MESURE DE PARAMETRES DES SOLS A PARTIR DE DONNEES DES SATELLITES RADAR POUR DES APPLICATIONS HYDROLOGIQUES PDF Download
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Author: KADER.. FELLAH
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Category :
Languages : fr
Pages : 213
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Book Description
LES SATELLITES RADAR A SYNTHESE D'OUVERTURE (RSO) PERMETTENT UNE OBSERVATION DE LA TERRE INDEPENDANTE DE LA COUVERTURE NUAGEUSE, GARANTISSANT AINSI L'ACQUISITION REGULIERE D'IMAGES ET APPORTANT DE NOUVELLES INFORMATIONS SUR LES PROPRIETES PHYSIQUES DES SURFACES ILLUMINEES. CEPENDANT, L'EXPLOITATION DE CES DONNEES SE HEURTE A DEUX DIFFICULTES MAJEURES, LE SPECKLE ET LA COMPLEXITE DES PHENOMENES D'INTERACTION ENTRE L'ONDE ET LE MILIEU NATUREL. L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST L'EXPLORATION DES POTENTIALITES DES DONNEES RSO D'ERS A FOURNIR DE L'INFORMATION SUR L'ETAT HYDRIQUE DES SOLS. POUR MESURER UN PARAMETRE BIO-GEOPHYSIQUE A L'AIDE DU RADAR, LE CHOIX DE L'ECHELLE D'OBSERVATION EST DETERMINANT. UNE MODELISATION STATISTIQUE DU SPECKLE, PRENANT EN COMPTE CE CHOIX, ABOUTIT A UNE NOUVELLE FORMULATION DE LA RESOLUTION RADIOMETRIQUE. ON DISPOSE AINSI D'UN OUTIL PERMETTANT D'ETABLIR UN COMPROMIS ENTRE RESOLUTIONS SPATIALE ET RADIOMETRIQUE. POUR LA QUANTIFICATION DES PARAMETRES DES SOLS, CETTE APPROCHE CONDUIT A RETENIR UNE ECHELLE REGIONALE PLUTOT QUE LOCALE. NEANMOINS, DANS CERTAINS CAS, UNE AMELIORATION DE LA RESOLUTION RADIOMETRIQUE EST POSSIBLE PAR SOMMATION TEMPORELLE D'UNE SEQUENCE D'IMAGES. GRACE A UNE IMPORTANTE BASE DE DONNEES CONSTITUEE SUR LA PLAINE D'ALSACE, UN MODELE EMPIRIQUE FONDE SUR LA COMPLEMENTARITE DES DONNEES OPTIQUES ET RADAR PERMET, SOUS CERTAINES CONDITIONS, DE QUANTIFIER SEPAREMENT, L'EFFET DE LA VEGETATION ET CELUI DE L'HUMIDITE SUR LA MESURE RADAR. ENFIN, L'EXPLOITATION D'UNE SERIE D'IMAGES ERS ACQUISES A UNE FREQUENCE ELEVEE SUR LA CAMARGUE A PERMIS L'ANALYSE DE LA CRUE DE 1994 : CARTOGRAPHIE DE L'EVOLUTION DES CHAMPS D'INONDATION ET SUIVI DE L'ETAT HYDRIQUE DES SOLS APRES EXONDATION. L'ETAT DE SATURATION EST CARACTERISE PAR UNE PLAGE DE VALEURS PARTICULIERES DU COEFFICIENT DE RETRODIFFUSION. CE TRAVAIL CONFIRME ET PRECISE L'APTITUDE DES SYSTEMES RADAR A PRODUIRE DE L'INFORMATION UTILE DANS DE NOMBREUX DOMAINES ET PLUS PARTICULIEREMENT EN HYDROLOGIE.
Author: KADER.. FELLAH
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Languages : fr
Pages : 213
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LES SATELLITES RADAR A SYNTHESE D'OUVERTURE (RSO) PERMETTENT UNE OBSERVATION DE LA TERRE INDEPENDANTE DE LA COUVERTURE NUAGEUSE, GARANTISSANT AINSI L'ACQUISITION REGULIERE D'IMAGES ET APPORTANT DE NOUVELLES INFORMATIONS SUR LES PROPRIETES PHYSIQUES DES SURFACES ILLUMINEES. CEPENDANT, L'EXPLOITATION DE CES DONNEES SE HEURTE A DEUX DIFFICULTES MAJEURES, LE SPECKLE ET LA COMPLEXITE DES PHENOMENES D'INTERACTION ENTRE L'ONDE ET LE MILIEU NATUREL. L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST L'EXPLORATION DES POTENTIALITES DES DONNEES RSO D'ERS A FOURNIR DE L'INFORMATION SUR L'ETAT HYDRIQUE DES SOLS. POUR MESURER UN PARAMETRE BIO-GEOPHYSIQUE A L'AIDE DU RADAR, LE CHOIX DE L'ECHELLE D'OBSERVATION EST DETERMINANT. UNE MODELISATION STATISTIQUE DU SPECKLE, PRENANT EN COMPTE CE CHOIX, ABOUTIT A UNE NOUVELLE FORMULATION DE LA RESOLUTION RADIOMETRIQUE. ON DISPOSE AINSI D'UN OUTIL PERMETTANT D'ETABLIR UN COMPROMIS ENTRE RESOLUTIONS SPATIALE ET RADIOMETRIQUE. POUR LA QUANTIFICATION DES PARAMETRES DES SOLS, CETTE APPROCHE CONDUIT A RETENIR UNE ECHELLE REGIONALE PLUTOT QUE LOCALE. NEANMOINS, DANS CERTAINS CAS, UNE AMELIORATION DE LA RESOLUTION RADIOMETRIQUE EST POSSIBLE PAR SOMMATION TEMPORELLE D'UNE SEQUENCE D'IMAGES. GRACE A UNE IMPORTANTE BASE DE DONNEES CONSTITUEE SUR LA PLAINE D'ALSACE, UN MODELE EMPIRIQUE FONDE SUR LA COMPLEMENTARITE DES DONNEES OPTIQUES ET RADAR PERMET, SOUS CERTAINES CONDITIONS, DE QUANTIFIER SEPAREMENT, L'EFFET DE LA VEGETATION ET CELUI DE L'HUMIDITE SUR LA MESURE RADAR. ENFIN, L'EXPLOITATION D'UNE SERIE D'IMAGES ERS ACQUISES A UNE FREQUENCE ELEVEE SUR LA CAMARGUE A PERMIS L'ANALYSE DE LA CRUE DE 1994 : CARTOGRAPHIE DE L'EVOLUTION DES CHAMPS D'INONDATION ET SUIVI DE L'ETAT HYDRIQUE DES SOLS APRES EXONDATION. L'ETAT DE SATURATION EST CARACTERISE PAR UNE PLAGE DE VALEURS PARTICULIERES DU COEFFICIENT DE RETRODIFFUSION. CE TRAVAIL CONFIRME ET PRECISE L'APTITUDE DES SYSTEMES RADAR A PRODUIRE DE L'INFORMATION UTILE DANS DE NOMBREUX DOMAINES ET PLUS PARTICULIEREMENT EN HYDROLOGIE.
Author: Éric Auquière
Publisher: Presses univ. de Louvain
ISBN: 9782930344034
Category : Science
Languages : en
Pages : 252
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The research objective is to develop a methodology for the extraction of bio- and geophysical variables from Synthetic Aperture Radars (SAR) and for their use in the perspective of maize monitoring in an operational context. SARs interest agronomists because they present some advantages for vegetation monitoring. However, the actual revisit cycle of SARs is not sufficient for crop monitoring. The image processing chain we developed overcomes this issue and meets the 4 requirements for operational crop monitoring: a high temporal resolution, a high geometric accuracy, a short processing time and the preservation of the signal content. From the literature, we know that the interactions between the signal backscattered by the vegetation and by the underlying soil are very complex. To understand these interactions, we carried out very intensive ground campaigns. The resulting data set is very rich. It covers 3 growing seasons during which 30 ERS SAR images and 13 RADARSAT SAR images were acquired and processed. In total, 612 fields, i.e. 581 maize fields and 31 sugar beet fields were located and visited. These field campaigns represent 2500 field visits and more or less 7500 measurements of 8 variables. One of the major outputs of this research comes from the analysis of the temporal behaviour of the SAR signal distribution at both field and regional levels. The SAR signal is analysed by the mean of the per-field backscattering coefficient. Previous results concerning the respective contribution of soil and crop are confirmed. The research also addresses the use of several regional indicators. We point out a drop of per-field variation coefficient averaged at regional level and we link it to the decrease of the infra-parcel variability of the soil roughness and to the progressive masking effect of the crop canopy on different sources of variability. The spatial variability of the ERS per-field backscattering coefficients is related to the variability of the sowing dates. Finally, existing and new versions of the cloud model are calibrated and validated. The cloud model is adapted to account for the data available from the field campaigns. The results show that SAR do not allow the prediction of the maize biomass at the field level but they can be used to give an indication on the crop status at a regional level.
Author: Barry Edward Goodison
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Category : Artificial satellites in water resources development
Languages : en
Pages : 708
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Author: Juan Gabriel Leon
Publisher: Omniscriptum
ISBN: 9783841793959
Category : Altitudes
Languages : fr
Pages : 236
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L'altimétrie spatiale radar peut elle être utilisée pour régionaliser les débits d ́un Bassin versant? Si oui, les méthodologies développées peuvent elles être appliquées à un bassin peut-être moins instrumenté? Nous présentons la méthodologie utilisée pour définir une série temporelle de hauteur d'eau à une station virtuelle (intersection entre une trace satellite et un plan d'eau) à partir des mesures des missions radar. La mise en oeuvre d'un modèle hydrodynamique permet de propager les débits à partir de quelques stations de mesures in-situ jusqu'aux stations virtuelles. Une courbe de tarage (relation hauteur/débit) peut alors être estimée aux stations virtuelles ce qui permet de compléter les mesures in-situ et de densifier le réseau hydrologique; ainsi que déterminer certains paramètres physiques tels que la profondeur moyenne de l'eau sur la section transversale, la pente du fond du lit et le coefficient de rugosité de Manning. L'introduction de stations virtuelles sur les cours principal des fleuves, nous a permis de réduire d'environ 10 fois les tailles des bassins pour lesquels on peut disposer désormais de mesures de flux à partir des mesures spatiales.
Author: Brigitte Kaldeich-Schürmann
Publisher:
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Category : Artificial satellites
Languages : en
Pages : 432
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Author: Rémy Fieuzal
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Les travaux de thèse s'inscrivent au sein du chantier Sud-Ouest, dont le principal objectif est de contribuer à la compréhension et à la modélisation du fonctionnement des surfaces continentales à l'échelle du paysage. Ces travaux visent à améliorer les capacités de suivi et d'analyses de surfaces fortement anthropisées : les agrosystèmes. A la fois acteurs et spectateurs vis-à-vis du changement climatique, ces surfaces sont également dédiées à la production alimentaire. La problématique vise donc à concilier durabilité des ressources et niveau de production suffisant, en identifiant des outils comme la télédétection utiles à la prise de décision à des échelles allant de la parcelle au territoire. Dans ce contexte, les radars à synthèse d'ouverture (RSO) embarqués au sein de satellites, présentent le double avantage d'être sensibles à différents paramètres des surfaces continentales (en lien avec le sol, ou la végétation), et la capacité d'observation par condition nuageuse (à l'inverse des capteurs opérant dans le visible). Depuis les années 90, différentes études basées sur des images acquises avec la technologie RSO ont montré l'intérêt des données micro-ondes pour le suivi des surfaces continentales. Ces dernières années, l'émergence de missions satellites dans les bandes de fréquence X et L vient enrichir les possibilités d'étude autrefois limitées à la seule bande C. Ces couples capteurs-satellites fournissent aujourd'hui des produits à haute résolution spatiale (allant jusqu'au mètre), avec des possibilités de revisite hebdomadaire, critères nécessaires pour le suivi des zones hétérogènes, associées à de fortes dynamiques temporelles. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse visent à établir la complémentarité entre les données radars (TerraSAR-X, Radarsat-2 et Alos, dans les bandes spectrales X, C et L) et optiques (Formosat-2, Spot-4/5) acquises par satellites pour le suivi des agrosytèmes. Ils s'articulent autour de trois axes complémentaires : - Le premier consiste en la mise en oeuvre d'une campagne expérimentale basée sur l'acquisition d'un jeu de données (satellitaire et de terrain), nécessaire au développement de nouvelles approches pour l'analyse du paysage. La zone suivie, caractérisée par une forte anthropisation, est située à 50 km au sud-ouest de Toulouse. Les images satellitaires regroupent trois séries temporelles radar (bandes X, C et L), auxquelles s'ajoutent des acquisitions réalisées dans l'optique (Formosat-2, Spot-4/5). Avec un total d'une centaine d'images acquises dans les hyperfréquences, la zone commune aux différentes scènes couvre une surface de 10×10 km2. Conjointement, les protocoles de mesures de terrain ont permis de considérer de manière indépendante les deux éléments clés de la surface : le sol et la culture. En complément des stations météorologiques installées dans le cadre du chantier, des mesures qualitatives et quantitatives ont été réalisés de manière synchrone avec les acquisitions satellites, sur un total de 387 parcelles. Cinq cultures sont principalement étudiées : blé, colza, tournesol, mais et soja. - Les signatures temporelles de chacune des cultures sont ensuite établies à chaque longueur d'onde d'acquisition satellitaire (optique et radar) à travers une approche originale de normalisation angulaire des signaux radar (combinaison de l'information radar et optique). Les résultats obtenus durant le cycle phénologique des cultures d'hiver (blé et colza) et d'été (maïs, soja et tournesol) montrent clairement la complémentarité des approches multi-capteurs, et la spécificité des signaux radars (en lien avec les états de polarisations et les fréquences considérées). Deux paramètres biophysiques relatifs à la végétation sont enfin estimés (LAI et hauteur), les données micro-ondes montrant à la fois une importante sensibilité et de bonnes performances. - La modélisation électromagnétique sur sol nu a tout d'abord permis d'évaluer différents formalismes, à savoir : les modèles de Dubois et d'Oh (1992 et 2004) ayant comme caractéristiques communes une description simplifiée des processus. Ils sont confrontés à un modèle reposant sur des bases physiques, le modèle IEM (Integral Equation Model). L'application des modèles dans les différentes bandes spectrales (X, C et L), montre des résultats très hétérogènes, les meilleures performances étant obtenue en bande X, avec le modèle d'Oh 1992. Par la suite, l'amélioration des modèles tire parti de l'analyse des résidus (vis-à-vis des variables d'entrée), afin de réduire la dispersion observée. Les modèles testés sont optimisés et validés selon une approche de type résidus. Une forte amélioration est observée pour la plupart des modèles. Les résultats mettent en évidence l'intérêt des données multi-capteurs pour le suivi des surfaces dédiées à l'agriculture. Dans un futur proche, les missions spatiales telles que Tandem-X, Sentinel-1/-2, Radarsat Constellation ou Alos-2 devraient pérenniser l'accès à ces données, et préciser ainsi les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse.
Author: Emmanuel Léger
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Languages : fr
Pages : 0
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Les propriétés hydrodynamiques des sols, représentées par les fonctions de rétention en eau et de conductivité hydraulique, régissent les écoulements d'eau et de solutés de puis la surface jusqu'aux nappes souterraines. La caractérisation et la compréhension de cette dynamique des fluides ont énormément d'importance pour la détermination des ressources en eau disponibles, la pollution des sols et des eaux souterraines. Le radar de sol est une méthode d'imagerie géophysique particulièrement adaptée pour détecter les contrastes de paramètres électromagnétiques tels que ceux engendrés par des gradients de teneur en eau. La problématique à laquelle répond cette thèse est de savoir si le suivi temporel par radar de sol de phénomènes de dynamique des fluides en proche surface, tels que des infiltrations, est suffisant pour retrouver les paramètres hydrodynamiques du sol considéré, de manière plus efficace que les procédés d'estimation classiques.Nous avons développé des algorithmes couplant des modèles hydrodynamique et électromagnétique, afin d'obtenir les propriétés hydrodynamiques de sols, en inversant les temps aller-retour des ondes électromagnétiques correspondant à des réflexions sur des contrastes de permittivité forts comme ceux rencontrés sur des fronts ou bulbes d'infiltration.Nous avons développé le suivi radar de deux techniques d'infiltration, en simple anneau et en forage de faible profondeur. La première permet une modélisation unidimensionnelle alors que la seconde utilise une modélisation 2D-axisymétrique. Dans chaque cas, nos méthodes originales ont été testées numériquement, puis appliquées à différentes expériences de terrain, principalement sur des sols sableux. Les paramètres des fonctions de rétention en eau et de conductivité hydraulique retrouvés sont en accord avec ceux obtenus classiquement par des méthodes telles que des mesures sur échantillons en colonne suspendue et in situ par infiltromètrie à disque. Au-delà de l'aspect quantitatif des processus hydrodynamiques, l'interaction de ces derniers avec les champs électromagnétiques conduit à l'observation de phénomènes atypiques, comme des guides d'ondes créés par des bulbes d'infiltration.De plus, nous avons montré que le radar de sol est assez précis pour détecter des différences dans les profils de teneur en eau selon le cycle drainage-imbibition, causées par l'hystérèse sur les fonctions de rétention en eau et de conductivité hydraulique. Les paramètres de ces fonctions ont été obtenus par inversion de données radar lors de suivis de battements de nappe au sein de réservoirs, de l'ordre du mètre cube, en laboratoire.
Author: Azza Gorrab
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Languages : fr
Pages : 217
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Le recours à la caractérisation des états hydrique, géométrique et physique de surface du sol est essentiel dans la gestion et la conservation des ressources naturelles dans les régions agricoles semi-aride. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse visent à estimer la variabilité spatio-temporelle des paramètres de surfaces agricoles nues (humidité, rugosité et texture) moyennant des données radars multi-temporelles acquises en bande X à haute résolution spatiale. Une nouvelle description de l'état géométrique des sols est d'abord proposée à travers l'estimation d'un nouveau paramètre de rugosité, le paramètre Zg, estimé en fonction de trois paramètres statistiques de rugosité (écart type des hauteurs "s", longueur de corrélation "l" et la forme de la fonction de corrélation). Les simulations des signaux radar montrent une très forte corrélation avec ce paramètre de rugosité. L'apport du paramètre Zg est confirmé à travers une large base de données expérimentale et spatiale acquises sur différents sites en France. Le deuxième volet de cette thèse présente une analyse des sensibilités des signaux radars issus de capteurs (TerraSAR-X et COSMO-SkyMed), aux paramètres de surface (l'humidité et les trois paramètres de rugosité : s, Zs=s2/l et Zg). Une forte corrélation est observée entre les mesures radars acquises à différentes configurations (polarisations HH et VV, et à 26° et 36°d'incidences) et tous les paramètres du sol. Cette analyse est suivie par des comparaisons des coefficients de rétrodiffusion réels et simulés à partir des modèles physique et semi empirique couramment utilisés : Modèle d'équation intégrale " IEM " de Fung et al., 1992, Modèle de Dubois (Dubois et al., 1995) et le Modèle IEM empiriquement calibré par Baghdadi et al., 2011. Le dernier modèle a montré une forte cohérence avec les mesures radar. Dans le troisième volet, une méthode empirique de détection de changement est développée, en combinant les images radars TerraSAR-X avec des données d'humidités ponctuelles dérivées du réseau des 7 capteurs repartis sur la zone d'étude en continue, pour spatialiser l'état hydrique du sol. La performance de l'algorithme proposé, est évaluée et validée sur de nombreuses parcelles de référence. La spatialisation de la teneur en argile des sols est déduite à partir du calcul de la moyenne des cartes de l'état hydrique du sol (une erreur quadratique moyenne équivalent à 108 g/kg). Pour cartographier la rugosité des sols, des relations empiriques reliant le signal radar aux paramètres de rugosité (Ecart type des hauteurs et le paramètre Zg) étaient élaborées. En inversant les mesures radars, les cartes de rugosité qui en résultent, ont permis de distinguer différents états de surface des sols (labourés, dégradés ou en jachère). Dans le dernier volet, un modèle d'estimation du bilan hydrique des sols agricoles nus " MHYSAN " qui simule l'évaporation et l'état hydrique surfacique est développé. Cette dernière partie souligne le potentiel de calibrer un modèle hydrologique des sols en assimilant les produits d'humidité radars.
Author: Annabelle Ollivier
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Languages : fr
Pages : 189
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Book Description
Les radars altimètres embarqués à bord de satellites à 1000 km d'altitude permettent d'étudier des variations du niveau de la mer de l'ordre du centimètre! Ils permettent aussi d'estimer la hauteur des vagues et la vitesse du vent de long des traces des satellites. Ces paramètres sont estimés à partir des échos radar qui possèdent une forme significative de la surface sur laquelle ils se réfléchissent. La précision, la résolution et la qualité de ces estimations sont des préoccupations permanentes pour "exploitation des mesures. Nous proposons dans cette thèse de réduire le niveau de bruit des mesures avant l'étape d'estimation c'est-à-dire sur les échos altimétriques. Pour cela, nous exploitons leur corrélation spatiale en travaillant sur des matrices d'échos consécutifs. Cette approche matricielle constitue une nouveauté dans le traitement du signal altimétrique. Son principal atout est de définir des sous-espaces vectoriels permettant d'isoler "information utile du bruit qui l'altère. Elle permet de définir des échos très peu bruités sans perdre l'information géophysique et avec une résolution maximale. Nous établissons un traitement optimal au sens des moindres carrés en s'appuyant sur des simulations et une validation sur les données réelles de plusieurs altimètres. Grâce aux échos débruités obtenus, les paramètres géophysiques sont extraits avec une précision accrue. En réduisant le bruit haute fréquence, nous mettons en évidence une variabilité spatiale plus fine échelle, jusqu'à présent noyée dans le bruit de mesure. Cette méthode simple et efficace permet d'affiner la précision et la résolution des paramètres estimés le long des traces des satellites.
Author: Guy Delrieu
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Languages : fr
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Book Description
LE PRINCIPE DE LA MESURE DES PRECIPITATIONS PAR RADAR METEOROLOGIQUE EST BRIEVEMENT RAPPELE. LES AVANTAGES DE CE DISPOSITIF, LIES A LA SOUPLESSE DE L'ACQUISITION DES DONNEES, MAIS AUSSI SES LIMITES POUR L'ESTIMATION QUANTITATIVE DES PRECIPITATIONS SONT SOULIGNES. LES DONNEES DE REFLECTIVITE ENREGISTREES AU RADAR MELODI DE DAMMARTIN-EN-GOELLE ET LES MESURES PLUVIOGRAPHIQUES DES RESEAUX SOL EXISTANTS EN REGION PARISIENNE ONT SERVI DE SUPPORT A CETTE ETUDE: -L'ANALYSE GEOSTATIQUE DU SIGNAL RADAR NOUS PERMET DE PRECISER LE CHOIX DES CARACTERISTIQUES D'ECHANTILLONAGE DU RADAR REQUISES POUR LES APPLICATIONS HYDROLOGIQUES. LES DIFFICULTES DE L'EVALUATION DE LA MESURE RADAR SONT MISES EN EVIDENCE A PARTIR DE COMPARAISONS PONCTUELLES RADAR-PLUVIOGRAPHES AU PAS DE TEMPS HORAIRE; -UN PROTOCOLE DE VALIDATION, FONDE SUR L'ESTIMATION DE LARMES D'EAU SPATIALES DE REFERENCE PAR KRIGEAGE DES MESURES PLUVIOMETRIQUES D'UN RESEAU DENSE NOUS PERMET DE MIEUX POSER CE PROBLEME. LES PERFORMANCES DU RADAR SONT COMPAREES AU PAS DE TEMPS JOURNALIER A CELLES FOURNIES PAR DES RESEAUX DE DIFFERENTES DENSITES; -ENFIN, UNE PROCEDURE GEOSTATIQUE DE COMBINAISON DES MESURES RADAR ET SOL EST DECRITE ET EVALUEE PAR COMPARAISON AUX METHODES D'ETALONNAGE PROPOSEES DANS LA LITTERATURE. L'INTERET ET LES LIMITES DE L'ETALONNAGE DU RADAR SONT APPRECIES PAR RAPPORT AUX ESTIMATIONS DU RESEAU D'ETALONNAGE SEUL
