Radar : sous le sol, à travers la fumée et depuis l'orbite

Le radar émet des ondes radio et écoute les échos. Les échos forts proviennent de changements brusques de propriétés électriques (permittivité relative) : de l'air au sol, du sol à l'eau, du béton à l'acier. Les vides contrastent fortement et ressortent donc bien. Les ondes ralentissent dans les matériaux, v = vitesse de la lumière ÷ √permittivité relative, et la profondeur vaut v × temps aller-retour ÷ 2. La permittivité relative de l'eau est d'environ 80, donc l'humidité modifie fortement la vitesse — c'est la difficulté centrale.

Une cause majeure d'effondrement de chaussée est la dégradation des canalisations d'assainissement. Par les joints et les fissures, le sol environnant est entraîné dans la canalisation à chaque orage et écoulement, et un vide se forme sous la chaussée. La surface paraît souvent plane jusqu'au tout dernier moment. Le grand effondrement de chaussée de Yashio (Saitama) en 2025 impliquait un collecteur d'assainissement endommagé et, à la demande du gouvernement national, une inspection prioritaire spéciale des anciennes canalisations de 2 m de diamètre ou plus a suivi dans tout le pays.

Ce qui est mature aujourd'hui pour les relevés de vides sous chaussée, c'est le GPR embarqué sur véhicule : il balaie de larges surfaces en roulant dans la circulation, et les points suspects sont confirmés en perçant un petit trou pour y introduire une caméra. Les drones interviennent là où les véhicules ne peuvent pas aller — berges, digues, talus, routes coupées après une catastrophe — et à l'intérieur des canalisations d'assainissement avec des drones de conduite.

• Hauteur : plus l'antenne est éloignée du sol, plus l'énergie se réfléchit en surface. Les drones doivent raser le sol à une hauteur basse et constante.
• Masse et antennes : les basses fréquences exigent des antennes plus grandes. Plus on veut voir profond, plus c'est difficile à emporter.
• Sol : les argiles humides et les sols salins atténuent fortement. Le même matériel voit des profondeurs très différentes d'un site à l'autre.
• Positionnement : cartographier une réflexion exige des enregistrements de position et de hauteur au centimètre.
• Interprétation : qu'un écho soit une cavité, une conduite, une pierre ou une limite de sol se lit à la forme du signal et à l'expérience. Les fausses alertes sont fréquentes.

Pour l'instant, le GPR sur drone est donc réalistement un outil de dépistage grossier là où ni véhicules ni personnes ne peuvent aller. La recherche est active sur la neige, les glaciers et la détection de mines terrestres, et les essais d'inspection se multiplient.

Le GPR haute fréquence est largement utilisé en version portative pour mesurer la position des armatures et l'enrobage dans les tabliers de ponts, les revêtements de tunnels et les murs de bâtiments. Des systèmes embarqués sur véhicule dépistent aussi la dégradation des tabliers sous l'enrobé. Ce sont des techniques opérationnelles.

Le faire par drone est difficile : une mesure précise exige que l'antenne soit au contact de la surface, ou très proche et stable. Des recherches existent sur des drones à bras de contact qui pressent les capteurs contre les parois ou les sous-faces de tablier, mais elles restent au stade de la recherche et des essais. Pour l'instant, la répartition réaliste est : les drones dépistent par imagerie visible ou thermique, et le radar est appliqué de près par des personnes ou des robots au sol.

Le radar à ondes millimétriques est connu pour l'anticollision automobile. Sa longueur d'onde plus grande lui permet de mesurer distance et vitesse à travers la fumée, la poussière, le brouillard et l'obscurité. Sur les drones, il est utilisé par exemple par les drones de pulvérisation agricole pour le suivi de terrain et l'évitement d'obstacles.

Sa faiblesse est une résolution angulaire grossière : il sait que quelque chose est là, mais pas sa forme. Il fonctionne donc mieux combiné au LiDAR et aux caméras, chacun prenant le relais quand les autres sont aveugles. Les attentes sont fortes pour les sites poussiéreux comme les chaudières et les mines. Poussière et fumée

L'InSAR (SAR interférométrique) image la même zone de façon répétée avec un radar satellitaire à synthèse d'ouverture et mesure les mouvements du sol à partir des différences de phase. L'analyse en séries temporelles de nombreuses acquisitions révèle des déplacements lents, de l'ordre du millimètre, des sols en affaissement, remblais, digues, barrages et abords de ponts sur de vastes zones. On utilise le Sentinel-1 européen (bande C, données ouvertes), les ALOS-2 et ALOS-4 japonais (bande L) et des petits satellites SAR commerciaux.

Pour les rivières et les talus, voir talus, digues et rivières et barrages.

Le moment où les images faites pour être vues se sont séparées des relevés faits pour mesurer est raconté dans comment l'imagerie aérienne s'est divisée entre images et mesures (Airffic Aerial). L'InSAR est un arrivant récent du côté de la mesure.

• Pénétration profonde partout : les argiles humides et les sols salins atténuent rapidement.
• Identifier un écho avec certitude : cavité, conduite ou pierre ne se confirment qu'en creusant.
• Détection à courte distance par drone : l'enrobage des armatures et mesures similaires exigent une antenne proche et stable — difficile en vol.
• Changement rapide vu de l'orbite : l'InSAR convient aux mouvements lents ; un effondrement qui se développe en quelques heures est terminé entre deux acquisitions.

D'ici 2035, l'InSAR satellitaire surveillera probablement chaque mois les tassements à l'échelle d'une ville, le GPR sur véhicule et les drones de conduite étant envoyés en premier là où un mouvement apparaît. Le GPR sur drone sera peut-être devenu un outil de relevé rapide des routes et des digues après les catastrophes. Le radar à ondes millimétriques sera sans doute standard sur les aéronefs qui doivent continuer à voler dans la fumée et la poussière. C'est la vision de la rédaction ; le GPR sur drone en particulier demande encore beaucoup de validation.