Saint-Jean, 1999. Effects of relief on the selection of RADARSAT-1 incidence angle for geological applications; Canadian Journal of Remote Sensing , Vol. 25, No. 3, 1999, pp. 211-217



Relief du terrain et RSO (suite)

• Environnements à relief élevé (~1000 m)→ la rétrodiffusion dépend fortement de l’angle et de l’orientation des pentes

• Produit une image «terrain-texture» très précise des formes de relief

• Les processus d’érosion qui déterminent les formes de relief sont souvent révélateurs de la lithologie sous-jacente

• L’interprétation des images RSO à relief élevé doit tenir compte des effets de raccourcissement, de repliement et d’ombrage


Environnement à relief élevé

Comparaison de la géométrie de visée de RADARSAT-1pour des terrains à relief élevé, Hope (C.-B.)

Mode prolongé à incidence élevéeFaisceau EH6, asc.


Résolution: 18 m (portée) x 27 m (azimut)


Failles

Mode StandardFaisceau S1, asc.


Résolution: 26 m (portée) x 27 m (azimut)


Orb

ite

A

ge

nc

e s

pat

iale

can

ad

ien

ne,

19

96

L'im

age

est

un

e c

ou

rto

isie

de

RA

DA

RS

AT

In

tern

atio

na

l


Légende

Glissement banc sur bancCrêtes transversalesGlissement d'escarpementFracture banc sur banc transversale

Visée

Singhroy V. , R. Saint-Jean, 1999. Effects of relief on the selection of RADARSAT-1 incidence angle for geological applications; Canadian Journal of Remote Sensing , Vol. 25, No. 3, 1999, pp. 211-217



Effet de l’angle

d’incidence

RADARSAT-1EH6(Mode Prolongé à incidence élevée EH6)θ : 57° - 59°

RADARSAT-1Standard 5θ : 36° - 42°

RADARSAT-1EL1 (Mode Prolongé àfaible incidence EL1)θ : 10° - 23°

Agence spatiale canadienne, 1996Acquisition par le Centre canadien de télédétectionTraitememt et distribution par RADARSAT International Inc.

Sarawak, MalaisieEffet de l'angle d'incidence sur l'aspect du terrain

Orb

ite

Visée

Orb

ite

Visée

Orb

ite

Visée

D'Iorio M. , P. Budkewitsch, N.N. Mahmood, 1997.



Direction de visée

• Puisque les RSO ont leur propre source d’illumination, la direction de visée influence le contenu en information de l’image

• La morphologie est rehaussée lorsque l’illumination est perpendiculaire aux éléments topographiques (effet cardinal)

• Dans un environnement à relief faible, la direction de visée permet un plus grand rehaussement des linéaments

• Dans un environnement à relief élevé, la direction de visée peut être utilisée afin de fournir de l’information sur les régions cachées dans l’autre direction de visée ou exposées au repliement ou au raccourcissement


Effet de la direction

de visée

Sarawak, Malaisie

Orbite ascendante(visée vers l'est)

RADARSAT-1date : le 26 août 1996mode : Standard (S6)angle d'incidence : 44º

Orbite descendante(visée vers l'ouest)

RADARSAT-1date : le 3 juin 1996mode : Standard (S6)angle d'incidence : 44º

Strate apparente Strate non-apparente

Strate non-apparente Strate apparente

Application liée à la géologie : effet de la direction de visée

Environnement de forêt tropicale : grès et schiste interstratifiés

Ag

ence

spa

tiale

can

adie

nne

1996

L'im

age

est u

ne c

ourto

isie

de

RAD

ARSA

T In

tern

atio

nal

D'Iorio M. , P. Budkewitsch, N.N. Mahmood, 1997.



Environnement tropical

• Végétation très dense

• Toujours humide

• L’altération du substratum rocheux en zone tropicale révèle les structures et la lithologie

• Le couvert forestier dense agit en tant que substitut à la topographie → aucune rétrodiffusion du RSO en provenance du sol


Géomorphologie en

environnement tropical

MATO GROSSO, BRÉSILRADARSAT-1 le 23 décembre 1998

Mode Prolongé à incidence élevée (EH6)Angle d'incidence: 57º - 59º

Résolution: 18 m (portée) x 27 m (azimut); Espacement des pixels: 40 m

Ag

ence

spa

tiale

can

adie

nne

1998

Orb

ited

escend

ante


Environnement polaire

• Végétation clairsemée

• Présence de gélisol

• La gélivation est responsable de l’altération du substratum rocheux. L’altération varie selon la lithologie

• Une mince couche de neige sèche est transparente au RSO

• On obtient une meilleure image en période de gélisol→ les effets de l’humidité du sol sont éliminés


Lithologie enenvironnement

polaire

carbonate

ÎLE BATHURST

Discrimination lithologique (rugosité) à l ’aide d’angles d'incidence petit ou intermédiaire

Carte géologiqueKerr, 1974(échelle: 1:250 000)

Standard 7le 21 mars 1996angle d'incidence: 45º - 49º

résolution: 20 m (portée) x 27 m (azimut)espacement des pixels affichés: 60 m

Mode Prolongé à faible incidence EL1le 17 février 1997

angle d'incidence: 10º - 23º

résolution: 36 m (portée) x 27 m (azimut)espacement des pixels affichés: 60 m

Agence spatiale canadienne, 1996-97

Paul Budkewitsch, Marc A. D’Iorio, et J. Chris Harisson. 1996.

http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/tekrd/radarsat/images/nwt/rnwt01f.html


ÎLE BATHURST,VALLÉE POLAR BEAR

Lithologie à partir du RSO

RADARSAT-1 C-HH

Mode Standard (S7)Le 21 mars 1996θ = 45° - 49°Résolution: 20 m (portée) x 27 m (azimut)Espacement des pixels: 32 m

direction de visée

A

ge

nc

e s

pat

iale

can

ad

ien

ne

19

96

L'im

age

est

un

e c

ou

rto

isie

de

RA

DA

RS

AT

In

tern

atio

na

lO

rbit

ed

esce

nd

ante

Siltstone : 1,7 cm

Calcaire : 4,6 cm

Lithologie enenvironnement

polaire




Effet de l’angle d’incidence sur la rétrodiffusion

Angle d'incidence

mode de faisceau

‘surface lisse’(siltstone)

‘surface rugueuse’(carbonates)

β°R

étro

dif

fusi

on

rad

ar(d

B)

ÎLE BATHURSTDonnées RADARSAT-1 étalonnées

Variation de la rétrodiffusion en fonction de l'angle d'incidence (carbonates fossilifères ou siltstone)




Environnement désertique

• Végétation clairsemée

• Conditions de sols secs

• La taille des cailloux dans les alluvions influence grandement la rétrodiffusion

• La rétrodiffusion dépend principalement de l’humidité du sol et de la rugosité de surface

• Dans la mesure du possible, éviter les précipitations


Cartographieen

environnement désertique

Champ volcanique de Lunar Lake, NevadaRADARSAT-1 Mode Fin F4 le 18 octobre 1996

19

96A

gen

ce s

pat

ilae

can

adie

nn

eL

'imag

e es

t u

ne

cou

rto

isie

de

RA

DA

RS

AT

In

tern

atio

nal

Résolution : 7,8 m (portée ) x 8,4 m (Az)Espacement des pixels : 25 m

Orb

ite

Visée

Angled’incidence

45º -48º

D'Iorio M. , B. Rivard, P. Budkewitsch, 1996



Rugosité de surface élevée et

faible

LUNAR LAKE

Nevada, États-Unis

COULÉE DE LAVE

Nevada, États-Unis


19

97A

gen

ce s

pat

iale

can

adie

nn

e

Orb

ite a

scen

dant

e

ZONE DE PLISSEMENTS DE ZAGROS, IRANRADARSAT-1 le 11 novembre 1997

Mode ScanSARétroit B

Angle d’incidence31º - 46º

Résolution nominale

50 m x 75 m(portée x azimut)

Espacement des pixels

160 m

Morphologie en

environnement désertique


Intégration des données• Les images RSO peuvent être utilisées comme données

de base pour l’intégration des données

• Tout jeu de données numériques et géocodées peut être intégré aux données RSO

• Le produit intégré contient plus d’information que la somme de l’information des images prises individuellement

• Les techniques telles que l’ITS, l’addition, la multiplication, l’Analyse en composantes principales, etc. peuvent être utilisées pour fusionner les jeux de données

• Avec la technique ITS, l’image RSO est utilisée pour moduler l’intensité alors que les données intégrées modulent la teinte.


Intégration de données (RSO et géochimie

du sol)

Nickel dans le sol (0-16 ppm Ni)

Airborne C-SAR and Soil Geochemistry

Laboratoire des applications liées à la géologie

RSO aéroporté C-HH

Intégration ITS RSO + Géochimie

RSO aéroporté et géochimie du sol

Singhroy V. , R. Saint-Jean, B. Rivard 1995.



Intégration de données (carte géologique

et image RSO)

Lithologie

Intégration et interprétation des données

1

99

6A

ge

nc

e s

pat

iale

can

ad

ien

ne

L’

imag

e e

st u

ne

co

urt

ois

ie d

e R

AD

AR

SA

T I

nte

rnat

ion

al

Île B

ath

urs

t,T

.N.-

O.

Fond de carte




Intégration de données

(images optiqueet RSO)

Image RSOaéroportée

C-HHRSO C-HH et Landsat TM

Landsat TMACP (TM 4,5,7)

Calcaires fortementdisséqués Oued

(rivière asséchée)

Basaltes(roches volcaniques)

Azraq, JordanieIntégration des données

Singhroy V. , R. Saint-Jean, B. Rivard B. 1995.



Couples stéréoscopiquesRADARSAT

• Le choix d’un couple stéréoscopique RADARSAT approprié permet d’obtenir une perspective tridimensionnelle du relief du terrain

• Les couples stéréoscopiques se sont révélés utiles pour la cartographie du terrain et la génération de MNA

• Des détails cartographiques, imperceptibles sur les images RADARSAT individuelles, sont souvent détectés grâce aux couples stéréoscopiques


Sélection de couples stéréoscopiques

• On obtient de meilleurs résultats avec les couples d’images acquises de même coté (c.-à-d., descendante-descendante ou ascendante-ascendante) ayant un recouvrement important

• On recommande des couples d’images acquises de coté opposés (c.-à-d., ascendante-descendante) uniquement pour les zones à relief très faible qui présentent des tonalités similaires

• Il est préférable d’utiliser une image dont l’angle d’incidence est important (c.-à-d., S7 ou EH1-6) afin de minimiser les effets de déplacement du terrain

• Dans un couple stéréoscopique, plus la différence entre les angles d’incidence sera grande et plus l’exagération verticale sera importante

– Relief élevé : 5° à 20° est suffisant

– Relief faible : 20° à 40° est nécessaire


Couples stéréoscopiques

PROJET MULTI-ANDIN, BOLIVIE

Couples stéréoscopiques23 août 1998 (S3, desc.) 27 mars 1997 (S6, desc.)

1997 Agence spatiale canadienne

RADARSAT-1

Espacement des pixels affichés : 123 mSous - image

Descending pass (right looking)

Lizeca J. L. , W.M. Moon, C.A. Hutton, L. Wu , C.W. Lee, 1999



MNA produit par la technique de

radargrammétrie à l’aide d’un couple

stéréoscopique de RADARSAT-1

Modèle numérique d'altitude du projet multi-andin, Bolivie

Couple stéréoscopique: 23 août 1998 (S3, descendante) et 27 mars 1997 (S6, descendante)

Lizeca J. L., W.M. Moon, C.A. Hutton, L. Wu, C.W. Lee, 1999



Image RADARSAT-1

vue en perspective

Image vue en perspectiveProjet multi-andin, Bolivie

L'orthoimage couleur (Intensité-Teinte-Saturation) a été superposée au MNA Espacement des pixels = 25 m


Lizeca J. L., W.M. Moon, C.A. Hutton, L. Wu, C.W. Lee, 1999



Applications liées à la géologie

• Le RSO peut fournir des renseignements relatifs aux domaines suivants :

– Cartographie géologique : levés à l’échelle régionale, mise à jour des cartes, cartographie géomorphologique, interprétation structurale et tectonique

– Exploration minière : permet l’interprétation simultanée d’information de diverses sources

– Cartographie des risques : acquisition sans égard aux conditions météorologiques et une grande sensibilité à la morphologie est utile pour la cartographie des régions isolées


Mise à jour de cartes, levés

régionaux, interprétation

structurale

Cartographie géologique

1996

Agence spatiale canadienne

RAD

ARSAT-1 S6 (descendante)

(viséevers l'ouest

Résolution : 21 m (portée) x 27 m (Az)Espacement des pixels : 50 m

MACRES/CCRS

Sarawak, MalaisieCarte géologique (Yin, 1992) Interprétation structurale (stéréoscopique)

D'Iorio M., P. Budkewitsch, N.N. Mahmood, 1997.



Exploration minière

Le RSO fourni de l’information

géomorphologique alors que l’autre jeu de données fourni

de l’information complémentaire

http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/tekrd/rd/apps/geology/sudbury/sudburyf.html

Granit

Roches vertes et roches sédimentaires

Fm. Chelmsford

Nickel Irruptive

Granite et gneiss granitique

Fm. Oneping

Sudbury

LÉGENDEPropriétés

Minières

District minier de Sudbury (Ontario)Intégration de données RADARSAT-1 et du magnétisme (GV)

Données magnétiquesGradient Vertical du champ magnétiqueLevé aéroporté de la CGCEspacement des lignes : 500 mMéthode ITS oùIntensité : RADARSATTeinte : GV du magnétismeSaturation : valeur constante (VN=65)

RADARSAT-1Orbite 3043, Le 4 juin 1996Mode STANDARD S1Résolution: 26 m (portée) x 27 m (azimut)Espacement des pixels: 39 m x 39 mAngle d'incidence: 20º - 27ºSous-image



LacWanapitei


Cartographie des risques géologiques

Le RSO fourni de l’information

géomorphologique

Glissement en bloc

Glissement de terrain

Failles

GLISSEMENT DE TERRAIN YALEFraser Valley, C.-B.

Failles



Le RSO donne de l’information sur les régions

difficilement accessibles

Cartographie des risques géologiques

Orb

iteas

cend

ante

, vis

éeà

droi

te

Espacement des pixels = 12 mSous-image


Nevado Del Ruíz, Colombiele 1er déc. 1998 RADARSAT-1 Mode F2

Glissement de terrain


RADARSAT et cartographie géologique

• La sélection de la position de faisceau (angle d’incidence) se base principalement sur la topographie du terrain

• Il est préférable que la direction de visée du radar soit perpendiculaire à l’orientation principale de la structure; il s’agit souvent du facteur le plus important lors du choix de l’orbite (ascendante ou descendante)

• Le visualisation de couples stéréoscopiques améliore de manière significative l’interprétabilité des structures géologiques (p. ex. les plis et les failles)


RADARSAT et cartographiegéologique (suite)

Lignes directrices générales :• Relief faible à modéré (0-500 m) : tous les

faisceaux du mode Standard (selon l’application); les modes S1 à S5 sont privilégiés afin d’observer les détails du terrain.

• Relief élevé (1 000 m) : les grands angles d’incidence sont les mieux adaptés (c.-à-d., S5-7). Les faisceaux EH1-EH6 sont aussi recommandés afin de minimiser les effets de déplacement du terrain, toutefois il peut se produire de l’effet d’ombrage

• Dans tous les cas, les faisceaux F1 à F5 montrent peu de différences


RADARSAT et cartographiegéologique (suite)

Études régionales :

• Les modes ScanSAR étroit (SN1, SN2) ou ScanSAR large (SW2) sont utiles pour la réalisation de mosaïques régionales

• L’information contenue dans le mode Large (W1-W3) est semblable à l’information contenue dans les images du mode Standard (S1-S7)

Études détaillées :

• Le contenu de l’information est essentiellement le même pour les faisceaux F1-F5

• Il est recommandé d’utiliser le mode Fin pour la réalisation de cartes aux échelles allant de 1:20 000 à 1:50 000

applications liées à la géologie - coursgeologie.comcoursgeologie.com/uploads/pdf/applications...

Documents