Mesure de déformation par interférométrie radar : développements méthodologiques et applications à la subduction chilienne. - ENS - École normale supérieure Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Deformation measurement by SAR interferometry : methodological developments and applications to the Chilean subduction.

Mesure de déformation par interférométrie radar : développements méthodologiques et applications à la subduction chilienne.

Gabriel Ducret
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 968861

Résumé

The work of this thesis had two main objectives : on the one hand, develop methodological tools in order to improve InSAR processing in natural setting, allowing the quantification of large-scale deformation ; on the other hand, to apply these techniques to the Chilean subduction zone, one of the fastest in the world, especially in an area with a singular behavior and a limited instrumentation. The effort on the methodological part was the improvement of the algorithmic chain NSBAS, created in the laboratory of geology of the ENS. This one, which uses small basline methods, aims to automate the interferometric processing, from SAR acquisition to time series, including various types of phase correction. One of them was proposed in this thesis in order to reduce topographic effects induced by limits on the resolution of the DEM. The algorithm was developed to perform a local DEM error correction, based in particular on so-called reference points. Regarding the part dedicated to the study of the Chilean active margin, at the origin of an important seismic activity producing large earthquakes above magnitude 7 every year, we look at an area between Taltal (-25°S) and Constitution (-35°S), including the Chilean "Little North". This region is particularlty interesting because it accommodated tectonic deformation related to convergence since the mid-twentieth centuries without causing a large earthquake during this period. We processed 4 parallel tracks, from ENVISAT and ERS satellites, which allowed us to constrain the deformation field on a set of time series. Thus, the main contributions of this thesis are from different order. The algorithm for DEM error correction improves the uwnrapping step and allows to use a larger range of perpendicular baseline. The application in Chile caused the study of two seismic events with the Swarm of Copiapo and the intraplate earthquake of Punitaqui, and was used to estimate variation in coupling along our region of interest considered by the study of interseismic deformation. Furthermore, a better understanding of the seismic cycle is an important issue for an accurate estimate of the seismic hazard. Developments and speed increasing of the automatic InSAR processing chains, will become a challenge in view of the flood of data expected in the future.
Les travaux menés durant cette thèse ont eu deux objectifs principaux : d’une part, développer des outils méthodologiques qui contribuent à améliorer le traitement InSAR en milieu naturel, et permettant la quantification de déformations à grande échelle ; d’autre part, appliquer ces techniques à la zone de subduction chilienne, l’une des plus rapides au monde, plus particulièrement dans une zone au comportement singulier et où l’instrumentation est limitée. L’effort entrepris sur la partie méthodologique a consisté à apporter des améliorations à la chaîne algorithmique NSBAS, initiée au laboratoire de géologie de l’ENS et poursuivie au cours du projet EFIDIR. Celle-ci, qui utilise les méthodes à petite ligne de base, a pour but d’automatiser le traitement interférométrique, de l’acquisition SAR jusqu’à la série temporelle, en y incorporant divers types de corrections de phase. L’une d’entre elles a été proposée durant cette thèse pour réduire les effets topographiques induits par la précision du MNT. L’algorithme qui a été développé effectue une correction locale de l’erreur de MNT, en se basant notamment sur des pixels de référence. En ce qui concerne la partie dédiée à l’étude de la marge active chilienne, qui est à l’origine d’une activité sismique de grande ampleur puisqu’elle produit un séisme de magnitude supérieure à 7 tous les ans, nous nous sommes intéressés à une zone comprise entre Taltal (-25°S) et Constitution (-35°S) comprenant entre autres "le petit Nord" chilien. Cette région revêt un intérêt tout particulier en ayant accommodé la déformation tectonique liée à la convergence depuis la moitié du XXème siècle sans pour autant avoir provoqué de grandes ruptures durant cette période. Nous avons ainsi traité 4 tracks parallèles, provenant des imageurs ENVISAT et ERS, qui nous ont permis de contraindre le champ de déformation sur un ensemble de séries temporelles. Les principales contributions de cette thèse sont donc de différentes sortes. L’algorithme de correction de l’erreur de MNT permet d’améliorer l’étape de déroulement et d’utiliser une gamme de lignes de base perpendiculaires plus importante. L’application qui a été faite sur le Chili a occasionné l’étude de deux événements sismiques avec l’épisode de Swarm de Caldera et la séquence de Punitaqui, et a permis d’estimer les variations de couplage de la région considérée par l’étude de la déformation intersismique. À terme, la meilleure connaissance du "cycle sismique" est un des enjeux importants pour une estimation plus précise de l’aléa sismique. Quant aux développements des chaînes de traitement InSAR automatiques et de plus en plus rapides, ils deviennent un défi à relever dans la perspective du flot de données attendu dans le futur (lancement Sentinel en 2013).
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Citer

Gabriel Ducret. Mesure de déformation par interférométrie radar : développements méthodologiques et applications à la subduction chilienne.. Géophysique [physics.geo-ph]. Institut de Physique du Globe de Paris; Ecole Normale Supérieure; Sorbonne Paris Cité, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01184581⟩
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