Imagerie radar : du SAR à Sentinel-1, comment ça marche

Une image radar n'est pas une photo. C'est une mesure physique, qui se lit avec ses propres règles géométriques, et le produit que vous téléchargez décide, avant tout traitement, de ce que vous pourrez en faire.

Je vous propose de regarder sous le capot : comment un radar à synthèse d'ouverture fabrique une image, pourquoi elle est déformée et granuleuse par construction, ce que Sentinel-1 livre, et ce qu'il reste à faire quand le fichier est téléchargé.

Une précision de périmètre. L'article des bases inventoriait huit techniques radar distinctes, du diffusiomètre au radar météorologique. Celui-ci n'en traite qu'une : le radar imageur, celui qui produit une image et non un profil. C'est la technique qui alimente Sentinel-1, et de loin la plus utilisée en géomatique.

Une image radar n'est pas une photo

La visée latérale, et pourquoi elle n'est pas négociable

Un satellite optique regarde sous lui. Un radar imageur vise sur le côté, avec un angle d'incidence le plus souvent compris entre vingt et cinquante degrés selon le capteur et le mode. Sentinel-1 travaille entre 29,1 et 46 degrés en mode IW.

Ce n'est pas un choix de conception mais une contrainte : un radar visant à la verticale recevrait au même instant les échos venus de la gauche et de la droite de sa trace, à distance égale de l'antenne, sans moyen de les distinguer. En visant de côté, il garantit que chaque point du sol se trouve à une distance différente, et c'est cette différence qui permet de les ordonner.

Car c'est bien une distance que mesure un radar, pas une position. Il chronomètre le temps de trajet aller-retour de son impulsion et le convertit en distance oblique, le slant range. Le bord de fauchée le plus proche du satellite s'appelle le near range, le plus éloigné le far range, et la largeur de la bande observée est la fauchée.

Autrement dit : le pixel d'une image radar en géométrie capteur, avant tout géocodage, n'a pas de coordonnée au sol, il a une distance. Toute la suite découle de cette phrase.

Les trois distorsions, et lesquelles se corrigent

Puisque l'image est construite en distance et non en position, tout relief qui rapproche ou éloigne un point de l'antenne déplace ce point dans l'image. Trois effets en découlent, et ils portent des noms que vous rencontrerez dans toute la documentation.

Notez la dissymétrie de la dernière colonne. Le foreshortening est une déformation géométrique : un modèle numérique de terrain permet de replacer chaque pixel à sa position au sol ; la résolution perdue dans la compression du versant, elle, ne revient pas. Le layover et l'ombre sont d'une autre nature : ce sont des pertes d'information, et aucun traitement ne recrée ce qui n'a pas été mesuré.
En montagne ou en milieu urbain dense, une image radar n'est donc pas seulement déformée : elle est localement vide. Cela se règle en amont, au choix de l'orbite, ascendante ou descendante, et non au traitement.

Le chatoiement n'est pas du bruit

Ouvrez n'importe quelle image radar : elle est granuleuse, poivre et sel, y compris sur des surfaces homogènes. Le réflexe est d'y voir du bruit d'instrument et de vouloir le supprimer. C'est une erreur d'interprétation, et elle conduit à de mauvais traitements.

Autrement dit : dans un seul pixel il n'y a pas un réflecteur mais des milliers : brins d'herbe, cailloux, tuiles. Chacun renvoie une onde, ces ondes s'additionnent en tenant compte de leur phase, et selon qu'elles s'accordent ou s'opposent la somme est forte ou faible.
Le résultat paraît aléatoire. Il ne l'est pas : c'est un phénomène déterministe. À scène et géométrie d'acquisition rigoureusement identiques, le grain serait le même, et c'est ce qui le distingue d'un bruit.

Deux voies pour l'atténuer quand l'usage l'exige : le multi-vues, qui moyenne plusieurs vues indépendantes de la même scène, et le filtrage spatial. Les deux dégradent la résolution : le multi-vues d'un facteur égal au nombre de vues, le filtrage en lissant les structures fines et les contours. C'est un arbitrage, pas un nettoyage.

La rétrodiffusion : ce que porte réellement un pixel

Reste la question la moins souvent posée : qu'y a-t-il dans la valeur d'un pixel ?

Pas une quantité de lumière, mais un facteur de rétrodiffusion, coefficient de rétrodiffusion dans l'usage courant, terme officiel depuis le Journal officiel du 23 décembre 2007. Non pas une fraction de l'énergie émise, mais un rapport à ce qu'aurait renvoyé un diffuseur isotrope : c'est pourquoi certaines surfaces dépassent 0 dB.
Il dépend de trois choses : la rugosité relativement à la longueur d'onde, la géométrie des objets, et la constante diélectrique du milieu, pilotée par sa teneur en eau. L'eau est à 80 environ, contre 3 à 8 pour les matériaux naturels secs.

D'où la règle qui remplace le réflexe photographique : une image radar sombre n'est pas « vide » ou sous-exposée, c'est une surface lisse ; une image claire n'est pas « dense », c'est une surface structurée. C'est aussi ce qui fait du radar l'outil de référence pour la cartographie d'inondation : une surface en eau est presque noire, le reste ne l'est pas, et le contraste est parmi les plus francs qu'offre l'imagerie radar.

La synthèse d'ouverture

C'est le « SA » de SAR, et c'est ce qui sépare l'imagerie radar de la simple détection : une prouesse de traitement du signal, pas une prouesse d'optique.

Le problème : un radar à ouverture réelle depuis l'orbite

Un radar classique, dit à ouverture réelle, a une résolution en azimut, le long de la trace du satellite, égale au produit de l'ouverture de son faisceau par la distance oblique à la cible. Plus c'est loin, plus c'est grossier.

L'ESA donne l'exemple chiffré dans son cours de référence : pour un faisceau de dix milliradians observant à sept cents kilomètres de distance oblique, la résolution azimutale est de sept kilomètres. Des kilomètres, pas des mètres.
Et comme l'ouverture du faisceau est inversement proportionnelle à la longueur de l'antenne, diviser la cellule de résolution par dix impose de multiplier l'antenne par dix. Pour atteindre le mètre depuis l'orbite, il faudrait une antenne de plusieurs dizaines de kilomètres.

La solution : fabriquer une antenne qu'on n'a pas

L'astuce consiste à remplacer la longueur physique par le temps.

Le satellite parcourt son orbite à sept kilomètres et demi par seconde, et un point donné du sol reste dans son faisceau pendant plusieurs centaines d'impulsions successives, dont chacune revient avec une phase et un décalage Doppler légèrement différents. Le traitement recombine ces échos en tenant compte de ces décalages, et synthétise ainsi une ouverture de plusieurs kilomètres à partir d'une antenne de douze mètres. « Synthetic Aperture Radar uses signal processing to synthesise an aperture that is hundreds of times longer than the actual antenna […] », résume l'ESA.

Le résultat inverse les réflexes venus de l'optique : la résolution azimutale d'un SAR ne dépend pas de l'altitude et vaut, selon l'ESA, la moitié de la longueur réelle de l'antenne. Plus l'antenne est courte, meilleure est la résolution, dans une limite qu'il faut donner : un faisceau plus large impose une fréquence de répétition des impulsions plus élevée, elle-même plafonnée sous peine de superposer les échos. Ce compromis fixe en pratique la longueur minimale.
On ne descend donc pas à six mètres en azimut avec Sentinel-1 : le mode IW s'arrête à 20 mètres dans cette direction, parce qu'il privilégie une fauchée de 250 kilomètres et que TOPSAR, en dépointant le faisceau à chaque salve, raccourcit le temps de passage de chaque cible. Les 5 mètres annoncés portent, eux, sur la direction distance. Quant aux ordres de grandeur classiques, la très haute résolution les a fait éclater par le bas : TerraSAR-X atteint 0,25 mètre.

Les bandes X, C, S, L, P

Un radar est aussi caractérisé par sa fréquence d'émission, désignée par une lettre. Nomenclature héritée du secret militaire de la Seconde Guerre mondiale, et fixée depuis par la norme IEEE 521, dont l'édition en vigueur date de 2019. Avec une exception qui a son importance : la bande P n'y figure pas, le standard nommant ce segment « UHF ». L'appellation survit par l'usage de la communauté télédétection.
Ce qui compte tient en une phrase : plus la longueur d'onde est grande, plus l'onde pénètre la matière. Une onde centimétrique s'arrête sur la canopée ; une onde décimétrique courte, autour de vingt centimètres, la traverse et atteint les branches ; une onde décimétrique longue, de l'ordre de soixante-dix centimètres, interagit avec les troncs et le sol.

La table se lit dans les deux sens. Pour la biomasse forestière, la bande C sature vers vingt tonnes par hectare, la L vers quarante, la P vers la centaine ; pour le détail fin d'un ouvrage d'art, la bande X ; pour une couverture mondiale gratuite, la bande C, parce que c'est celle de Sentinel-1.
Reste la polarisation : deux lettres, émission puis réception, V pour verticale et H pour horizontale. Les combinaisons co-polarisées (VV, HH) répondent à la structure de surface et aux réflexions en dièdre, celles des bâtiments ou des troncs sur sol inondé ; les croisées (VH, HV) à la diffusion de volume, une onde qui rebondit dans un couvert végétal revenant partiellement dépolarisée.

Sentinel-1 acquiert en VV+VH par défaut sur les terres émergées, et en HH+HV aux pôles. Ce couple donne les moyens de séparer une surface en eau d'un sol nu et d'un couvert végétal. Sur une image isolée la distinction reste fragile, une eau calme et un sol nu très lisse renvoyant tous deux très peu d'énergie, et les chaînes opérationnelles s'appuient sur des séries temporelles pour trancher.

SLC ou GRD : le choix qui décide de tout

Les niveaux de traitement

Le produit, quatrième des cinq niveaux posés dans l'article des bases, se décline lui-même en niveaux de traitement. Le choix ne se pose qu'à l'un d'entre eux.

Le niveau 0 est réservé à qui veut maîtriser la focalisation lui-même, et n'est pas plus léger qu'un GRD. Le niveau 2 est un produit fini dédié à l'océan, dont le contenu dépend du mode : le spectre de houle n'existe qu'en Stripmap et en Wave. La question opérationnelle porte donc sur le niveau 1, et elle est binaire.

Ce que le GRD abandonne

Le SLC, pour Single Look Complex, conserve pour chaque pixel une valeur complexe : l'amplitude de l'écho et sa phase, c'est-à-dire la position de l'onde dans son cycle au moment du retour. Le produit reste en géométrie oblique.
Le GRD, pour Ground Range Detected, est détecté, moyenné par multi-vues et projeté au sol sur l'ellipsoïde WGS84. Plus léger, plus immédiatement lisible, il ressemble davantage à ce qu'on attend d'une image. Et la phase y est définitivement perdue.

Or c'est la phase qui porte la mesure de distance à l'échelle de la fraction de longueur d'onde. Comparer les phases de deux acquisitions permet de mesurer un déplacement du sol au centimètre, voire en deçà ; le millimètre, lui, n'est atteint qu'en empilant des dizaines d'images — il porte alors sur la vitesse de déformation, et à quelques millimètres près sur chaque mesure de la série. C'est l'interférométrie, à laquelle le prochain article de la série est consacré. Sans phase, cette mesure n'existe pas, et aucun traitement ne la reconstruira.

L'erreur la plus fréquente du domaine se déroule toujours de la même façon : le GRD s'affiche tout de suite, on constitue une archive, puis le besoin évolue vers une mesure de déformation, et il faut tout retélécharger, sur des volumes qui se comptent en téraoctets.

Ma position tient en une phrase : en cas de doute sur l'usage futur, prenez le SLC. Il est plus exigeant à manipuler, mais il contient tout ce que contient le GRD ; la réciproque est fausse. Le surcoût de stockage est un problème que l'on résout, une archive amputée de sa phase n'en est pas un.
Reste à borner cette position, sans quoi elle devient un dogme. Le GRD n'est pas un mauvais produit : c'est un produit dont le périmètre est fermé. Si votre usage est arrêté et repose sur la seule amplitude (inondation, détection de navires, glace de mer, occupation du sol), il est le bon choix et vous économiserez un temps considérable. La vraie règle n'est donc pas « prenez toujours le SLC », mais : décidez de votre usage avant de constituer l'archive, parce que ce choix-là ne se rejoue pas.

Sentinel-1, le pilier de l'imagerie radar ouverte

La mission et ses quatre modes

Sentinel-1 embarque un radar à synthèse d'ouverture en bande C émettant à 5,405 GHz, soit environ 5,55 centimètres de longueur d'onde, avec une antenne active de 12,3 mètres sur 0,82 mètre. Le satellite évolue sur une orbite héliosynchrone à 693 kilomètres, inclinée à 98,18 degrés, période de 98,6 minutes, cycle orbital de douze jours pour un satellite seul.

Retenez la ligne du milieu : IW est le mode par défaut sur les terres émergées. Vous n'aurez donc presque jamais à choisir : il est imposé par le plan d'acquisition de la mission, et c'est cette systématicité qui rend les séries temporelles possibles.
Les modes IW et EW s'appuient sur la technique TOPSAR, dont vous verrez la trace dans les métadonnées : la fauchée est découpée en sous-fauchées, trois en IW et cinq en EW, et chaque sous-fauchée est acquise par une série de salves appelées bursts. En balayant le faisceau d'arrière en avant à chaque salve, TOPSAR fait voir chaque cible par le diagramme d'antenne complet : le scalloping tombe à 0,3 dB contre 1,2 en ScanSAR, et le rapport signal sur bruit devient quasi uniforme le long de la fauchée.

De 1A à 1D : douze ans de constellation

Cette frise porte un fait qu'il ne faut pas noyer. La revisite est retombée de six à douze jours dès décembre 2021, quand Sentinel-1B a cessé d'émettre à la suite d'une panne d'alimentation de l'électronique instrument, fin de mission déclarée en août 2022.
La constellation a ensuite fonctionné avec un seul satellite jusqu'au rétablissement de la revisite à six jours, en mai 2025, à l'issue de la recette de Sentinel-1C lancé le 5 décembre 2024 : le lancement seul n'a rien restauré. Ce n'est pas une anecdote historique, c'est une discontinuité de trois ans et demi inscrite dans les archives, que rencontrera toute série temporelle couvrant cette période. Même logique pour 1D : lancé le 4 novembre 2025, ses données ne sont ouvertes aux utilisateurs qu'en avril 2026.

L'état de la constellation en septembre 2026

Sentinel-1A a réalisé ses dernières acquisitions le 29 juin 2026, sa fin de mission a été prononcée le 30 juin après douze ans de service, et sa désorbitation a été engagée dans l'été. La configuration courante est donc Sentinel-1C et Sentinel-1D, en opposition de phase à 180 degrés, avec une revisite de six jours maintenue après la manœuvre de repositionnement de 1C conduite dans la seconde moitié de juin.
Un détail opérationnel mérite d'être connu, parce qu'il n'apparaît sur aucune fiche produit : le motif de revisite du couple C/D est décalé d'un jour par rapport à l'ancien couple A/B. Si vous chaînez des séries temporelles à cheval sur juin 2026, la grille des dates n'est pas continue. À noter également, 1C et 1D embarquent un instrument AIS que 1A et 1B n'avaient pas.

Accéder à la donnée : plateformes, API et licence

L'accès se fait par le Copernicus Data Space Ecosystem, qui a succédé au Copernicus Open Access Hub, le fameux « SciHub », fermé le 2 novembre 2023. La précision n'est pas anodine : beaucoup de tutoriels encore en ligne pointent vers l'ancienne adresse.
Plusieurs interfaces programmatiques y coexistent, dont trois structurantes : OData pour l'interrogation du catalogue et le téléchargement, STAC pour la découverte standardisée, openEO pour le traitement déporté. L'Alaska Satellite Facility en propose un miroir.

Du produit brut à la donnée exploitable

Ce qui s'ouvre dans un SIG, et ce qui n'y est pas

Un produit GRD s'ouvre dans QGIS. C'est un GeoTIFF, il s'affiche, et il embarque des points de calage qui donnent l'illusion d'un géoréférencement. C'est exactement ce qui piège.
Ce que vous voyez n'est pas une mesure calibrée : les valeurs sont des nombres numériques bruts et non des coefficients de rétrodiffusion, le chatoiement est entier et le bruit thermique de l'instrument n'a pas été retiré. Surtout, le produit arrive en géométrie sol-distance, sans projection cartographique exploitable : il s'affiche, mais il ne se superpose à rien tant qu'il n'a pas été géocodé.

C'est le même écart entre donnée brute et donnée exploitable que sur le LiDAR, où un fichier LAZ s'ouvre lui aussi sans rien garantir de sa qualité géométrique. À ceci près qu'en radar l'écart est plus grand encore, et que rien à l'écran ne vous en avertit. Quant au SLC, la question ne se pose pas : sa géométrie oblique, ses valeurs complexes et sa structure en salves séparées par des bandes noires ne signifient rien pour un logiciel de cartographie.

La chaîne minimale sur un GRD

Quatre étapes obligatoires, et une cinquième facultative, séparent un GRD téléchargé d'une donnée sur laquelle on peut raisonner. Je les nomme sans les déplier : les modes opératoires sont documentés par l'ESA et par l'ASF.

Trois remarques que les tutoriels passent sous silence.

L'ordre compte. Le filtrage du chatoiement précède le géocodage, en géométrie radar : le rééchantillonnage altère les statistiques du chatoiement sur lesquelles les filtres reposent. Et la calibration devient impossible après géocodage, ses tables étant indexées par ligne et par échantillon en géométrie radar.
Les données auxiliaires ont leur calendrier. L'orbite précise arrive vingt jours après l'acquisition, l'orbite restituée en trois heures, et depuis avril 2025 un produit quotidien offre dès le lendemain une précision comparable à la première. Le bruit de bordure, lui, est corrigé à la source sur les produits IW et EW depuis mars 2018 : l'étape ne vaut plus que pour le Stripmap et l'archive antérieure.

Le modèle de terrain décide en silence. Il n'est pas fourni avec le produit, et sa qualité conditionne le résultat. C'est là que les projets dérapent sans que rien n'échoue : la chaîne tourne, produit un résultat, et ce résultat est décalé. Attention au contresens fréquent : cette correction redresse le foreshortening, elle ne restitue ni le layover ni l'ombre. Sur ces zones, elle produit un masque, rien de plus.

Analysis Ready Data et traitement à la demande

Beaucoup partent de produits déjà normalisés, et c'est souvent le bon calcul. La spécification CARD4L du CEOS définit la donnée radar prête à l'analyse : calibrée, corrigée du terrain, documentée. Tout est fait, sauf le filtrage du chatoiement, délibérément laissé à votre main.
ASF HyP3 produit à la demande des images corrigées du terrain, avec 8 000 crédits gratuits par mois, une image à 30 mètres en consommant 5. Microsoft Planetary Computer publie un jeu Sentinel-1 corrigé du terrain, limité au mode IW, accessible après création d'un compte.

Pour un premier projet, partez d'un produit prêt à l'analyse : quelques jours au lieu de quelques semaines, et vous saurez si le sujet mérite d'internaliser la chaîne. Une réserve gênante : ces deux services sont américains. Le Copernicus Data Space Ecosystem offre bien du traitement déporté par openEO, mais pas de catalogue prêt à l'analyse aussi immédiat. La donnée est européenne, le confort ne l'est pas.

Qui produit la donnée radar, et qui la maîtrise

Les missions à données ouvertes en 2026

Sentinel-1 n'est pas seul, et deux missions ont changé de statut cette année.

NISAR est passée de la promesse à l'outil. Lancée le 30 juillet 2025, portant un radar en bande L et un radar en bande S pour environ 80 téraoctets par jour, elle a vu ses produits en bande L devenir publics le 20 juillet 2026, en version provisoire, sur les acquisitions à partir du 17 juin ; l'archive scientifique complète est attendue pour la fin de l'année.
Biomass, mission Earth Explorer de l'ESA lancée le 29 avril 2025, est le premier radar spatial en bande P, à 435 MHz. Sa phase de recette en orbite s'est achevée le 20 novembre 2025, ses produits sont ouverts depuis, et elle a enchaîné dès le lendemain sur une phase tomographique d'un an, suivie d'une phase interférométrique sur le reste des cinq ans de mission.

Une précision de sourçage, par cohérence avec la ligne suivie dans cette série : NISAR est américano-indienne, et les portails de traitement cités plus haut sont américains. Je les mentionne faute d'équivalent européen sur ces créneaux, et je préfère le signaler plutôt que de le taire.

Les données commerciales et les constellations privées

Au-delà des programmes publics existe un marché, qui vise la très haute résolution et la réactivité. TerraSAR-X et TanDEM-X, en bande X, descendent jusqu'à 0,25 mètre en mode Staring SpotLight, avec une nuance qui compte : ces satellites volent depuis 2007 et 2010, et la fin de vie nominale de TanDEM-X est annoncée pour décembre 2026. COSMO-SkyMed poursuit son renouvellement avec CSG-3, lancé le 3 janvier 2026.
Restent les constellations privées de microsatellites, ICEYE, Capella et Umbra, qui promettent des revisites infra-journalières. Une règle de lecture s'impose : leurs chiffres de résolution et de revisite sont ceux annoncés par les opérateurs, et je ne les présente pas comme vérifiés, faute de pouvoir le faire.

La France n'a pas de satellite radar souverain

Le constat surprend souvent et il est pourtant simple à établir. La France dispose de moyens spatiaux d'observation de premier plan, mais aucun n'est un radar imageur : la CSO est, comme son nom l'indique, une composante spatiale optique, et CERES fait du renseignement d'origine électromagnétique, c'est-à-dire de l'écoute.
Le premier programme spatial SAR souverain français s'appelle DESIR, pour Démonstrateur des Éléments Souverains en Imagerie Radar. Il a été attribué à Loft Orbital comme maître d'œuvre du satellite et du segment sol de contrôle, avec Thales Alenia Space France sur la charge utile radar et TEKEVER France sur l'antenne active. Le programme est piloté par le CNES pour le compte de la DGA, pour environ 50 millions d'euros ; contractualisé en juin 2025, il a été annoncé publiquement le 22 janvier 2026.

Ce qui arrive : ROSE-L et Sentinel-1 NG

Deux programmes européens se préparent, et ils sont régulièrement confondus alors qu'ils ne répondent pas au même besoin.

ROSE-L est une mission d'expansion de Copernicus en bande L, contractualisée pour 482 millions d'euros, avec Thales Alenia Space Italie pour maître d'œuvre et Airbus Defence and Space à Friedrichshafen pour l'instrument radar. Son antenne planaire de 11 mètres sur 3,6 mètres est la plus grande jamais construite pour ce type de mission : son test de déploiement a été franchi avec succès en avril 2026, et le modèle de vol est passé en intégration. Lancement prévu en 2028, pour apporter la pénétration de la bande L que Sentinel-1 ne peut pas offrir.
Sentinel-1 Next Generation est autre chose : la relève de Sentinel-1, en bande C. Le contrat a été signé le 10 juin 2026 à l'ILA de Berlin entre l'ESA et Thales Alenia Space, première tranche d'un ensemble de 700 millions d'euros pour deux satellites, l'instrument radar restant chez Airbus Defence and Space. Horizon : un premier lancement projeté vers 2034.

Ce qu'il faut en retenir pour vos projets : la relève est contractualisée, mais elle n'arrivera pas avant le milieu des années 2030. D'ici là, la continuité repose sur deux satellites lancés en 2024 et 2025, et c'est le vrai point de vigilance.

Par où continuer

Cet article s'arrête au seuil de ce que la phase permet. L'article suivant le franchit : l'InSAR, qui mesure le mouvement du sol au millimètre, ce que la méthode sait faire, ce qu'elle ne sait pas faire, et les services européens dont les résultats sont déjà calculés et téléchargeables.
Le quatrième article bascule côté décideur : par secteur d'activité, quelle donnée répond à quelle problématique et quel service existe déjà. Et si vous avez pris la série en route, l'article des bases pose le cadre : définitions officielles, classification des capteurs et inventaire des techniques.

Ce qu'il faut retenir

Une image radar est une mesure de distance et de rétrodiffusion, pas une photographie. Sa géométrie de visée latérale explique à la fois les trois distorsions, dont deux ne se corrigent pas, et le chatoiement, qui n'est pas du bruit mais une interférence cohérente. La synthèse d'ouverture est ce qui rend l'imagerie radar satellite possible, avec sa contre-intuition : la résolution ne dépend pas de l'altitude, et une antenne plus courte donne une image plus fine.
Surtout, le choix entre SLC et GRD se fait avant le téléchargement et engage tout le reste : le GRD abandonne définitivement la phase, donc toute possibilité de mesurer un déplacement. Décidez de votre usage avant de constituer votre archive : c'est le seul choix de cette chaîne qui ne se rejoue pas.