InSAR : mesurer le mouvement du sol au millimètre par satellite

Mesurer au millimètre, depuis une orbite à près de 700 kilomètres, le mouvement d'un sol qu'on ne touche pas : la promesse sonne comme un sujet de laboratoire, et c'est exactement ainsi que la plupart des gestionnaires de patrimoine la classent. Un truc de chercheur, inaccessible.

C'est une méprise, et elle coûte cher : l'InSAR n'est pas un capteur qu'il faudrait acheter ni une chaîne de traitement qu'il faudrait monter, c'est une méthode — et sur trente pays européens, le calcul est déjà fait, contrôlé et gratuit.

Je vous propose de suivre ce qui se joue dans la phase du signal : pourquoi elle fait gagner trois ordres de grandeur, ce qu'elle interdit définitivement, et par quelle porte entrer sans écrire une ligne de traitement.

Une précision tout de suite, parce qu'elle commande la lecture de tout l'article : le millimètre est la précision d'une vitesse de déformation estimée sur une longue série. Une paire d'images isolée, elle, reste au centimètre.

L'article précédent s'arrête au produit SLC, celui qui conserve la phase du signal ; celui-ci part exactement de là. La géométrie de visée, les bandes de fréquence et la fabrication de l'image ne sont pas repris — à une exception près, la cohérence, qui est traitée ici parce que c'est elle, et elle seule, qui rend l'interférométrie possible.

L'InSAR n'est pas un capteur

La phase, pas le temps de trajet

Un radar mesure une distance en chronométrant l'aller-retour de son impulsion. C'est robuste, c'est ce qui fabrique l'image — et cela plafonne autour du mètre, parce qu'on ne chronomètre pas plus finement un signal qui voyage à la vitesse de la lumière.

L'interférométrie change de question. Elle ne demande plus combien de temps l'onde a mis, mais où elle en est dans son cycle au moment du retour, et elle compare cette position entre deux acquisitions du même point à deux dates différentes.
La relation est simple : la phase mesurée vaut 4π·d/λ. Le facteur est 4π et non 2π parce que le trajet est un aller-retour : l'onde parcourt deux fois la distance qui la sépare du sol. D'où la conséquence qu'il faut retenir avant toute autre — un cycle complet de phase correspond à un déplacement de λ/2, la moitié de la longueur d'onde.
Une réserve, et elle commande la suite : ce terme de trajet n'est pas seul dans la phase mesurée. S'y ajoute une contribution propre au sol lui-même, à la façon dont il renvoie l'onde. Elle ne s'annule entre les deux acquisitions que si la scène n'a pas changé — c'est tout l'enjeu de la cohérence, juste en dessous.

Pour Sentinel-1, qui émet en bande C à 5,405 GHz, la longueur d'onde vaut environ 5,55 centimètres. Un cycle complet vaut donc 2,8 centimètres de déplacement le long de la ligne de visée.

L'InSAR n'est donc ni un instrument ni un produit : c'est une méthode appliquée à des images qui ont conservé leur phase. Dans la grille en cinq niveaux posée par le premier article de la série, elle occupe le dernier — celui de la méthode, précisément celui où le capteur cesse de décider de ce que vous obtiendrez.

Pourquoi le radar le permet : la cohérence

L'article précédent s'est arrêté sur une idée qui paraît contre-intuitive : le chatoiement, cet aspect granuleux qui fait ressembler une image radar à une mauvaise photo, n'est pas du bruit. C'est le résultat cohérent de l'interférence entre les milliers de diffuseurs élémentaires contenus dans un même pixel — brins d'herbe, cailloux, tuiles, arêtes de bâti.

Cela a une conséquence décisive. Si la scène n'a pas changé entre deux passages, cette figure d'interférence se reproduit à l'identique, et la phase reste comparable.
C'est cela, la cohérence : non pas une qualité d'image, mais une mesure de ressemblance entre deux acquisitions, comprise entre 0 et 1. À 1, les deux passages voient rigoureusement la même organisation de diffuseurs et la différence de phase ne porte que le déplacement. À 0, la figure s'est réorganisée et la phase mesurée ne veut plus rien dire.

Toute la faisabilité d'un projet InSAR tient dans cette valeur. Ce qui la détruit fait l'objet d'une section entière un peu plus loin, et c'est de loin la section la plus utile de cet article.

Lire une frange

Un interférogramme n'est pas une image de la scène : c'est une image de différences de phase, où la couleur reprend son cycle à chaque 2π. D'où les franges, ces bandes concentriques qui entourent un séisme ou une caldeira sur les images que vous avez déjà croisées.

Ces franges ne sont pas décoratives. Ce sont des courbes de niveau de déplacement, et elles deviennent une mesure dès lors que vous savez ce que vaut un cycle : 2,8 centimètres pour Sentinel-1. Compter huit franges entre le bord et le centre d'un bassin d'affaissement, c'est lire une vingtaine de centimètres de déplacement.
Le long de la ligne de visée, uniquement. La restriction est lourde de conséquences, et elle revient plus bas avec les trois autres.

Les variantes, et le problème que chacune résout

« Faire de l'InSAR » ne veut rien dire tant qu'on n'a pas dit laquelle. Quatre approches coexistent, chacune conçue pour résoudre un problème précis — et chacune en créant un autre.

DInSAR, l'interférométrie différentielle

Le signal brut mélange deux informations : le relief et le mouvement. Un point situé en haut d'un versant n'est pas à la même distance du satellite qu'un point en bas, et cette différence de trajet entre dans la phase exactement comme le ferait un déplacement.

Le DInSAR retire la contribution du relief à l'aide d'un modèle numérique de terrain externe. Ce qui reste est le déplacement. Deux images suffisent, la précision est centimétrique, la résolution décamétrique.
C'est la variante des événements : un séisme, une intrusion magmatique, un effondrement. Sa faiblesse est là où on l'attend le moins — la qualité du MNT entre directement dans le résultat, et un mauvais modèle produit un faux déplacement sans que rien n'échoue.

PSI, les diffuseurs persistants

Ferretti, Prati et Rocca renversent la logique dans deux articles publiés en 2000 et 2001 dans IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. Plutôt que de chercher à mesurer partout et d'échouer là où la cohérence s'effondre, on ne retient que les points qui restent stables dans le temps : toitures, ouvrages d'art, rochers, structures métalliques.

Sur ces points, et sur eux seuls, on suit la phase à travers des dizaines d'acquisitions. L'évolution de cette phase au fil de la série permet alors d'estimer une vitesse de déplacement, de l'ordre du millimètre par an — en ligne de visée, et non à la verticale : cette distinction est reprise plus bas, elle décide de ce que la mesure veut dire.
C'est ici que le millimètre du titre se paie, et il faut être précis sur ce qu'on obtient. Ce n'est pas la précision d'une mesure isolée : c'est celle d'une vitesse, estimée sur une longue série, aux seuls points retenus. Entre ces points, il n'y a rien du tout.

SBAS, pour les surfaces sans point stable

Berardino et ses coauteurs publient en 2002 l'autre réponse au même problème. Plutôt que de sélectionner des points, on contraint les baselines — les écarts d'orbite et de date entre les images combinées — de manière à préserver la cohérence sur des diffuseurs distribués, c'est-à-dire sur des surfaces entières plutôt que sur des cibles ponctuelles.

La couverture en milieu naturel y gagne beaucoup, la résolution spatiale y perd. Les deux approches ne s'opposent pas : les chaînes modernes les combinent couramment.

L'interférométrie à une passe : SRTM et TanDEM-X

Dernière variante, à part des trois autres. Deux antennes acquièrent simultanément, séparées dans l'espace et non dans le temps. Comme il n'y a pas de délai entre les deux images, il ne peut pas y avoir de mouvement : le produit n'est pas un déplacement, c'est un modèle numérique de terrain.

SRTM, en février 2000, a déployé un mât de 60 mètres depuis la navette pour écarter ses deux antennes. TanDEM-X, lancé le 21 juin 2010, a fait voler deux satellites en formation et achevé son MNT mondial en septembre 2016.
Une précision qui vaut d'être faite, parce que le chiffre circule mal : la validation de ce MNT par points GPS donne un écart vertical moyen de l'ordre de 15 centimètres. C'est un biais, pas une précision — celle-ci est de l'ordre de 2 mètres à 90 %, pour une spécification de mission fixée à 10 mètres. Le produit dépasse donc son exigence d'un facteur cinq, ce qui n'est pas la même chose que mesurer le relief à 15 centimètres près.
La boucle se referme : c'est l'interférométrie à une passe qui a produit les modèles de terrain dont le DInSAR se sert pour retirer le relief.

Ce que l'InSAR ne sait pas faire

Une méthode qui mesure le millimètre depuis l'orbite se vend toute seule. C'est précisément pour cela qu'il faut commencer par ses quatre limites : chacune est capable d'annuler un projet, et aucune ne se contourne par du budget.

La décorrélation temporelle

Tout ce qui réorganise les diffuseurs d'un pixel entre deux passages détruit la cohérence : végétation qui pousse ou qui bouge sous le vent, surface d'eau, neige fraîche, labour, chantier. Sur ces surfaces, la mesure n'est pas dégradée — elle n'existe pas.

L'EGMS rend l'écart tangible, parce qu'il l'inscrit dans sa propre spécification : le service s'engage sur plus de 5 000 points de mesure par kilomètre carré en tissu urbain continu, plus de 1 000 en urbain discontinu et en zones industrielles, et plus de 100 dans les espaces ouverts peu ou pas végétalisés. Un facteur cinquante, à traitement identique.
Pour les surfaces boisées, le service ne s'engage sur aucune densité. Ce silence est la réponse la plus claire qu'on puisse obtenir.
S'y ajoute la décorrélation géométrique : au-delà d'une baseline critique — de l'ordre de cinq kilomètres pour Sentinel-1 — les deux acquisitions regardent la scène sous des angles trop différents pour rester comparables.

Les artefacts atmosphériques

C'est la limite la plus contre-intuitive, et celle qui fait le plus de dégâts chez ceux qui découvrent la méthode.

C'est l'une des vraies raisons pour lesquelles on empile des dizaines d'images. La part turbulente de l'atmosphère varie d'une acquisition à l'autre sans corrélation d'une date à la suivante, alors que le mouvement du sol, lui, s'accumule dans le même sens : la série temporelle les sépare.
Sa part saisonnière, en revanche, ne se moyenne pas — elle se répète chaque année et peut être prise pour une tendance. Celle-là ne se corrige que par des modèles météorologiques, et c'est un poste de travail à part entière.
L'ionosphère contribue aussi, mais son effet varie comme l'inverse du carré de la fréquence : entre la bande C de Sentinel-1, à 5,405 GHz, et la bande L, autour de 1,26 GHz, le rapport est d'environ dix-huit. Sur Sentinel-1, c'est donc la troposphère qui commande.

L'ambiguïté de phase

La phase n'est connue que modulo 2π. L'instrument ne peut pas distinguer un déplacement de 2,8 centimètres d'un déplacement de 5,6 centimètres : les deux produisent exactement la même mesure.

Reconstituer le nombre entier de cycles — le déroulement de phase — est l'étape la plus fragile de toute la chaîne, et elle échoue d'autant plus facilement que le relief est marqué et la végétation dense.
L'EGMS documente un cas d'école : sous couvert neigeux marqué, une vitesse linéaire de 28 millimètres par an — une demi-longueur d'onde par an — est quasiment indiscernable d'un signal saisonnier réel de quelques millimètres. Ce n'est pas une erreur de 28 mm/an, c'est une ambiguïté : deux réalités très différentes produisent la même mesure.

La mesure en ligne de visée, et rien d'autre

Un satellite mesure un rapprochement ou un éloignement le long de sa ligne de visée. Jamais un déplacement vertical, jamais un déplacement horizontal : une projection des deux sur un axe oblique.

À l'angle d'incidence de Sentinel-1, autour de 39 degrés au centre de la sous-fauchée IW2, un soulèvement de 10 millimètres et un déplacement horizontal d'environ 12 millimètres vers le satellite produisent quasiment la même mesure — 7,8 et 7,6 millimètres en ligne de visée. Les deux raccourcissent la distance d'à peu près autant. Sans autre information, ils sont indiscernables.
La décomposition existe et elle est banale : croiser une orbite ascendante et une orbite descendante permet de séparer une composante verticale et une composante est-ouest. Mais l'orbite des satellites d'observation est quasi polaire, donc quasi parallèle à l'axe nord-sud — et cette composante-là reste pratiquement invisible.

La conséquence opérationnelle mérite d'être formulée sèchement : un glissement de terrain orienté nord-sud est le cas type où l'InSAR satellitaire ne répond pas à la question posée.

Ce qui est déjà calculé pour vous

La bonne question n'est donc pas « comment faire de l'InSAR », mais « par quelle porte entrer ». Il y en a trois, elles n'exigent ni le même effort ni la même compétence, et elles ne donnent pas les mêmes droits d'usage.

EGMS, l'InSAR européen gratuit

L'European Ground Motion Service, l'EGMS, est un produit du Copernicus Land Monitoring Service, coordonné par l'Agence européenne pour l'environnement. Le millésime courant couvre la période 2020-2024 et a été publié le 29 avril 2026, accompagné d'une refonte de l'EGMS Explorer et de l'ouverture d'une API de recherche et de téléchargement programmatique.

Il se décline en trois niveaux, qui répondent à trois usages distincts plutôt qu'à trois degrés de qualité.

Les chiffres de qualité sont publiés, et ils méritent d'être lus séparément. Sur la vitesse, le service annonce mieux que 1 mm/an, avec un écart-type de 0,7 mm/an à un sigma pour les points dont la cohérence dépasse 0,7. Sur chaque mesure de la série temporelle, l'écart-type est de 4 mm en produit Basic et de 8 mm en produits calibrés.
La position de chaque point, elle, est connue à quelques mètres près : la documentation annonce des tolérances de ±8 mètres en nord, ±12 mètres en est et ±8 mètres en vertical. Un point EGMS qui tombe sur votre bâtiment peut donc appartenir au bâtiment voisin.

La couverture porte sur trente pays européens, auxquels s'ajoutent les départements et régions d'outre-mer français en grilles dédiées. Un gestionnaire de réseau en Guyane ou à La Réunion est donc dans le périmètre, au même titre qu'un homologue métropolitain.
Reste le point qui renverse la croyance de départ, et il est presque décevant de simplicité : le produit se télécharge en CSV. Un point, une vitesse, une série temporelle de dates et de déplacements. Cela s'ouvre dans QGIS comme n'importe quelle couche de points, sans une ligne de traitement interférométrique.

FLATSIM et ISDeform, le versant français

Le CNES et ForM@Ter, avec l'ISTerre, le LGL-TPE et l'IPGP, opèrent le service FLATSIM : une chaîne NSBAS appliquée à des emprises de plus de 250 000 kilomètres carrés.
La couverture de la France métropolitaine relève du service national d'observation ISDeform, et la répartition des rôles mérite d'être connue : FLATSIM assure le pré-traitement, mais son traitement par défaut ne donne pas un résultat de qualité sur la France, à cause du couvert végétal. C'est l'ISTerre qui retraite. La limite décrite plus haut n'est donc pas théorique : elle façonne l'organisation du service national.

Deux différences avec l'EGMS, et elles sont structurantes.
La première est la nature des produits : interférogrammes, modèles de terrain en géométrie radar, séries temporelles brutes. C'est fait pour des équipes qui savent traiter, pas pour être ouvert dans un SIG l'après-midi même.

C'est exactement le genre de détail qui fait perdre un mois à quelqu'un qui a construit une offre commerciale sur une donnée qu'il n'avait pas le droit d'exploiter.

Faire soi-même : ce que la chaîne exige

La troisième porte consiste à traiter des SLC Sentinel-1 en interne. Je n'en donnerai pas la procédure — ce n'est pas l'objet d'un article, et une chaîne InSAR se transmet en formation, pas en copier-coller. Mais son architecture se raconte, parce qu'elle explique où passe réellement le temps.

Six étapes s'enchaînent, chacune conditionnant la suivante : recalage des images entre elles, formation de l'interférogramme, retrait de la phase topographique à l'aide d'un MNT, filtrage du bruit de phase, déroulement de phase, puis géocodage vers un système de coordonnées cartographique.
Aucune n'est triviale, et la cinquième — le déroulement — est celle qui décide de la validité du résultat. Une erreur de déroulement ne produit pas un plantage : elle produit une carte plausible et fausse.

L'outillage est mature et largement ouvert : SNAP et S1TBX de l'ESA, ISCE du JPL, MintPy, GMTSAR, StaMPS, LiCSAR et LiCSBAS développés par le COMET britannique, pyroSAR, sarsen. Le service hébergé ASF HyP3 permet par ailleurs de faire tourner certains traitements sans machine locale — l'article suivant y revient du point de vue du coût.

Je le dis sans détour : sans besoin récurrent, on ne monte pas de chaîne InSAR, on part de l'EGMS. Le coût réel d'un projet de ce type n'a jamais été le calcul — c'est la compétence d'interprétation, celle qui permet de dire si une vitesse mesurée signifie quelque chose. Cette compétence sert aussi à lire l'EGMS, et elle s'acquiert beaucoup plus vite sur un produit déjà calculé que sur une chaîne à déboguer.

Sur quoi repose la continuité du service

Adosser une surveillance de patrimoine à un service gratuit pose une question qu'on entend rarement traiter : combien de temps ce service va-t-il exister, et sur quoi tourne-t-il ?

L'EGMS repose sur Sentinel-1, et la constellation a changé pendant l'été 2026. Les données de Sentinel-1D ont été ouvertes aux utilisateurs le 17 avril 2026, trois satellites ont opéré simultanément de la mi-avril à la fin juin, la reconfiguration orbitale de Sentinel-1C a occupé la seconde moitié de juin, et Sentinel-1A a conclu sa mission le 30 juin 2026 après douze ans de service. La configuration courante associe Sentinel-1C et Sentinel-1D, avec une revisite de six jours.
Le point qui intéresse l'interférométrie est plus fin, et il est documenté : la configuration orbitale de la paire 1C/1D diffère légèrement de celle de l'ancienne paire 1A/1B, ce qui produit un décalage d'un jour dans le motif de revisite à six jours. Ce n'est pas une rupture de service. C'est une hétérogénéité dans les séries temporelles qui traversent la transition, et c'est le genre de chose qu'il vaut mieux savoir avant de bâtir un suivi pluriannuel dessus.

Ce que ça permet de mesurer réellement

Assez de principes. Voici ce que la méthode a effectivement mesuré, sur des cas publiés et vérifiables — je n'ai pas de mission InSAR à raconter, et je préfère des chiffres que personne n'a besoin de croire sur parole.

Le délai de réaction mérite aussi une mention. Pour le séisme du Maroc du 8 septembre 2023, de magnitude 6,8, les interférogrammes ont été produits à partir d'acquisitions Sentinel-1 des 30 août et 11 septembre — par le COMET britannique avec LiCSAR, et par le CNES avec DIAPASON.

Ce que ces cas ne disent pas

Un tableau de réussites appelle un contrepoint, et il en faut trois.

Le premier : ces cas sont choisis. Zones urbaines, ouvrages, terrains minéraux, volcans dénudés — des surfaces où la cohérence est bonne. Personne ne publie les emprises sur lesquelles la mesure a échoué, et elles sont nombreuses.
Le deuxième : une vitesse n'est pas un diagnostic. L'InSAR établit qu'un point bouge, et de combien ; il ne dit pas pourquoi, et l'interprétation reste géotechnique.
Les ponts de Flandre l'illustrent bien — si quatre prestataires ont été comparés sur le même parc, c'est précisément parce que le résultat brut ne suffisait pas à décider.

Le troisième, et c'est le plus instructif : la validation au sol sanctionne. Le BRGM a testé l'interférométrie PSI sur le retrait-gonflement des argiles à Mormoiron, dans le Vaucluse, un site qu'il instrumente depuis décembre 2004 et où les extensomètres mesurent jusqu'à 64 millimètres de gonflement à vingt centimètres de profondeur sur un seul hiver.
Le résultat de l'essai n'est pas exploitable : avec dix-neuf images en mode ascendant et seize en descendant, là où le rapport en juge plus de quarante nécessaires, le phasage des phénomènes saisonniers ressort bien et reste cohérent avec les mesures au sol, mais les artefacts sont trop mal compensés — le rapport conclut que cela réduit fortement les possibilités d'interprétation. C'est un rapport public, et c'est exactement le genre de résultat qui ne figure dans aucune plaquette commerciale.

Par où continuer

Le prochain article de la série bascule côté décideur : quelle donnée répond à quelle problématique, secteur par secteur, avec les services publics qui existent déjà et ce qu'il en coûte d'y accéder.
En amont, l'article sur l'imagerie radar explique pourquoi le produit téléchargé décide de tout, et notamment pourquoi un GRD interdit définitivement ce que cet article décrit. Et si votre question porte sur une forme plutôt que sur un mouvement, le LiDAR est l'autre moitié de la réponse : l'un mesure une géométrie, l'autre mesure une évolution.

Ce qu'il faut retenir

L'InSAR est une méthode, pas un capteur : elle s'applique à des images qui ont conservé leur phase, et c'est cette phase — non le temps de trajet — qui fait gagner trois ordres de grandeur sur la mesure d'un déplacement.
Le millimètre annoncé est une précision sur une vitesse, estimée en empilant des dizaines d'acquisitions ; une paire d'images isolée donne le centimètre, et un interférogramme seul ne prouve rien. Quatre limites décident de la faisabilité avant tout budget : la décorrélation sous végétation et sur l'eau, les artefacts atmosphériques, l'ambiguïté de phase, et la mesure en ligne de visée qui laisse le nord-sud aveugle.

Enfin, la porte d'entrée raisonnable est l'EGMS : trente pays déjà calculés, un CSV, une couche de points dans votre SIG. La chaîne interne ne se justifie que par un besoin récurrent, et FLATSIM ne se justifie pas du tout dès lors que votre usage est commercial.