Dissertations / Theses: 'Télédétection optique'

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GASCON, Ferran. "Modélisation physique d'images de télédétection optique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009863.

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Abstract:

En télédétection optique, les modèles de transfert radiatif à l'intérieur du paysage terrestre et de l'atmosphère permettent de simuler et d'analyser la mesure radiométrique. Ces modèles, utilisés en mode "direct", reproduisent la mesure et aident à la spécification technique des futurs capteurs. De même, en mode "inverse", ils permettent d'estimer des paramètres de surface pour toute configuration d'observation et avec peu de mesures in situ. Actuellement, les principales limitations des modèles existants sont au niveau des hypothèses simplificatrices dans la représentation géométrique du paysage (spécialement pour la végétation). Ces simplifications affectent fortement les niveaux radiométriques et la texture des images à toute résolution spatiale. Ce-ci est particulièrement évident pour les images à très haute résolution spatiale (de l'ordre du mètre). Ainsi, il convient d'utiliser des modèles avec une représentation tridimensionnelle réaliste du paysage terrestre. L'objectif principal de cette thèse était d'améliorer la précision et la robustesse d'un modèle de transfert radiatif tridimensionnel (DART). Ce modèle simule la propagation du rayonnement avec les méthodes du suivi de rayons et des ordonnées discrètes à l'intérieur d'un milieu composé de cellules turbides (pour la végétation et l'air) et des cellules contenant des figures opaques (pour les murs, sol, troncs, etc.). La précision radiométrique a été améliorée avec l'introduction de nouvelles hypothèses simplificatrices concernant la modélisation du transfert radiatif appliquée aux cellules turbides et opaques. La robustesse a été fortement améliorée avec la modélisation intégrée du transfert radiatif atmosphérique et avec la possibilité de simuler tout type de paysage (naturel ou artificiel). DART a été validé en le comparant à d'autres modèles de transfert radiatif et des images aéroportées d'une zone urbaine. Le modèle a prouvé être efficient pour la spécification des caractéristiques techniques du futur capteur à très haute résolution spatiale de la constellation de satellites Plé iades. Finalement, DART a été appliqué pour l'estimation des paramètres biophysiques (indice foliaire, taux de couverture arborée et concentration en chlorophylle des feuilles) d'une forêt tempérée à partir d'images satellitaires SPOT (20 mètres de résolution) et Ikonos (résolution de l'ordre du mètre).

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Gascon, Ferran. "Modélisation physique d'images de télédétection optique." Toulouse 3, 2001. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009863.

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Geffroy, Sylvain. "Méthodologies de caractérisation des aérosols atmosphériques par télédétection optique." Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10177.

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Merlier, Elodie. "Télédétection optique des réponses des forêts aux stress abiotiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS022/document.

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Abstract:

Anticiper les impacts des changements climatiques sur les écosystèmes terrestres, notamment sur le cycle du carbone, nécessite la compréhension et la quantification du fonctionnement photosynthétique des végétaux et leurs réponses aux contraintes abiotiques. Suivre l’évolution des propriétés spectrales des couverts végétaux par la télédétection permet d’avoir accès à leur fonctionnement à des échelles spatiales et temporelles variées. Plusieurs indicateurs optiques ont été développés afin d’accéder à la structure, la biochimie et le fonctionnement écophysiologique des végétaux. Le PRI (photochemical reflectance index), déterminé à partir de la réflectance mesurée dans des bandes étroites à 531 nm et 570 nm, est un proxy de l’efficacité de la plante à utiliser la lumière (LUE, light use efficiency) et plus particulièrement du cycle des xanthophylles, utilisé par la plante pour dissiper l’énergie lumineuse excédentaire sous forme de chaleur. Cependant son usage à l’échelle du couvert végétal, ou à plus larges échelles temporelles et spatiales, entraine l’implication de nombreuses sources de variabilités qui masquent la sensibilité du PRI au fonctionnement photosynthétique, particulièrement les variations biochimiques et phénologiques. L’objectif de ce travail est de mieux comprendre les facteurs qui jouent sur la variabilité du PRI à l’échelle de la feuille et du couvert, afin de caractériser ses réponses aux variations abiotiques de l’environnement et de démêler la composante phénologique de la composante physiologique du PRI. Des études ont été menées en conditions contrôlées, semi-naturelles et naturelles, sur des jeunes arbres et en forêt adulte, soumis à différentes contraintes abiotiques. L’analyse des courbes de réponse du PRI aux variations de lumière incidente utilisée pour la photosynthèse (PAR, photosynthetically active radiation) permet d’isoler 3 paramètres. Le PARsat, la valeur de PAR pour laquelle le PRI sature, le PRI₀, la valeur du PRI à une intensité lumineuse faible (mesurée) ou nulle (estimée) et le ∆PRI, l’amplitude de variation entre le PRI₀ et la valeur de PRI maximum. En période de végétation, la variabilité du PARsat est principalement contrôlée par la disponibilité en eau pour la plante. La variabilité du PARsat est aussi impactée par la concentration d’ozone atmosphérique. En période de débourrement et de sénescence, la variabilité du contenu en chlorophylle régit la valeur du PARsat. Ce paramètre explique la variabilité physiologique du PRI et varie en fonction du facteur limitant la photosynthèse. La variabilité du PRI₀ a été expliquée par la variabilité du contenu biochimique des feuilles en réponse au cycle saisonnier de la chlorophylle et à sa variabilité en conditions de stress. A l’échelle de la canopée, la variabilité de la structure du couvert s’ajoute à la variabilité biochimique du PRI₀. Le PRI₀, en temps que composante phénologique de la variabilité du PRI, peut être utilisé pour corriger le PRI afin de lui soustraire la variabilité structurale et obtenir un PRIc fortement corrélé à la LUE. A l’échelle de la canopée, il a été montré que le PRI est principalement représentatif de la strate supérieure du couvert. Le ∆PRI n’a montré aucune variation intra et inter-journalière, suggérant que le PRI répond non pas au contenu en xanthophylle des plantes, mais à un ratio maintenu constant. Ces résultats mettent en évidence l’importance d’isoler les différentes sources de variabilité du PRI avant de l’utiliser comme proxy du fonctionnement photosynthétique des écosystèmes terrestres
Anticipating impacts of climate change on terrestrial ecosystems, particularly on the carbon cycle, requires the understanding and the quantification of the plant photosynthetic functioning and of their responses to abiotic factors. Tracking variations of spectral properties of plants using remote sensing allows the access of plant functioning at various spatial and temporal scales. Several optical indices have been developed to assess plant canopy structure, biochemistry and ecophysiological functioning. The PRI (photochemical reflectance index), determined from reflectances measured in narrow bands at 531 nm and 570 nm, may be used as a proxy of light use efficiency (LUE) at leaf and canopy scales, and more particularly of the xanthophyll cycle used by plants to dissipate the excess light energy as heat. However the use of PRI at the canopy scale and at large temporal and spatial scales faces several difficulties related to the involvement of different sources of variability that blur PRI sensitivity to photosynthetic functioning. These sources of PRI variability are particularly linked to spatial and temporal variations of biochemical and phenological canopy properties. The aim of these studies is to better understand the factors affecting PRI variability at leaf and canopy scales, to assess the strength of the relationships between PRI and vegetation responses to environmental abiotic constraints and disentangling the phenological component from the physiological component of PRI. Studies were conducted under controlled, semi-natural and natural conditions, on young trees and a mature deciduous forest subjected to various abiotic constraints. The analysis of PRI responses to the variations of photosynthetically active radiation (PAR) allowed isolating three parameters. The PARsat, the PAR value at the PRI saturation; the PRI₀, the value of PRI at dim light (measured) or in darkness (estimated) and the ΔPRI, the range of PRI variations between the PRI₀ and the maximum value of PRI. During the leaf growing season, PARsat variability is mainly controlled by the availability of water content for the plant. The PARsat variability is also impacted by the atmospheric ozone concentration. During the phenological phases of budburst and the senescence, the variability of the leaf chlorophyll content governs PARsat values. This parameter describes the physiological variability of PRI and varies depending on the limiting factor for photosynthesis. The PRI₀ variability has been explained by the dynamic of the biochemical content of the leaves linked to the seasonal variations of chlorophyll content and to abiotic stress conditions. At canopy scale, the structural variability is added to the biochemical variability of PRI₀. The PRI₀, as the phenological component of PRI variability, can be used to correct PRI, removing its structural variability to obtain a PRIc strongly correlated to LUE. At canopy scale, it was shown that the PRI is mostly representative of the upper layer of the canopy. The ΔPRI showed no variation within and between days, suggesting that the PRI does not respond to the plant xanthophyll content but rather to a ratio maintained constant. These results highlight the importance of isolating the different sources of PRI variability before its use as a proxy of the photosynthetic functioning of terrestrial ecosystems

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Elouragini, Salem, and Claude Frankignoul. "Etude des propriétés optiques et géométriques des cirrus par télédétection optique active (lidar) et passive (radiométrie)." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066478.

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Abstract:

Les cirrus sont des nuages de la haute troposphère. Leur influence sur le bilan radiatif de la terre est significative; sachant qu'ils couvrent en permanence le cinquième du globe. D'où la nécessité de connaître leurs propriétés optiques et physiques qui seront utiles pour les modèles climatiques. Le but principal de ce travail est l'étude de ces propriétés par télédétection optique lidar et radio métrique. Les méthodes d'inversion potentielle des mesures lidar dont nombreuses. Il s'est agi pour nous de tester ces méthodes en vue de trouver celle qui convient à l'étude des cirrus. La simulation des signaux lidar nous a permis non seulement de déterminer les performances et limitations des différents systèmes lidars utilisés, mais la comparaison des méthodes d'inversion. Des cas de cirrus liés à des phénomènes climatiques différents (aérojets, systèmes frontaux), ont été étudiés afin de mieux comprendre les phénomènes de formation, maintenance et dissipation de ce type de nuages

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Idoughi, Ramzi. "Caractérisation de polluants atmosphériques à haute résolution spatiale par télédétection optique." Thesis, Toulouse, ISAE, 2015. http://www.theses.fr/2015ESAE0013/document.

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Abstract:

Les émissions atmosphériques constitue un enjeu majeur pour la société, à la fois pour les problématiques santé – qualité de l’air (maladies respiratoires, allergies,. . . ) et pour les problématiques liées au réchauffement climatique et aux gaz à effet de serre. Les sources anthropiques, industrielles en particulier, émettent dans l’atmosphère gaz et aérosols qui jouent un rôle important dans les échanges atmosphériques. Néanmoins leur suivi à haute résolution spatiale reste peu précis, en raison des résolutions rencontrées pour les senseurs spatiaux. Les développements techniques récents des capteurs hyperspectraux aéroportés permettent d’améliorer la caractérisation des panaches. Lors de nos travaux nous avons développé un nouvel outil pour la détection et la caractérisation des panaches de gaz. Ainsi, une cartographie 3D des différentes concentrations est obtenue. Cet outil est ensuite validé sur des images synthétiques et sur des acquisitions aéroportés de scènes industrielles
The air pollution is a very important issue for industrialized society, both in terms of health (respiratory diseases, allergies,. . . ) and in terms of climate change (global warming and greenhouse gas emissions). Anthropogenic sources, especially industrial, emit into the atmosphere gases and aerosols, which play an important role in atmospheric exchanges. However emissions remain poorly estimated as most of existing space sensors have a limited spectral range as well as a too low spatial resolution. The use of the new hyperspectral airborne image sensors in the infrared range opens the way to new development to improve the plume characterization. In our work, we developed a new method for detecting and characterizing gas plumes. It is based on an accurate non linear formalism of cloud gas radiative impact. This method was validated using synthetic scenes of industrial area, and airborne acquisitions obtained by a hyperspectral thermal infrared sensor

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Thomas, Benjamin. "Télédétection de gaz traces atmosphériques par spectroscopie optique de corrélation et lidar." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10180/document.

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Abstract:

Ce travail présente une nouvelle méthode de télédétection à distance de la concentration d’un gaz trace dans l’atmosphère basée sur le couplage de la méthode spectroscopique de corrélation optique (Optical Correlation Spectroscopy, OCS) et la technologie de télédétection lidar dans lequel une source laser de large étendue spectrale est considérée. Les premiers travaux furent consacrés au développement d’un nouveau formalisme pour estimer la concentration d’un gaz trace dans l’atmosphère à partir des signaux OCS-lidar. Pour évaluer les performances d’une telle méthode, un modèle numérique simulant des signaux OCS-lidar pour la mesure de la concentration de méthane et de vapeur d’eau a été réalisé. L’influence de la pression et la température sur les propriétés spectroscopiques de ces gaz sur les mesures de concentration a également été étudiée. En plus de ce travail théorique, la première démonstration expérimentale de l’OCS-lidar est présentée en utilisant un lidar basé sur une source laser femtoseconde. Les mesures OCS-lidar ont été réalisées au moyen d’un nouveau système expérimental entièrement élaboré et construit pendant cette thèse. Pour réaliser les mesures consacrées à la teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère, la bande d’absorption de la molécule de H2O 4ν à 720 nm a été utilisée. Ainsi les résultats obtenus ont montré le potentiel de la méthode OCS5 lidar pour mesurer la concentration de vapeur d’eau. Par la suite, le développement de la méthodologie OCS-lidar dédiée à la mesure du méthane est présenté. La bande d’absorption 2ν3 à 1,66 μm est exploitée et les premières mesures des signaux lidar sont exposées. Ce travail se termine par la présentation des possibles perspectives d’évolution
In this thesis, a new active remote sensing methodology is proposed to evaluate the content of atmospheric trace gases. The new methodology is based on laser spectroscopy and consists in coupling a spectrally broadband lidar with optical correlation spectroscopy (OCS-lidar). As a first step, a new formalism has been developed to remotely evaluate the target gas concentration from the OCS-lidar signals. To evaluate the performance of this new methodology, a numerical model simulating OSC-lidar signals for methane and water vapor measurement has been developed. Moreover, the influence of the absorption spectroscopic line parameters, such as atmospheric pressure and temperature, on the retrieved gas mixing ratio has been assessed within the OCS-lidar methodology. In addition to this theoretical work, the first experimental demonstration of the OCS-lidar methodology has been performed using a femtosecond lidar system. The latter has been entirely designed, developed and implemented in the framework of this thesis. Results show the ability of the OCS-lidar methodology to monitor the water vapor using the 4ν 720 nm absorption band. Moreover, two different experimental configurations have been proposed, depending on whether the amplitude modulation is operated on the laser pulse or on the backscattered light, i.e. at the emission, with an active amplitude modulator or at the reception, with passive optical filters. The advances in developing the corresponding infrared OCS-lidar system for methane mixing ratios measurements are described and possible outlooks are given

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Abou, Dagga Nader. "Apport de la télédétection optique pour l'évaluation des risques naturels : cas de Nouakchott. Mauritanie." Université de Marne-la-Vallée, 2007. http://www.theses.fr/2007MARN0371.

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Abstract:

Nouakchott est une ville sahélo-saharienne située sur la façade ouest africaine de l'Atlantique. Cette ville est implantée sur un terrain exposé à des risques naturels multiples. Le risque d'inondation est provoqué par la pluie qui inonde les zones à basse altitude et sature les zones lagunaires de ce site ou par une incursion marine à travers les nombreuses zones de rupture du cordon dunaire qui sépare la ville de l'océan. Le risque d'ensablement est provoqué par la mobilisation des sables, par l'action des vents sur les dunes situées à l'est de la ville. Ces risques sont accentués par une forte croissance démographique et une extension urbaine non contrôlée sur des terrains à risques. La présente étude a eu pour objectif de réaliser une cartographie des états de surface de la région de Nouakchott et d'étudier leurs variations temporelles. Pour ce faire, une analyse multi-temporelle de la région a été réalisée à partir d'une série d'images satellitaires (Spot et Aster). Ainsi, les variations des états de surface ont été identifiées ; les zones inondables, les nouvelles zones d'ensablement et les lieux d'extension urbaine ont été localisés. En fonction de ces informations, des simulations d'inondation ont été réalisées pour mesurer les risques. La méthode employée pour l'extraction des états de surface et l'étude multi-temporelle est réalisée par classification non-supervisée des images satellitaires, basée sur la théorie des cartes auto-organisatrices de Kohonen. La réalisation des simulations d'inondation a été effectuée selon le principe des modèles d'automates cellulaires. Les résultats ont permis de cartographier les changements des états de surface de la région et de localiser les quartiers exposés aux risques d'inondation de la ville de Nouakchott

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Desmars, Nicolas. "Reconstruction et prédiction en temps réel de champs de vagues par télédétection optique." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0036.

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Abstract:

Les recherches présentées dans le cadre de cette thèse portent sur le traitement de mesures par télédétection optique de la surface océanique en vue de la prédiction de champs de vagues au voisinage d’une structure marine, information cruciale pour l’analyse et le contrôle d’une large gamme d’opérations en mer. Elles visent notamment à inclure, à moindre coût calcul, la modélisation de phénomènes nonlinéaires, conservant une représentation réaliste de la surface en cas d’état de mer sévère. Une approche Lagrangienne faiblement nonlinéaire (ICWM), dont les propriétéshydrodynamiques sont étudiées par intercomparaison avec des modèles de référence, est sélectionnée pour la description de la surface libre. Le problème de prédiction est formulé comme un problème inverse dont le but est de faire correspondre la solution décrite par le modèle de vagues à des observations, composées ici d’élévations de surface mesurées par un capteur lidar synthétique balayant la surface en incidence rasante. Les prédictions résultent de la propagation en temps/espace du modèle ainsi paramétré. L’applicabilité de la méthodologie est validée à l’aide d’observations de champs de vagues unidirectionnels et directionnels, acquises à des instants différents pour pallier à leur forte nonuniformité spatiale. La comparaison relative des performances de ICWM et de modèles d’ordre inférieur met en évidence les améliorations dues à la modélisation des non-linéarités, notamment celles issues de la correction de la relation dedispersion. Une démonstration de la pertinence de l’utilisation de ICWM est ensuite proposée au moyen d’une procédure entièrement validée expérimentalement en bassin de houle
Researches conducted in this thesis address the problem of deterministic prediction of ocean wave fields around a marine structure, a key parameter for the analysis and control of a vast range of offshore operations, on the basis ofdatasets acquired remotely by an optical sensor. Efforts focus on the inclusion, at low computational cost, of the modeling of nonlinear hydrodynamic phenomena, preserving the reliability the surface representation in case of severe sea state.A weakly nonlinear Lagrangian approach (ICWM), whose hydrodynamic properties are evaluated by inter-comparison with reference wave models, is selected for the description of the free surface. The prediction problem is then formulated as an inverse problem that aims at fitting the solution described by the wave model to observations, here composed of free surface elevation datasets generated by a synthetic, yet realistic, lidar sensor scanning the ocean surface at grazing angle. Predictions are then issued through the propagation in time and space of the parameterized wave model. The applicability of the methodology is validated using observations of both unidirectional and directional wave fields, obtained at differentinstants to compensate for their strong spatial non-uniformity. The relative performance comparison between ICWM and lower-order wave models highlights the improvements due to the modeling of wave nonlinearities, especially those pertaining to the correction of the dispersion relation. A demonstration of the usefulness of ICWM is then provided by meansof a procedure that is fully validated experimentally in a wave tank

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Barthelet, Edouard. "Approches radiométriques et géométriques pour l'extraction de bâtiments en imagerie satellitaire optique et RSO haute résolution." Télécom Bretagne, 2013. http://www.telecom-bretagne.eu/publications/publication.php?idpublication=13948.

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Abstract:

Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse sont relatifs à l'extraction tridimensionnelle de bâtiments à partir d'images satellitaires optiques et RSO haute et très haute résolution. Une étude des effets géométriques liés à la projection des bâtiments dans les images optiques et RSO est tout d'abord menée. Dans le cadre de cette étude, la signature géométrique d'un bâtiment dans une image est définie. Elle correspond à l'ensemble des structures géométriques de l'image caractéristiques de la présence du bâtiment et peut être décrite, de manière équivalente, par un ensemble de régions ou de segments dans l'image. À l'issue de cette étude, des méthodes sont développées pour simuler la signature géométrique des bâtiments dans les images. Deux méthodes, qui s'appuient sur les méthodes de simulation précédemment établies, sont ensuite proposées pour l'extraction des bâtiments en monoscopie optique et RSO. Ces méthodes, dont les performances sont évaluées sur données simulées et sur données réelles, répondent aux exigences suivantes : - prise en compte de la complexité géométrique et radiométrique inhérente aux images de télédétection haute et très haute résolution en milieu urbain ; - applicabilité des approches développées aussi bien en imagerie optique que RSO, afin de faciliter leur mise en oeuvre dans un contexte multicapteur
This thesis deals with the extraction of 3D buildings from optical and SAR high resolution spaceborne remote sensing images. The geometrical effects, resulting from the projection of 3D buildings in optical and SAR images, are first analyzed. Within this study, the geometrical signature of a building in an image is defined. It refers to all geometrical features of the image resulting from the presence of the building and can equivalently be described by a set of regions or by a set of segments in the image. From this analysis, methods for the simulation of building geometrical signatures in both optical and SAR images are then designed. Afterwards, two methods, based on the previous building geometrical signature simulation methods, are proposed for the extraction of 3D buildings in optical and SAR monoscopic imagery. These methods, which performances are assessed on both simulated and real data, are compliant with the two following requirements: - the geometrical and radiometrical complexity of high and very high resolution remote sensing images in urban environment has to be taken into account; - the proposed approaches can be implemented in optical as well as in SAR imagery, so that they can easily be used in a multi sensor context

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André, Gilles. "La détection et la cartographie des dommages et des marqueurs de catastrophes naturelles par imagerie spatiale optique et radar." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA070057.

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Abstract:

L'objectif de notre travail est d'étudier les marqueurs et les dommages consécutifs à une catastrophe naturelle à partir d'imagerie satellitaire, et d'analyser les potentialités de ce type de données spatiales dans la détection de ces marqueurs et dommages post catastrophes naturelles. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux séismes et aux inondations à partir d'exemples précis comme les séismes d'Izmit en Turquie (1999), de Bhuj en Inde (2001), les inondations de l'Aude (1999), les coulées de boue du Venezuela (1999) et les inondations qui ont affecté Madagascar et le Mozambique (2000). Disposant d'un corpus d'images satellites couvrant les différents événements étudiés, nous avons d'une part, analysé l'ensemble des traitements d'images qui nous semblait le plus adapté à la recherche de marqueurs et de dommages, et d'autre part, nous avons adapté et développé de nouvelles méthodes pour détecter et cartographier ces dommages et marqueurs de C. N. Nos recherches nous ont permis de conclure sur les potentialités et limites de chaque type d'images satellites. Dans la caractérisation des dommages suite à un séisme, nous avons constaté que les images radar d'amplitude n'étaient d'aucune efficacité, alors que les images optiques à moyenne résolution permettent de détecter, en analyse multitemporelle, les dommages les plus importants alors que les images à très haute résolution sont bien adaptées à l'identification de dommages. Concernant les inondations, nous avons constaté que si certaines images conduisaient à des résultats positifs dans un cas, elles pouvaient dans d'autres circonstances ne pas donner de résultats satisfaisants. De même, une étude comparée de différentes méthodes de traitements sur un même cas, nous a montré la très grande variabilité des résultats en fonction de la méthode utilisée. Il ne semble donc pas y avoir actuellement une seule et unique méthode robuste pour la détection des dommages et des marqueurs liés aux inondations
The aim of our research is to study the potentialities and the limits of spatial imagery for the detection of damages after major natural hazard. In order to realize this work, we have studied several examples such as Izmit (1999) and Bhuj (2001) earthquakes, flood of the river Aude (1999), mud flow in Venezuela (1999), and the hurricane and flood in Madagascar and Mozambique (2000). In this work, we have studied and applied the more efficient image treatments for the damages detection, and we have also adapted and developed new methods such as the morphological anomalies recognition for the damages assessment and mapping. Our researches permit us to conclude on the potentialities and limits of each kind of special data. First, we have noted that radar imagery is unavailable for the detection of building damage levels after an earthquake. Only the optical data, at medium and high resolution permit to detect several levels of damage using a multitemporal analysis or morphological approach. Concerning the detection of damages after flood or mud flow, we have observed that results depend more on the geographic and meteorological situation than on the type of spatial data used. A compared study of different approaches on the same case has shown the great variabilty of the result depending on the methodology used. It doesn't seem to have a single and general method for the damages detection

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Pancrati, Ovidiu. "Télédétection de l'aérosol désertique depuis le sol par radiométrie infrarouge thermique multibande." Lille 1, 2003. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/c6876be4-5007-4987-a019-468add467ad2.

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Abstract:

Ce travail s'appuie sur les données d'une campagne sahélienne de mesures dédiée à l'aérosol désertique. Le principal instrument utilisé est le radiomètre multispectral CLIMAT, réalisant des mesures de rayonnement du ciel depuis le sol dans l'infrarouge thermique (IRT). Les données radiométriques obtenues lors de cette campagne ont été vérifiées et corrigées grâce à un corps noir de terrain. Après correction des variations de vapeur d'eau, les luminances IRT obtenues par télédétection de l'aérosol désertique sont bien corrélées aux épaisseurs optiques photométriques. De plus, nous avons montré la possibilité de déterminer la composition minéralogique de l'aérosol désertique à partir des signaux obtenus dans les différents canaux de l'instrument. Les comparaisons entre ces mesures IRT et celles provenant du satellite METEOSAT sont en accord satisfaisant, ce qui confirme l'intérêt du radiomètre CLIMAT pour l'analyse des mesures IRT faites depuis l'espace.

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Casson, Bérangère. "Apports de l'imagerie optique haute résolution pour l'étude 3D des glissements de terrain." Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10257.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de caractériser la topographie, la morphologie et la cinématique des glissements de terrain, à partir d'images optiques de haute et très haute résolution spatiale. La télédétection est un outil particulièrement adapté pour ce type d'étude, puisqu'elle permet d'avoir une vision globale des objets, tout en s'affranchissant de la présence d'opérateurs sur le site. Les images sont sélectionnées dans la base de données de l'IGN ou acquises au moyen d'un DRONE. Afin de caractériser la topographie, une méthode de restitution automatique du relief, à partir d'images aériennes stéréoscopiques, a été développée. Les MNT sont ensuite utilisés pour calculer des orthoimages, pour extraire les pentes et pour mesurer les variations verticales de la topographie et les champs de déplacement des zones instables. Cette méthode a été appliquée et validée sur les glissements de la Valette et de la Clapière, localisés dans les Alpes françaises du Sud

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Olivera, Guerra Luis Enrique. "Suivi des ressources en eau des cultures irriguées par télédétection multi-spectrales optique/thermique." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30324.

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Abstract:

L'agriculture est une pression importante sur les ressources en eau, consommant plus de 70% de l'eau douce mobilisée à l'échelle mondiale. Cependant, les informations sur l'irrigation, pourtant cruciales pour assurer une durabilité de la ressource, sont souvent indisponibles. Par conséquent, il est essentiel d'estimer les différents termes du bilan d'eau des cultures à grande échelle. Cette thèse vise à intégrer les données de télédétection optique/thermique dans un modèle simplifié de bilan d'eau des cultures pour le suivi du bilan d'eau des zones agricoles irriguées. Une approche innovante est développée pour estimer simultanément l'irrigation, l'évapotranspiration (ET) et l'humidité en zone racinaire (RZSM) journalières à l'échelle de parcelle (ou à 100 m de résolution). Dans une première partie, une étude de faisabilité est réalisée à l'aide de mesures optiques/thermiques in situ collectées sur une parcelle de blé d'hiver dans la plaine du Haouz, au Maroc. En pratique, un coefficient de stress hydrique (Ks) dérivé de la température de surface (LST) et d'un indice de végétation (NDVI) est d'abord traduit en une première approximation de RZSM, qui est utilisée pour estimer les quantités et les dates d'irrigation au cours de la saison. Les irrigations obtenues permettent ensuite de forcer le modèle FAO-56 à coefficient cultural double (FAO-2Kc) et de fournir des ré-analyses ET et RZSM journalières. La RZSM ré-analysée est significativement améliorée par rapport aux premières estimations de RZSM, atteignant la même précision que celle obtenue en utilisant les irrigations réelles (RMSE=0,03 m3m-3 et R2=0,7). Toutefois, l'approche doit encore être testée avec des données satellitaires afin de démontrer son applicabilité dans le cas réel. La deuxième partie consiste à adapter l'approche précédente aux données optiques/thermiques Landsat à faible fréquence temporelle. Une méthode contextuelle est utilisée pour obtenir des estimations dérivées de Landsat (coefficients de culture et RZSM), qui sont utilisées pour réinitialiser un modèle basé sur le FAO-2Kc et propager ces informations à l'échelle journalière tout au long de la saison. Ensuite, les irrigations obtenues à l'échelle des pixels sont agrégées à la parcelle pour ré-analyser l'ET et la RZSM journalières. L'approche est appliquée sur trois zones agricoles (12 km x 12 km) de la région semi-aride de la plaine du Haouz et validée sur cinq parcelles de blé d'hiver avec différentes techniques d'irrigation (goutte à goutte, gravitaire et sans irrigation). Les résultats montrent que l'irrigation saisonnière sur l'ensemble des sites et des saisons est estimée avec une bonne précision (RMSE=44 mm et R=0,95), et ce quelque soit la technique d'irrigation. Des erreurs acceptables (RMSE=27 mm et R=0,52) sont obtenues pour des irrigations cumulées sur 15 jours, mais les erreurs sont beaucoup plus importants à l'échelle journalière et hebdomadaire. Cependant, les RZSM et ET journalières sont estimées avec précision à l'aide de des irrigations inversées et sont même très proches de celles estimées à l'aide des irrigations réelles (RMSE=0,04 m3m-3 pour RZSM et RSME=0,83 mm.d-1 pour ET). Dans la troisième partie, une méthode opérationnelle de désagrégation des données de LST basée sur les relations NDVI/LST et Landsat/MODIS est mise en œuvre pour améliorer la résolution spatio-temporelle de la LST utilisée en entrée de l'approche d'estimation de l'irrigation. La méthode de désagrégation est testée sur une région aride du Chili et sur notre zone d'étude dans la plaine du Haouz. La combinaison des données deLST Landsat et des données de LST désagrégées permet, grâce au gain en résolution temporelle, une meilleure détection des événements et des quantités d'irrigation. Le RMSE global de l'irrigation cumulée à différentes échelles de temps est réduite de 46 à 34 mm, tandis que le R passe de 0,50 à 0,64
Irrigated agriculture is an important pressure on water resources, consuming more than 70% of the mobilized freshwater resources at global scale. However, the information on irrigation, which is crucial for the sustainability of water resources in agricultural regions, is often unavailable. Therefore, monitoring and quantifying the crop water budget over extended areas is critical. This PhD thesis aims to integrate optical/thermal remote sensing data into a simplified crop water balance model for monitoring the water budget of irrigated agricultural areas. For this purpose, an innovative and stepwise approach is developed to estimate simultaneously the irrigation, the evapotranspiration (ET) and the root-zone soil moisture (RZSM) at crop field scale (100 m resolution) on a daily basis. In a first step, a feasibility study is carried out using in situ optical/thermal measurements collected over a winter wheat field of the Haouz plain, Morocco. A crop water stress coefficient (Ks) derived from the land surface temperature (LST) and vegetation index (NDVI) is first translated into RZSM diagnostic estimates, which is then used to estimate irrigation amounts and dates along the season. Next, the retrieved irrigations allow forcing the dual crop coefficient FAO-56 model (FAO- 2Kc) to re-analyze the daily ET and RZSM. The re-analyzed RZSM is significantly improved with respect to RZSM diagnostic estimates, reaching the same accuracy as that obtained by using actual irrigations (RMSE = 0.03 m3m-3 and R2 = 0.7). However, the approach needs to be tested using satellite data in order to demonstrate its real applicability. The next step consists in adapting the previous approach to spatially integrated but temporally sparse Landsat NDVI/LST data. For this purpose, a contextual method is first used to derive Landsat-derived estimates (crop coefficients and RZSM), which are used to re-initialize a FAO-based model and propagate this information daily throughout the season. Then, the retrieved pixel-scale irrigations are aggregated to the crop field-scale. The approach is applied to three agricultural areas (12 km by 12 km) in the semi-arid region of Haouz Plain, and validated over five winter wheat fields with different irrigation techniques (drip-, flood- and no-irrigation). The results show that the seasonal irrigation amounts over all the sites and seasons is accurately estimated (RMSE = 44 mm and R = 0.95), regardless of the irrigation techniques. Acceptable errors (RMSE = 27 mm and R = 0.52) are obtained for irrigations cumulated over 15 days, but poor agreements at daily to weekly scales are found in terms of irrigation. However, the daily RZSM and ET are accurately estimated using the retrieved irrigation and are very close to those estimated using actual irrigations (overall RMSE equal to 0.04 m3m-3 and 0.83 mm.d-1 for RZSM and ET, respectively). In a final step, an operational LST disaggregation method based on NDVI/LST and Landsat/MODIS relationships is implemented for enhancing the spatio-temporal resolution of LST as input to the irrigation retrieval approach. The disaggregation method is tested over an arid region of Chile and our study area in the Haouz Plain. Combining both disaggregated LST and Landsat LST data sets, thanks to the increase in the temporal frequency of LST data, results in a better detection of irrigation events and amounts. The overall RMSE of cumulated irrigation at different time scales is decreased from 46 to 34 mm, while the R is increased from 0.50 to 0.64. Consistently, the RZSM estimated using the disaggregated LST in addition to Landsat LST as input is improved by 26% and 14% in terms of RMSE and R, respectively

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DUPUIS, XAVIER ROLAND GEORGES. "Etude de modeles non-lineaires dans le cadre de l'imagerie coherente. Application a la classification et a l'interferometrie d'image radar a ouverture synthetique." Nice, 1999. http://www.theses.fr/1999NICE5342.

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Abstract:

Ce memoire est consacre a trois traitements de l'imagerie coherente et plus particulierement radar. Les donnees mesurees forment des images complexes, qui sont traitees tant sur le module que sur la phase. L'approche du filtrage du bruit de chatoiement, qui entache l'image du module, est basee sur la minimisation d'un critere deterministe non-lineaire. Le critere qui est defini prend explicitement en compte l'aspect multiplicatif de ce bruit et preserve les structures de l'image tout en lissant les zones homogenes. De plus, les coefficients qui ponderent l'influence des differents termes de ce critere s'auto-adaptent localement dans l'image. La methode fournit, outre la scene filtree, la carte des discontinuites et une estimation du bruit de chatoiement. Ces resultats sont utilises pour classifier les images du module. L'algorithme de classification supervisee est basee sur la minimisation de deux criteres deterministes qui s'appliquent sur l'image filtree et sur l'image des textures. Ces criteres prennent en compte les classes d'un voisinage ponderes par la carte de discontinuites calculee lors du filtrage. Le deroulement de phase est base sur une estimation du gradient. La preservation des contours et des zones non-coherence de l'interferogramme, lors du filtrage du gradient, permet d'eliminer les pics dus aux sauts de phase. Le gradient obtenu est integre en evitant les zones a problemes marquees lors du filtrage.

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Lehureau, Gabrielle. "Fusion de données optique et radar à haute résolution en milieu urbain." Paris, Télécom ParisTech, 2010. http://www.theses.fr/2010ENST0035.

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Abstract:

La nouvelle génération de satellites de télédétection, optique et radar, avec des résolutions de l'ordre du mètre, introduit de nouvelles problématiques, notamment en reconnaissance des formes et interprétation des données. La complémentarité entre ces deux types d'images en terme d'utilisation et d'information délivrée montre l'intérêt d'une interprétation conjointe. Nous proposons une méthode de recalage des images optique et radar fondée sur le contenu de la scène et sans utilisation des paramètres capteurs. Notre approche permet de déterminer la transformation rigide entre les images à travers une représentation hiérarchique de leur contenu, puis la transformation polynomiale à partir de couples de points obtenus à l'aide de l'information mutuelle. Nous avons développé une technique de classification permettant d'identifier le contenu de la scène, exploitant à la fois les informations de l'image optique et celles issues de l'image radar. La méthode, utilisant les séparateurs à vaste marge, montre l'interêt d'utiliser conjointement les informations contenues dans chaque image, en particulier pour la détection des routes et des bâtiments et est robuste face à la segmentation. Finalement nous présentons une méthode originale de recalage fin des bâtiments fondée sur l'hypothèse qu' “un classificateur peut reconnaître un bâtiment bien recalé si nous le lui avons appris". Ainsi nous classons des bâtiments avec des caractéristiques correspondant à plusieurs translations afin de déterminer leurs positions. Nous montrons également l'importance d'utiliser l'information contextuelle dans le recalage des objets, en particulier pour les bâtiments
The increasing quality of satellite images has generated interest in extracting man-made structures. Optical and radar sensors deliver images with unlike physical properties, thus it is interesting to fuse such images in order to benefit from joint observation. Such a process begins with registration of these images. We propose an automatic registration of radar and optical images without using sensors parameters. First, a rigid transformation is determined using a multi-scale pyramid of features representing the contours of roads and buildings. Secondly, a polynomial transformation is determined. The coefficients are obtained by associating points in both images using mutual information. We also developped a classification process in order to identify all scene objects. This method used both information from optical and radar images and svm classifier. We proved in this part a good robustness to segmentation and the interest of using both data to improve the classification, especially for roads and buildings. Finally we present an original method of fine registration for the buildings based on the assumption that “a trained classifier can recognize registrated buildings from unregistrated“. So, buildings are classified considering many translations in order to determine the good one. We also show the importance of contextual information to improve the fine registration, especially for buildings

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Galleguillos, Torres Mauricio. "Spatialisation du statut hydrique de la vigne sur un bassin versant Méditerranéen par télédétection optique." Thesis, Montpellier, SupAgro, 2010. http://www.theses.fr/2010NSAM0010/document.

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Abstract:

Le statut hydrique de la vigne est reconnu comme étant un facteur essentiel dans la production viticole. A l'échelle de la parcelle agricole, les travaux de recherche ont permis de mettre au point différentes méthodes de caractérisation du statut hydrique. Cependant, du fait de leur lourdeur de mise en oeuvre, ces méthodes sont difficilement utilisables à l'échelle de la petite région, alors qu'il existe un fort besoin d'informations sur le statut hydrique à cette échelle. L'objectif principal de ce travail est l'obtention d'un statut hydrique spatialisé en milieu viticole méditerranéen, à l'échelle de la petite région. Le site d'étude est la basse vallée de la Peyne, zone de production viticole de 65 km2, représentative du vignoble méditerranéen. La démarche générale consiste à spatialiser l'évapotranspiration réelle (ETR), choisie comme indicateur du statut hydrique, par l'intermédiaire de deux modèles spatialisées (S-SEBI, Roerink et al., 2000 et WDI, Moran et al., 1994) issus d'images de télédétection dans l'infrarouge thermique (capteur ASTER). Les résultats de ces modèles sont validés par comparaison avec des mesures et des simulations locales de l'ETR. Ces simulations, réalisées en utilisant un modèle de transfert hydriques (HYDRUS-1D, Simunek et al., 1998), représentent une solution de validation originale pour obtenir une ETR locale sur un grand nombre de sites, à un coût expérimental réduit. Une étude de sensibilité permet d'apprécier la robustesse de ces modèles spatialisés vis à vis des conditions expérimentales. Après avoir vérifié que les simulations locales réalisées avec HYDRUS 1-D pouvaient effectivement servir de données de validation, nous montrons que les modèles spatialisés testés permettent d'estimer l'ETR à l'échelle journalière avec une précision satisfaisante, le modèle S-SEBI, pourtant plus empirique, donnant de meilleurs résultats que le modèle WDI (RMSE de 0.8 mm.j-1 et 1.1 mm.j-1 respectivement). Nous montrons que ces approches de spatialisation sont sensibles aux conditions expérimentales considérées (champs d'étude spatial pour le S-SEBI, vitesse du vent pour le WDI). Enfin, les résultats de spatialisation mettent en évidence d'importantes variabilités spatio-temporelles de l'ETR sur la zone d'étude. Les structures spatiales de statut hydrique observées à partir des deux modélisations réalisées sont très similaires et semblent être fortement liées aux caractéristiques pédo-paysagères de la zone d'étude
Vineyard hydric status is recognized as an essential factor for wine-producing. At the field scale, research work allowed to develop different methods for hydric status characterization. However, because of tedious implementation, these methods are useless at the watershed scale, whereas hydric status information at this scale is strongly needed. The main objective of this study is to spatialize vineyard hydric status over a Mediterranean watershed. The study site take place in the basse vallÃ©e de la Peyne, a 65 km2 wine-producing area, that is representative of the Mediterranean vineyards. The general procedure to achieve this objective was to spatialize actual evapotranspiration (ET), choose as hydric status indicator, through two spatialized models (S-SEBI Roerink et al., 2000 and WDI, Moran et al., 1994) derived from thermal infrared remote sensing imagery (ASTER sensor). The results of these models were validated by comparison with local ET measurements and simulations. These simulations made by a water transfers model (HYDRUS-1D, Simunek et al., 1998), that represent an original validation method to obtain local ET over an important number of sites, at a minimal experimental cost. A sensibility study allowed to identified the sturdiness of these spatialized models to the experimental conditions. After checking that local ET simulations obtained by the HYDRUS 1-D approach were correctly simulated, we showed that S-SEBI and WDI spatialized model, allowed to estimate ET with satisfactory accuracies. The more empiric S-SEBI model produced better results than the WDI model (RMSE about 0.8 mm.j-1 and 1.1 mm.j-1 respectively). Further, the sensibility study showed that these spatialisation approaches were sensitive to experimental conditions, (spatial extent for S-SEBI and wind speed for WDI). Finally, these spatialisation results depicted for important ET spatio-temporal variability over the Peyne watershed. The spatial patterns retrieved by the two models are similar and seems to be strongly related to pedological and landscape characteristics within the study site

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Davaze, Lucas. "Quantification du bilan de masse des glaciers de montagne à l'échelle régionale par télédétection spatiale optique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAU022/document.

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Abstract:

Au-delà de leur rôle d’icône du changement climatique, les glaciers de montagne sont une composante essentielle de notre planète. Ils sont, de plus, de véritables « climat-mètres » naturels. Malgré leur faible superficie (0.5% des terres émergées), les glaciers de montagne contribuent à hauteur de 30% à la hausse du niveau des mers. Dans certaines régions, ils constituent de véritables enjeux quant à l’eau potable, l’agriculture, la production hydroélectrique ou les aléas glaciaires. Peu sont en revanche instrumentés (<0.0025%) et leurs fluctuations à l’échelle de régions entières sont mal connues.Grâce au développement de capteurs satellitaires à haute résolution spatiale (métrique à décamétrique), le développement de méthodes automatisées permet aujourd’hui d’augmenter considérablement le nombre de glaciers observés. Après avoir dressé un état de l’art des méthodes existantes et identifié les verrous méthodologiques, nous avons développé deux méthodes en particulier.La première se base sur la détection automatique de l’altitude de la limite glace/neige (i.e. ligne de neige) à la surface du glacier, à partir d’images satellites optiques. Cette altitude, lorsque mesurée à la fin de l’été, est un marqueur du changement de masse à la surface du glacier ayant eu lieu au cours de l’année (appelé bilan de masse de surface). Cette approche nous a permis d’estimer le bilan de masse de surface annuel de 239 glaciers dans les Alpes européennes et de 82 glaciers dans les Andes tropicales pour la période 2000-2016 et 2000-2018, respectivement. La perte moyenne annuelle observée est de -0.74 et de -1.29 m équivalent eau par an pour les deux régions respectivement. A notre connaissance, cette approche a permis d’établir le premier jeu de données de bilans de masse de surface annuels pour des glaciers individuels à échelle régionale à partir d’images satellites optiques. Une dépendance du bilan de masse de surface moyen par glacier à des caractères morpho-topographiques (e.g. pente, altitude médiane …) a été observée, où plus les glaciers sont pentus et hauts en altitude, moins leur perte de masse est importante. Une comparaison avec des mesures in situ dans les Alpes Européennes révèle une surestimation de la perte de masse par ces dernières si on les extrapole spatialement, notamment à cause de la faible représentation de glaciers à forte pente (>20°) dans les mesures in situ. Notre étude sur les Alpes Européennes a de plus permis d’identifier une variabilité interannuelle hétérogène sur cette région, en partie expliquée par des contextes climatiques différents grâce à l’utilisation de données issues de ré-analyses.Le développement d’une autre méthode a permis, à partir de l’analyse de carte d’albédo issues du capteur MODIS, de caractériser le bilan de masse de surface annuel et estival de 30 glaciers dans les Alpes françaises. Cette étude ouvre la porte à l’utilisation de cette méthode pour l’analyse du bilan annuel et saisonnier à l’échelle régionale.Ce travail a permis, à travers des applications dans différentes régions englacées, de développer et valider des méthodes capables, à partir d’images satellites optiques, d’estimer le bilan de masse de surface annuel et saisonnier de glaciers de montagne à l’échelle de régions entières. Ces estimations peuvent ensuite être utilisées pour : (1) étudier l’impact du climat local sur les glaciers de montagne ; (2) d’investiguer de possibles conditions météorologiques favorisant les fluctuations observées ; (3) calibrer et valider les modèles glacio-hydrologiques utilisés pour estimer les contributions actuelles et futures des glaciers de montagne au fonctionnement hydrologique des bassins versants et à l'élévation du niveau des mers
Beyond their iconic role of climate change, mountain glaciers can be considered as Earth’ essential component and natural “climate-meter”. Despite their small spatial coverage (0.5% of emerged land), mountain glaciers contribute as high as 30% of the observed sea-level rise. In some regions, they are considered as essential issues because of their importance in terms of potable water, agriculture, hydroelectricity or natural hazards. A small share is however monitored in situ (<0.0025%) and their fluctuations at regional scale are poorly known.Thanks to the development of high spatial resolution satellite sensors (metric to decametric), new methods are today available to significantly increase the number of monitored glaciers. After a state of the art of the existing methods and an identification of the limitations, we focused our attention on the development of two methods.The first one is based on the automatic detection of the snow/ice interface altitude (i.e. snowline) at the glacier surface from optical satellite images. This altitude, when estimated at the end of summer, is a proxy of the annual glacier-wide mass change at the glacier surface (called surface mass balance, SMB). Using this approach, we estimated the annual SMBs of 239 glaciers in the European Alps and 82 glaciers in the tropical Andes for the period 2000-2016 and 2000-2018, respectively. The mean mass loss are -0.74 and -1.29 m water equivalent per year for the two regions, respectively. This approach allowed to derive the first dataset of annual SMBs for individual glaciers at regional scale from optical remote sensing. We found significant relationships between the computed SMBs and the glacier morpho-topographic features (e.g. slope, median altitude, …), with steeper and higher glaciers, experiencing less mass losses. Comparison with in situ monitored SMBs revealed an overestimation of mass losses from in situ estimates, due to a low representativeness of steep glaciers (>20°) in the in situ datasets. Our study also revealed heterogeneous inter-annual variability across the European Alps, partially explained by the climatic context of the studied sub-regions, thanks to the analysis of climate reanalysis data.We developed a second method to derive the annual and summer SMBs from albedo maps, computed from MODIS images. With an application on 30 glaciers in the French Alps, this work opened the way toward a regional application of this method, in order to estimate both annual and summer SMBs.By performing regional applications on different glacierized regions, we developed and validated methods capable of deriving the annual and summer SMBs of individual mountain glaciers at regional scale, from optical remote sensing data. These data could then be used to (1) assess the impact of peculiar climatic conditions onto mountain glaciers; (2) investigate possible meteorological conditions driving the documented glacier fluctuations; (3) calibrate and validate glacio-hydrological models used to estimate the current and future contributions of mountain glaciers to the hydrological functioning of mountain catchments and to sea level rise

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Goloub, Philippe. "Modèle radiométrique du polarimètre imageur grand champ POLDER : analyses préliminaires des observations en lumière polarisée." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10147.

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Abstract:

Les activités humaines ont atteint une telle ampleur qu'elles deviennent susceptibles de modifier le climat terrestre. L'aspect global des problèmes climatiques requiert une observation à l'échelle satellitaire. Le Laboratoire d'Optique Atmosphérique est à l'origine du polarimètre imageur POLDER (Polarisation and Directionnality of Earth Reflectance) qui permettra d'obtenir dès 1996 à partir de la plate-forme satellite japonaise ADEOS les caractéristiques spectrales, directionnelles et polarisées du rayonnement rediffusé par le système terre-atmosphère dans le domaine visible de 0,443 μm à 0,910 μm. La première partie de ce travail concerne le développement et la validation du modèle radiométrique instrumentale, ainsi que la définition des protocoles d'étalonnage en laboratoire et en vol durant la vie du capteur. Dans la seconde partie, notre objectif a consisté à montrer, à travers les premières observations réalisées par le simulateur aéroporté développé au L. O. A. , l'intérêt de la mesure de l'état de polarisation pour caractériser plus finement les propriétés micro-physiques et optiques des aérosols troposphériques tant au-dessus des surfaces émergées que des surfaces océaniques. Nous avons également mis en évidence l'intérêt des mesures en lumière polarisée aux courtes longueurs d'onde pour estimer l'altitude des nuages dont la connaissance est essentielle pour évaluer avec précision leur impact radiatif

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Bousbih, Safa. "Synergie optique-radar pour l'estimation des états de surface continentale." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30278.

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Abstract:

L'agriculture en Tunisie fait partie des secteurs importants sur lesquels reposent l'économie du pays. Elle revêt également son importance par sa contribution à la sécurité alimentaire. Dans un contexte de gestion des ressources naturelles, la caractérisation et le suivi des états de surface est indispensable, particulièrement dans les régions semi-arides où plusieurs contraintes freinent le développement agricole (période de sécheresse, conflits sur le partage des eaux, manque de ressources, surexploitations des nappes, etc.). En Tunisie, près de 80 % des ressources en eau disponibles sont utilisées par l'agriculture avec une efficacité limitée. Là, où les ressources en eau sont très limitées, l'estimation de l'état hydrique de surface est particulièrement nécessaire pour établir les décisions adéquates pour une meilleure gestion de cette ressource. Dans ce contexte, la télédétection fournit une base fondamentale de données pour l'observation de la surface et constitue un outil majeur pour l'acquisition d'informations à distance. Les travaux réalisés au cours de cette thèse sur la plaine de Kairouan, au Centre de la Tunisie et caractérisée par un climat semi aride, contribuent à l'évaluation du potentiel des nouveaux capteurs satellitaires Sentinel-1 (S-1) et Sentinel-2 (S-2) pour la caractérisation des états de surface, spécifiquement l'humidité du sol dans un contexte de gestion durable des ressources en eau et en sol. En effet, ces nouveaux systèmes offrent aujourd'hui des produits opérationnels avec une forte répétitivité temporelle et des résolutions spatiales métriques permettant un suivi régulier. Dans notre contexte, les données radars sont particulièrement sensibles aux conditions de surface, précisément à l'humidité du sol, à la rugosité de surface et à la végétation. Ils se dévoilent comme les outils les plus prometteurs pour un suivi précis à l'échelle de la parcelle ou régionale. Ce travail comprend deux principales parties qui relient directement l'humidité du sol (variable clé pour différents processus) à l'irrigation dans un premier temps, puis à la texture du sol. L'approche adoptée combine les mesures expérimentales à l'utilisation de données de la télédétection multi-capteurs en synergie, ainsi à la modélisation et à la cartographie. La thèse se structure en trois volets. Le premier volet de ce travail évalue le potentiel des données radars en bande C pour une large base de données. Les résultats ont montré à travers des études du comportement et de modélisation que le signal radar permet de suivre la dynamique temporelle et spatiale de l'humidité du sol sur des parcelles de céréales. Le second volet, consiste à évaluer l'utilisation conjointe de données optiques et radars afin de pouvoir prédire l'état hydrique de surface sur une couverture végétale.[...]
Agriculture is considered as one of the most important sectors in Tunisia on which the country's economy is predominately based. It is also important because of its contribution to food security. In the context of natural resource management, the characterization and monitoring of surface states is essential, particularly in semi-arid regions where several constraints hamper agricultural development (period of drought, conflicts over water sharing, lack of resources, overpumping of groundwater, etc.). In Tunisia, nearly 80% of available water resources are used by agriculture with limited efficiency. Here, with very limited water resources, the estimation of the surface water state is necessary to establish the appropriate decisions for a better sustainable management. In this context, remote sensing provides a fundamental database for surface observation. It is a major tool for remote sensing data acquisition.The work carried out during this thesis contributes to evaluate the potential of the new Sentinel-1 (S-1) and Sentinel-2 (S-2) satellite for the characterization of surface states, specifically soil moisture in a context of sustainable management of water and soil resources. Indeed, these new systems offer operational products with a high temporal repeatability and metric spatial resolutions allowing regular monitoring. In our context, radar data is particularly sensitive to surface conditions, specifically soil moisture, surface roughness and vegetation cover. They are unveiled as the most promising tools for accurate monitoring at the field or regional scale. This work includes two main parts that directly relate soil moisture (key variable for different processes) to irrigation first, and then to soil texture. The approach adopted combines experimental measurements with the use of different remote sensing data in synergy, modeling and mapping. The thesis is structured in three parts. The first part of this work evaluates the potential of C-band radar data for a large database. The results showed through behavioral and modeling studies that the radar signal could retrieve temporal and spatial dynamics of soil moisture on cereal plots. The second component consists of evaluating the combined use of optical and radar data in order to predict surface water conditions over vegetative cover. With a precision of about 6 vol. %, soil moisture mapping is then proposed at high spatial resolution, by inverting the Water Cloud Model (WCM), a backscattering model for vegetation cover.[...]

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Auclair, Michel. "Concepts de base d'une méthode novatrice de détection et d'identification de systèmes optiques et de réduction de fausses alarmes." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/29662/29662.pdf.

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Abstract:

Le monde militaire s’intéresse à la détection de systèmes optiques présents dans un milieu urbain. La raison de cet intérêt est que la présence de systèmes optiques peut être directement ou indirectement reliée à des activités hostiles. Cette visée consiste en un défi de taille car l’environnement urbain contient de nombreux éléments pouvant être confondus aux systèmes optiques, générant alors de fausses alarmes. Au cours de cette thèse, les concepts de base d’une méthode de détection novatrice permettant de détecter et d’identifier la présence de systèmes optiques ainsi que de diminuer les fausses alarmes sont présentés et vérifiés expérimentalement. Ces concepts sont fondés sur l’établissement d’une signature propre aux systèmes optiques construite à partir de la mesure de leur section efficace laquelle est fonction de la longueur d’onde de la source d’interrogation. Une plateforme de détection a été conçue afin de mesurer la section efficace des systèmes optiques en utilisant le principe de rétro-réflexion. Cette plateforme contient des sources lasers de longueurs d’onde différentes, une caméra à crénelage spatial, un tube télescopique pour l’émission et la collection des rayonnements ainsi qu’un télémètre laser. Les résultats expérimentaux ont permis de valider les concepts de la méthode proposée en détectant et identifiant correctement les systèmes optiques en plus de les différentier des fausses alarmes, ouvrant ainsi la voie à un traitement nouveau de l’information pour ce type d’application.

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Colin, Jérôme. "Apport de la télédétection optique à la définition d'indicateurs de performance pour l'utilisation de l'eau en agriculture." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2006. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2006/COLIN_Jerome_2006.pdf.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est la mise en place et l’évaluation d’une démarche de calcul de l’évaporation réelle à partir d’imagerie de télédétection optique haute résolution, en vue de cartographier des indicateurs de performance pour l’utilisation de l’eau en agriculture à l’échelle de la parcelle cultivée. L’approche s’articule autour du concept du SEBI, de l’association d’images dans le visible, l’infrarouge proche et thermique pour la cartographie des variables de surface, et de l’état de la couche limite atmosphérique pour la caractérisation des échanges turbulents à l’échelle régionale. Principales contributions : 1) le modèle MSSEBS, dont l’approche multi-échelle permet de déterminer les termes d’évaporation à haute résolution spatiale; 2) l’estimation de l’évaporation réelle diurne par modélisation de la cinétique du rapport entre rayonnement global et net; 3) l’évaluation de l’information relative à la performance de l’irrigation à l’échelle sub-parcellaire
In this work, we define a new methodology that allows calculating actual evaporation from high resolution remote sensing images to assess the performance of irrigation in cultivated areas. This approach is based on the SEBI concept, visible to near and thermal infrared remote sensing images to derive geometric and radiometric surface properties, and atmospheric boundary layer variables that allow estimating turbulent flux at regional scale. The main advances are: i) the new MSSEBS model allowing to map evaporative fraction and actual evaporation at a high spatial resolution and on a regional extent ; ii) a new methodology to calculate the available energy for turbulent flux (Rn-G0) from the diurnal shape of the ratio of global over net radiation, allowing to calculate actual and potential diurnal evaporation for each pixel; iii) scenarios, sensitivity analysis and information content analysis providing quantitative information on the uncertainty of MSSEBS at field and sub-field scale

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Bombrun, Lionel. "Développement d'outils et de méthodes de télédétection spatiale optique et radar nécessaires à la haute résolution spatiale." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0152.

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Abstract:

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse est dédié au développement des méthodes en télédétection radar polarimétrique et interférométrique. L'interférométrie radar à synthèse d'ouverture renseigne sur la topographie de la zone étudiée ou sur ses déformations. Nous mettons en place des traitements interférométriques pour obtenir un champ de déplacement au sol. La polarimétrie radar étudie les interactions de l'onde électromagnétique avec le milieu étudié et nous informe sur les propriétés physiques des rétrodiffuseurs. Nous examinons en détail les deux modèles de paramétrisation des vecteurs de rétrodiffusion : le modèle alpha/beta et le modèle TSVM. Nous proposons ensuite d'utiliser la distribution de Fisher pour modéliser la texture dans les images polarimétriques. En utilisant le modèle multiplicatif scalaire, nous dérivons l'expression littérale de la distribution de la matrice de cohérence et nous proposons d'implémenter cette nouvelle distribution dans un algorithme de segmentation hiérarchique. Les différentes méthodes proposées durant cette thèse ont été appliquées sur des données interférométriques en bande C sur les glaciers et sur des données polarimétriques en bande L dans le milieu urbain
This Ph. D. Thesis research work is dedicated to the development of polarimetric and interferometric remote sensing methods. Synthetic aperture radar interferometry estimates the topography of the observed scene or his deformations. Interferometric processings are implemented to derive displacement field. SAR Polarimetry study the interactions between the electromagnetic wave and the scene to characterize the scatterers. Two parametrization model of the target scattering vector are analyzed : the alpha/beta model and the TSVM. Next, we propose to model the texture parameter by a Fisher distribution. Under the scalar product model assumption, we mathematically establish the covariance matrix distribution and we propose to implement this new distribution in a hierarchical segmentation algorithm. All the proposed methods are applied on C-band interferometric SAR data over glaciers and on L-band polarimetric SAR data over urban areas

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Bombrun, Lionel. "Développement d'outils et de méthodes de télédétection spatiale optique et radar nécessaires à la haute résolution spatiale." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369350.

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Abstract:

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse est dédié au développement des méthodes en télédétection radar polarimétrique et interférométrique.

L'interférométrie radar à synthèse d'ouverture renseigne sur la topographie de la zone étudiée ou sur ses déformations. Nous mettons en place des traitements interférométriques pour obtenir un champ de déplacement au sol.

La polarimétrie radar étudie les interactions de l'onde électromagnétique avec le milieu étudié et nous informe sur les propriétés physiques des rétrodiffuseurs. Nous examinons en détail les deux modèles de paramétrisation des vecteurs de rétrodiffusion : le modèle alpha/beta et le modèle TSVM. Nous proposons ensuite d'utiliser la distribution de Fisher pour modéliser la texture dans les images polarimétriques. En utilisant le modèle multiplicatif scalaire, nous dérivons l'expression littérale de la distribution de la matrice de cohérence et nous proposons d'implémenter cette nouvelle distribution dans un algorithme de segmentation hiérarchique.

Les différentes méthodes proposées durant cette thèse ont été appliquées sur des données interférométriques en bande C sur les glaciers et sur des données polarimétriques en bande L dans le milieu urbain.

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Martin, Patrick. "Hétérogénéité optique et minéralogique des surfaces planétaires par étude spectrale : région de Tharsis (Mars) et bassin d'impact Humorum (Lune)." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30295.

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Ce travail, basé sur la théorie de la spectroscopie de réflectance, comporte un premier volet d'étude sur les propriétés optiques, minéralogiques, et thermophysiques de la surface martienne (région de Tharsis), en relation avec les processus d'altération et la proportion de roches crustales exposées, et un second ayant trait à l'étude optique, physico-chimique, et géologique de la surface lunaire dans la région du bassin d'impact humorum. Dans le cas de mars, environ 1500 spectres ont été analysés dans le domaine 0. 8-1. 05 micron (résolution spectrale r=600) lors de l'opposition de 1990, à partir de mesures hyperspectrales effectuées par le spectrographe intégral de champ tigre. Les données, couvrant la région volcanique de Tharsis a une résolution spatiale de 200-250 km, donnent accès à une information détaillée concernant la minéralogie ferrique et ferreuse de sols martiens non documentes ou faiblement documentes. Les signatures spectrales présentent des caractéristiques d'absorption se distribuant dans 3 domaines de longueur d'onde: 0. 85-0. 89 micron, 0. 90-0. 94 micron, et 0. 95-1. 0 micron. Combines a des analyses de données de laboratoire, les résultats issus d'une modélisation par mélanges spectraux révèlent qu'environ 90% des terrains considérés peuvent être expliqués par des combinaisons variées de minéraux de type clinopyroxène et de type hématite, les 10% restant représentant des variations spectrales plus subtiles. Des caractéristiques ferriques et ferreuses sont présentes dans les spectres de la plupart des régions brillantes et sombres, pour des unités de surface d'environ 250 km x 250 km. De plus, des associations inhabituelles de propriétés spectrales sont mises en évidence, fournissant des arguments en faveur d'une hétérogénéité de composition des sols. Ces hétérogénéité s seraient contrôlées par des mélanges variables de minéraux de type hématite, par des assemblages hématite-pyroxène, et/ou par des phases variées de pyroxènes. Les relations entre propriétés spectrales et thermiques semblent être plus complexes que la distribution bimodale classique proposée lors de travaux antérieurs, avec des caractéristiques ferriques et ferreuses reliées à l'inertie thermique mais de manière non systématique, des régions échappant à la tendance générale observée. Dans la deuxième partie, une mosaïque à haute résolution spatiale (340 m) de la région lunaire de mare humorum a été produite à partir des données multispectrales acquises en 1994 dans les cinq canaux de la camera uv/visible de la sonde spatiale Clémentine (0. 40, 0. 75, 0. 90, 0. 95, et 1 micron). Plusieurs analyses spectrales ont permis de caractériser et de contraindre la composition chimique (teneur en fer, en titane) de la région et d'effectuer une première estimation de la minéralogie et de la maturité de la surface, sur la base des propriétés spectroscopiques. De plus, le couplage des résultats d'une modélisation par mélanges spectraux avec l'information géomorphologique et topographique de la région a conduit à déduire des implications sur la mise en place des différents types d'unités de mers et de continents, sur les contaminations de matériaux au sein de ces unités, ainsi que sur les variations stratigraphiques crustales liées a la formation du bassin d'impact.

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Bécu, Guislain Louis. "Contribution à la vérification des observations spatiales de la couleur de l'océan à l'aide du réseau de radiomètres optiques SIMBADA." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/50376-2004-7-8.pdf.

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Abstract:

Nous présentons un réseau de radiomètres optiques de terrain, appelés SIMBADA (Satellite Intercomparison for Marine Biology and Aerosol Determination - Advanced version), destinés à la vérification des observations spatiales de la couleur de l'océan. Le SIMBADA réalise en mer des mesures in situ des trois paramètres indispensables à cette vérification : l'épaisseur optique en aérosol, le modèle d'aérosols, ainsi que la réflectance marine. Le radiomètre, portable et autonome, emegistre un signal optique selon onze canaux (de 350 à 870 nm), et mesure l'épaisseur optique en aérosols et la réflectance marine de manière quasi-simultanée grâce à deux gains électroniques. D'autre part, il s'affranchit de la réflexion parasite de la luminance du ciel sur la surface par polarisation. Nous présenterons d'abord l'instrument de manière détaillée, ainsi que le travail réalisé sur la détermination des coefficients d'étalonnage avec l'estimation d'une dérive temporelle et l'utilisation simultanée des étalons solaire et photométrique. Ensuite, nous présenterons deux améliorations apportées à l'algorithme de traitement des données: la première concerne l'estimation du modèle d'aérosols à partir de la variation spectrale de leur épaiseur optique, et la deuxième concerne une correction appliquée aux mesures de réflectance marine pour les corriger de la perturbation éventuelle de petits moutons d'écume. Enfin, nous présenterons la base de données (2300 mesures) réalisée avec la mise en réseau d'une vingtaine de SIMBADA pendant trois ans
Nous avons comparé les mesures SIMBADA avec d'autres mesures in situ, réalisées par trois autres instruments de terrain reconnus. La première comparaison a montré que le SIMBADA et le système de photomètre/radiomètre SMSR/SPMR s'accordent à 6% sur l'estimation de l'éclairement descendant et que les deux instruments estiment la réflectance marine avec une erreur de 10 à 20% entre 410 et 560 nm, et de 60 à 80% au-delà; la deuxième a montré que le SIMBADA et le photomètre solaire MicroTops mesurent l'épaisseur optique en aérosols avec une précision de 0. 02 en valeur absolue; enfin, la troisième a montré que le SIMBADA et le spectroradiomètre TriOS s'accordent à 3% (9% pour les grandes élevations solaires) sur l'estimation de l'éclairement descendant, et que les deux instruments estiment la réflectance marine avec une erreur de 10 à 15% entre 410 et 560 nm, et de 20 à 35% au-delà. Ces différentes analyses ont permis de montrer que le SIMBADA réalise ses mesures avec une précision de 0. 001 en termes de réflectance à 443 nm, ce qui est inférieur aux exigences (0. 002 à 443 nm). Enfin, la base de données SIMBADA a été utilisée pour vérifier les observations spatiales de la couleur de l'océan réalisées par les capteurs MERlS/ENVISAT et POLDER-2/ADEOS-2, en estimant leurs erreurs sur l'estimation de la réflectance marine, puis en les comparant aux exigences de l'observation spatiale de la couleur de l'océan (0. 002 en termes de réflectance marine au-dessus de la surface à 443 nm). La comparaison SIMBADA/MERlS a révélé une erreur assez importante sur les réflectances marines dérivées de MERlS après correction atmosphérique (RMS de 0. 008 à 443 nm). La comparaison SIMBADA/POLDER-2 a révélé une erreur moins importante sur les réflectances marines dérivées de POLDER-2 après correction atmosphérique (RMS inférieur à 0. 004 à 443 nm)
D'autre part, une analyse plus détaillée a été réalisée sur la vérification des données MERlS. Premièrement, les erreurs sur l'estimation de l'épaisseur optique en aérosols et du modèle d'aérosols dérivés de :MERlS sont assez élevées. Deuxièmement, l'erreur sur l'estimation de la réflectance marine croît aux courtes longueurs d'onde utilisées pour la couleur de l'océan, et est sans doute attribuable à la précision des codes de transfert radiatif utilisés et au choix des modèles d'aérosols utilisés. Aucun paramètre géophysique ou climatique (vitesse du vent, élévation solaire, latitude,. . . ) ne semble être corrélé à cette erreur. Par ailleurs, on améliore l'estimation de la réflectance marine en appliquant aux données un critère de qualité (flag :MERlSPCD_1_13) : le RMS passe dans ce cas à 0. 005 à 443 nm. Toutefois, ce critère semble diminuer d'un facteur deux le nombre de pixels déclarés valides. Enfin, l'impact des erreurs de correction atmosphérique sur l'estimation de la concentration en chlorophylle a été évaluée en appliquant le même algorithme bio-optique (OC4v4) aux réf1ectances marines issues de MERIS et de SIMBADA. La précision estimée est de 60% (30% lorsque le flag MERlS PCD_l_13 est appliqué), chiffre auquel il convient d'ajouter la variabilté naturelle de l'algorithme géophysique

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Yaacoub, Rouba. "Résonance optique par effet tunnel en optique atmosphérique : application aux observations par satellite des gouttelettes de nuages." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1R001.

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Abstract:

L'interaction de la lumière avec un diffuseur homogène diélectrique sphérique (par exemple une gouttelette d'eau) de caractéristiques connues (diamètre, indice optique) est traité, en optique atmosphérique, par la théorie de Mie. Cette théorie sert aussi en télédétection pour calculer les propriétés physiques des diffuseurs (problème inverse). Des études récentes ont suggéré fortement qu'un effet tunnel pourrait être important en optique atmosphérique. Une manifestation de cet effet tunnel est la gloire atmosphérique qui est l'irisation circulaire qui se forme autour de l'ombre projetée d'un objet sur un nuage de gouttelettes d'eau. Précisément, la lumière pénètre par effet tunnel dans la gouttelette d'eau et excite résonances aiguës. Selon ces études, la théorie de Mie, telle qu'utilisée en optique atmosphérique, semble négliger ces effets. Nous avons désigné ces resonances par l'acronyme TOR (en anglais: Tunneling Optical Resonance). Dans cette thèse, nous montrons que les TOR peuvent être identifié en utilisant l'équation de Shrödinger à une dimension en introduisant une énergie potentielle effective qui caractérise l'interaction lumière-gouttelette et qui dépend de l'indice optique du diamètre de la gouttelette et de l'énergie incidente. Le premier objectif de cette thèse est d'identifier le concept de l'effet tunnel et montrer la nécessité de l'introduire dans la théorie de Mie. Afin d'atteindre cet objectif, une nouvelle méthode (méthode de la matrice de transfert -- TMM) est développée pour prendre en considération les TOR et identifier les conditions pour lesquelles TOR se produisent. Le deuxième objectif est de comparer cette méthode à celle de la théorie de Mie et d'illustrer les différences entre eux. Nos résultats montrent la similarité entre les deux méthodes en l'absence de TOR et un désaccord autrement. Cette étude est effectuée pour deux cas différents: (1) une seule gouttelette d'eau de diamètre bien déterminée et une énergie incidente précise; (2) une population de gouttelettes de nuage avec un intervalle de diamètres de 5 micron jusqu'à 30 microns pour les énergies incidentes des neuf canaux (de l'IR jusqu'à l'UV) du capteur POLDER. Pour les deux cas les sections efficaces (diffusion, extinction et absorption) et la distribution angulaire de l'intensité diffusée sont comparés en prenant compte les TOR et sans les considérer. Les résultats suggèrent un nouvel aspect pour l'interaction lumière-gouttelette en optique atmosphérique, ce qui pourrait affecter les algorithmes d'inversion en télédétection
The light interaction with a homogeneous dielectric spherical scatterer (e.g. cloud droplet) of known characteristics (diameter, optical index) is treated, in atmospheric optics, by the Mie's theory. This theory serves, also, in remote sensing to retrieve physical properties of scatterers (inverse problem). Recent studies have showed the importance of tunneling effects in atmospheric optics. They have attribute the implication of tunneling effects in the atmospheric glory which is the circular iridescence that form around the projected shadow of an object on a cloud of water droplets. Precisely, light can penetrate by tunneling into a droplet and produces sharp resonances. According to these studies, the Mie's theory , as used in atmospheric optic, seems to neglect such effects. We have called these resonances by the acronym TOR (Tunneling Optical Resonance). In this thesis, we show that TOR can be solved using a one-dimensional Schrödinger equation with an effective potential energy that characterizes the light-droplet interaction and that depends on the refractive index, diameter of the droplet and the incident light's energy. The first main purpose of this thesis is to identify the concept of tunneling and the necessity to introduce it in the Mie's theory. In order to reach this goal, a new method (called transfer matrix method -- TMM) is developed that takes into account the TOR, and allows the identification of the conditions for which TOR occur. The second main purpose, is to compare this method to the Mie's theory and illustrates the differences between them. Our findings show the similarity of the two methods in the case of non-TOR occurrences and disagreement otherwise. This study is performed upon two different cases: (1) a single droplet with a specific diameter and incident energy; (2) a cloud droplet population with a range of diameters from 5 microns to 30 micron for the incident energies of the nine channels (from IR to UV) of the POLDER sensor. For both (1) and (2), cross sections (scattering, extinction and absorption) and the angular distributions of ²the scattered intensity are compared when taking into account the TOR and without considering them. The results are promising and presents a new aspect for addressing light-droplet interaction in atmospheric optics that may affect the inversion problem treatments in remote sensing

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Yaacoub, Rouba. "Résonance optique par effet tunnel en optique atmosphérique : application aux observations par satellite des gouttelettes de nuages." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2020. http://www.theses.fr/2020LILUR001.

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Abstract:

L'interaction de la lumière avec un diffuseur homogène diélectrique sphérique (par exemple une gouttelette d'eau) de caractéristiques connues (diamètre, indice optique) est traité, en optique atmosphérique, par la théorie de Mie. Cette théorie sert aussi en télédétection pour calculer les propriétés physiques des diffuseurs (problème inverse). Des études récentes ont suggéré fortement qu'un effet tunnel pourrait être important en optique atmosphérique. Une manifestation de cet effet tunnel est la gloire atmosphérique qui est l'irisation circulaire qui se forme autour de l'ombre projetée d'un objet sur un nuage de gouttelettes d'eau. Précisément, la lumière pénètre par effet tunnel dans la gouttelette d'eau et excite résonances aiguës. Selon ces études, la théorie de Mie, telle qu'utilisée en optique atmosphérique, semble négliger ces effets. Nous avons désigné ces resonances par l'acronyme TOR (en anglais: Tunneling Optical Resonance). Dans cette thèse, nous montrons que les TOR peuvent être identifié en utilisant l'équation de Shrödinger à une dimension en introduisant une énergie potentielle effective qui caractérise l'interaction lumière-gouttelette et qui dépend de l'indice optique du diamètre de la gouttelette et de l'énergie incidente. Le premier objectif de cette thèse est d'identifier le concept de l'effet tunnel et montrer la nécessité de l'introduire dans la théorie de Mie. Afin d'atteindre cet objectif, une nouvelle méthode (méthode de la matrice de transfert -- TMM) est développée pour prendre en considération les TOR et identifier les conditions pour lesquelles TOR se produisent. Le deuxième objectif est de comparer cette méthode à celle de la théorie de Mie et d'illustrer les différences entre eux. Nos résultats montrent la similarité entre les deux méthodes en l'absence de TOR et un désaccord autrement. Cette étude est effectuée pour deux cas différents: (1) une seule gouttelette d'eau de diamètre bien déterminée et une énergie incidente précise; (2) une population de gouttelettes de nuage avec un intervalle de diamètres de 5 micron jusqu'à 30 microns pour les énergies incidentes des neuf canaux (de l'IR jusqu'à l'UV) du capteur POLDER. Pour les deux cas les sections efficaces (diffusion, extinction et absorption) et la distribution angulaire de l'intensité diffusée sont comparés en prenant compte les TOR et sans les considérer. Les résultats suggèrent un nouvel aspect pour l'interaction lumière-gouttelette en optique atmosphérique, ce qui pourrait affecter les algorithmes d'inversion en télédétection
The light interaction with a homogeneous dielectric spherical scatterer (e.g. cloud droplet) of known characteristics (diameter, optical index) is treated, in atmospheric optics, by the Mie's theory. This theory serves, also, in remote sensing to retrieve physical properties of scatterers (inverse problem). Recent studies have showed the importance of tunneling effects in atmospheric optics. They have attribute the implication of tunneling effects in the atmospheric glory which is the circular iridescence that form around the projected shadow of an object on a cloud of water droplets. Precisely, light can penetrate by tunneling into a droplet and produces sharp resonances. According to these studies, the Mie's theory , as used in atmospheric optic, seems to neglect such effects. We have called these resonances by the acronym TOR (Tunneling Optical Resonance). In this thesis, we show that TOR can be solved using a one-dimensional Schrödinger equation with an effective potential energy that characterizes the light-droplet interaction and that depends on the refractive index, diameter of the droplet and the incident light's energy. The first main purpose of this thesis is to identify the concept of tunneling and the necessity to introduce it in the Mie's theory. In order to reach this goal, a new method (called transfer matrix method -- TMM) is developed that takes into account the TOR, and allows the identification of the conditions for which TOR occur. The second main purpose, is to compare this method to the Mie's theory and illustrates the differences between them. Our findings show the similarity of the two methods in the case of non-TOR occurrences and disagreement otherwise. This study is performed upon two different cases: (1) a single droplet with a specific diameter and incident energy; (2) a cloud droplet population with a range of diameters from 5 microns to 30 micron for the incident energies of the nine channels (from IR to UV) of the POLDER sensor. For both (1) and (2), cross sections (scattering, extinction and absorption) and the angular distributions of ²the scattered intensity are compared when taking into account the TOR and without considering them. The results are promising and presents a new aspect for addressing light-droplet interaction in atmospheric optics that may affect the inversion problem treatments in remote sensing

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Delvit, Jean-Marc. "Évaluation de la résolution d'un instrument optique par une méthode neuronale : application à une image quelconque de télédétection." Toulouse, ENSAE, 2003. http://www.theses.fr/2003ESAE0010.

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La connaissance de la résolution d’un instrument permet de comparer les caractéristiques de plusieurs imageurs, coopératifs ou non et d’améliorer en terme de qualité les images issues de ces instruments. Mais, le terme de résolution reste assez vague et a été l'objet de nombreuses déﬁnitions. La résolution est ce qui caractérise la capacité d’un système imageur à fournir une image dans laquelle on pourra distinguer des détails plus ou moins petits. Nous déﬁnissons comme résolution le triplet {échantillonnage, bruit, Fonction de Transfert de Modulation} Nous proposons, dans ce travail, d’évaluer la Fonction de transfert de modulation (FTM) et le bruit pour un pas d’échantillonnage donné à partir d’une image quelconque sans utiliser d’image de référence. Il faut remarquer que deux images quelconques auront a priori deux résolutions différentes, donc deux triplets différents, mais aussi deux paysages différents. C’est un des problèmes majeurs de cette étude, problème qui nécessite de modéliser un paysage quelconque. Les phénomènes à modéliser sont complexes et noué-linéaires ; pour ces raisons, nous avons choisi d’utiliser des réseaux de neurones artiﬁciels (RNA). En effet, les RNA sont des modèles non linéaires simples, comportant peu de paramètres. Ils sont en plus d’excellents interpolateurs. En pratique, il s’agit dans un premier temps de trier les images selon leur type de paysage. Des paysages très structurés (urbains) sont utiles pour estimer la FTM et des paysages peu structurés (ruraux) sont utiles pour estimer le bruit. Ensuite, il est essentiel de caractériser chacune des composantes du triplet. Le RNA apprend à associer, grâce à des images connues, la caractérisation de chacune des composantes du triplet à la résolution de l’image considérée. Cette caractérisation est une étape essentielle au bon fonctionnement de la méthode. Il s’agit de trouver des paramètres pertinents pour l’estimation du triplet résolution. Pour cela, nous utilisons une caractérisation du paysage, certaines propriétés fréquentielles des images ainsi que des propriétés issues de l'analyse des images en paquets d’ondelettes. Enﬁn, le RNA peut être utilisé de manière autonome sur des images inconnues pour estimer leur triplet résolution. Le résultat est une estimation de la FTM avec des erreurs moyennes de 5% et une estimation de bruit avec des erreurs de l’ordre du 1/4 de pas de quantiﬁcation (sur l'écart type du bruit) pour des images codées sur 8 bits.

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Kacenelenbogen-Tilot, Meloë. "Application de la télédétection spatiale à la surveillance de la pollution en aérosols." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10012/document.

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Les mesures satellitaires d'épaisseur optique en aérosols (AOT) conviennent à la surveillance globale journalière du contenu atmosphérique en particules. L'objectif de notre étude a été d'évaluer la capacité satellitaire à estimer la pollution en aérosols en termes de catégories de qualité de l'air. Ces dernières sont définies grâce aux mesures de concentration massique des particules de rayon aérodynamique inférieur à 2.5 µm au sol (PM2.5). Nous avons d'abord utilisé les mesures photométriques du réseau AERONET/PHOTONS pour caractériser les propriétés optiques et microphysiques des aérosols en Europe de l'Ouest et leur influence possible sur la relation entre PM2.5 et AOT. La comparaison des mesures d'AOT restituées par différents radiomètres satellitaires (principalement POLDER) aux mesures de PM2.5 au-dessus de la France a permis, non seulement de définir une relation statistique directe entre ces deux types de mesures mais aussi d'élaborer un seuil d'AOT satellitaire (égal à 0.17) au-dessus duquel la pollution peut être qualifiée de «Modérée» d'avril à octobre 2003, 2005 et 2006. Nous avons enfin estimé la masse en particules au sol à partir de la mesure d'AOT satellitaire et l'information de distribution verticale des particules, d'une part, simulée par le modèle de chimie-transport CHIMERE et d'autre part, mesurée par le LIDAR spatial CALIOP. Alors que le modèle CHIMERE n'améliore pas significativement la corrélation entre mesures d'AOT satellitaires et de PM2.5, l'utilisation des profils restitués par CALIOP montre l'importance de prendre en compte la distribution verticale des aérosols dans l'élaboration d'un produit satellitaire de qualité de l'air
Satellite measurements of aerosol optical thickness (AOT) are weil suited for global daily monitoring of atmospheric particle load. The goal of this study is to evaluate the satellite's capability to monitor aerosol pollution in terms of air quality categories. Those last ones are defined using the particulate mass concentration concerning particles smaller than about 2.5 ,um in aerodynamic diameter (PM2.5). We have first used the photometric meàsurements provided by the AERONET/PHOTONS network to characterise the optical and microphysical properties of aerosols over Western Europe and their possible impact on the relationship between PM2.5 and AOT measurements. The comparison between AOT measurements derived from different satellite radiometers (mostly POLDER) and PM2.5 measurements over France has allowed us the definition of a statistical relationship between those two measurements. Thanks to this relationship, we have elaborated a threshold of satellite AOT measurements (0.17) over which pollution can be qualified as « Moderate» from April to October 2003,2005 and 2006. We have finally assessed particulate mass at the ground using satellite AOT measurements and vertical distribution of aerosols simulated by the CHIMERE chemistrytransport model on the one hand and on the other, measured by CALIOP spatial LIDAR. While the CHI MERE model has not improved significantly the correlation between satellite AOT and PM2.5 measurements, the use of profiles derived from CALIOP has shown the importance of taking into consideration the vertical distribution of aerosols in the elaboration of a satellite air quality product

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Oumbe, Ndeffotsing Armel Bertrand. "Exploitation des nouvelles capacités d'observation de la terre pour évaluer le rayonnement solaire incident au sol." Paris, ENMP, 2009. http://www.theses.fr/2009ENMP1662.

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Peu de stations au sol mesurent l’éclairement et des méthodes ont été développées pour l’´evaluer `a partir d’images prises par des satellites g´eostationnaires ou en orbite polaire. Dans les m´ethodes actuelles, dites inverses, le signal per¸cu par le satellite est invers´e pour d´eriver le rayonnement au sol. Il est estim´e de mani`ere g´en´erale que les limites des m´ethodes inverses sont certainement atteintes en terme de pr´ecision. En cons´equence, une nouvelle voie, bas´ee sur la modelisation directe de la propagation du rayonnement solaire dans l’atmosph`ere, est explor´ee. Dans cette th`ese, nous concevons une nouvelle m´ethode -dite Heliosat-4- bas´ee sur le code de transfert radiatif libRadtran et tirant profit des produits de meilleure qualit´e, extraits des nouvelles capacit´es d’observation de la terre. Dans cet objectif, nous avons • par une analyse de sensibilit´e, ´etabli les entr´ees n´ecessaires pour toute m´ethode bas´ee sur un code de transfert radiatif, • ´etabli que l’´eclairement au sol pour une atmosph`ere nuageuse peut ˆetre consid´er´e comme ´egal au produit de l’´eclairement obtenu par ciel-clair et d’une fonction de l’extinction due aux nuages et de la contribution de la réflectance du sol, • mis en oeuvre des approximations de l'équation de transfert radiatif pour des atmosphères claire ou nuageuse, permettant des calculs rapides. Heliosat-4 est affranchi des paramètres empiriques, facile à implémenter et fournit simultanément les composantes directe, diffuse et la distribution spectrale de l’éclairement. Ces caractéristiques, bien que n´ecessaires pour diff´erentes applications, sont rarement fournies. Les premiers r´esultats de la validation de cette nouvelle m´ethode avec les mesures sol sont prometteurs : les performances observées sont proches de celles des méthodes actuelles
The surface solar irradiance (SSI) is seldom measured and several methods have been developed for its assessment from images taken by geostationary or polar-orbiting satellites. In current methods, so-called inverse, the signal received by the satellite is inverted to derive the radiation on the ground. It is felt that as a whole, limits of such methods are presently reached in terms of accuracy. Consequently, a new paradigm is studied based on a direct modeling of propagation of solar radiation through the atmosphere. In this thesis, we design a new method -called Heliosat-4- based on the radiative transfer model libRadtran; it benefits from advanced products derived from recent earth observation missions. For this purpose, we • establish by the means of a sensivity analysis, the necessary inputs of any method based on radiative transfer model, • establish that SSI for a cloudy atmosphere can be considered as equal to the product of the SSI obtained under clear-sky and a function of the cloud extinction and ground albedo contribution, • implement approximations of radiative transfer equation, for clear and cloudy atmosphere, allowing rapid calculations. Heliosat-4 is free from empirical parameters, easy to implement and deliver simultaneously direct, diffuse components and spectral distribution of irradiance. These characteristics, while necessary for various applications, are rarely provided. The first results of the validation of the new method with ground measurements are encouraging: observed performances are similar to those of current methods.

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Lacaze, Roselyne. "Restitution des paramètres des surfaces continentales utiles à l'étude du climat à partir des observations multiangulaires de la télédétection optique." Toulouse 3, 1999. http://www.theses.fr/1999TOU30254.

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Despan, Daniela. "Modèles théoriques et mesures de la diffusion du rayonnement électromagnétique dans le domaine optique et radar par des sols avec des surfaces lisses et rugueuses." Marne-la-Vallée, 1999. http://www.theses.fr/1999MARN0052.

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Abstract:

Dans la premiere partie de la these un modele theorique original pour l'influence de la rugosite sur les proprietes de reflectance bidirectionnelle optique des sols est propose et valide par des mesures dans le laboratoire sur des surfaces aleatoires avec statistique rigoureusement controlee et connue. Nous indiquons comment des lois d'invariance affine peuvent etre exploitee dans la quantification des proprietes de reflectance des surfaces naturelles. Il est suffisant de simuler ces proprietes pour un nombre restreint mais representatif de profiles canoniques. Cette methode pourrait constituer un outil puissant de classification et caracterisation geomorphologique des surfaces naturelles a partir de leurs proprietes de reflectance. La deuxieme partie est consacree a l'analyse de la liaison entre le profil d'humidite d'un sol, la rugosite de surface et la phase du signal radar retrodiffuse. Dans le cas des surfaces lisses une relation deterministe est trouvee theoriquement et verifiee experimentalement, entre la phase et les valeurs du taux d'humidite et du gradient de taux d'humidite dans les couches superieures du sol. Nous montrons l'importance de la non-homogeneite du profil d'humidite pour la valeur de la phase du champ retrodiffuse. Dans le cas des surfaces rugueuses la phase est une variable aleatoire et nous etudions sa statistique. Nous introduisons le modele des ondes elementaires independantes qui montre que l'origine de la decorrelation dans la situation experimentale analysee est la diffusion dans le volume. Nous analysons des donnees experimentales de retrodiffusion radar sur des echantillons de sols de surfaces rugueuses avec differents parametres de rugosite et differents profils d'humidite, et nous trouvons un accord qualitatif avec nos approches theoriques. Les resultats obtenus offrent la possibilite des etudes conjointes et synergiques de caracterisation des surfaces des sols. Nous discutons comment la complementarite des methodes optiques et radar peut etre exploitee pour l'extraction de l'information sur le profil de rugosite et sur la distribution d'humidite dans les couches superieures du sol

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Bernard, Emilien. "Développement de méthodes avancées pour l'exploitation quantitative du radiomètre visible infrarouge SEVIRI à bord de MSG : application à la caractérisation des aérosols atmosphériques et de la turbidité marine." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066123.

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Abstract:

L'évolution temporelle et spatiale des aérosols est une des grandes inconnues dans l'étude du climat et de la santé. La télédétection est un outil indispensable pour répondre à ces questions. La thèse traite principalement de la validation d'une chaîne de traitement pour la détection des aérosols à partir des données du capteur SEVIRI à bord de MSG à 0. 6μm. Une validation intensive est faite sur la zone Europe à partir d'une année de donnée en comparant avec les inversions faites depuis le réseau AERONET. On démontre la bonne corrélation avec AERONET ainsi que la bonne cohérence avec le capteur satellitaire MODIS. Afin de mieux comprendre les biais persistants, une étude de l'AOT est réalisée en fonction des différents paramètres angulaires, de la réflectance de surface et du temps qui abouti à des recommandations pour l'utilisation du produit aérosol. Ensuite, nous démontrons les capacités du capteur et de la chaîne de traitement à observer le cycle diurne des aérosols. L'avantage de la grande fréquence temporelle permet également de réaliser des niveaux 3 avec une bonne représentativité. Les données de SEVIRI ont servi à une étude exploratoire sur la détection de la turbidité marine en eaux côtières en Mer du Nord. Un effort particulier a été apporté aux corrections atmosphériques pour estimer au mieux le faible signal marin. La réflectance marine retrouvée a été comparée avec le capteur ENVISAT/MERIS et une bonne cohérence est trouvée. La conversion de ces réflectances en matière en suspension se fait par une relation semi-empirique. Une bonne corrélation entre ces restitutions et les mesures in-situ est trouvée, permettant d'observer un cycle diurne des sédiments.

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Fayard, Franck. "Génération de MNT d'une zone montagneuse par radargrammétrie et approche multi-fenêtre." Rennes, INSA, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00820847.

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Abstract:

L'imagerie par Radar à Synthèse d'Ouverture (ROS) offre de nombreux axes de recherche en télédétection, dont l'obtention de Modèles Numériques de Terrain (MNT) à partir de couples d'images ROS stéréoscopiques : la radargrammétrie. La radargrammétrie se découpe en plusieurs étapes : géométrie de la prise de vue, mise en correspondance (ou appariement) par corrélation puis reconstruction géométrique par résolution des équations de localisation multi-scènes. De plus, un filtrage du speckle (bruit propre aux images radar) et un traitement pyramidal permettent de réduire les erreurs d'appariement. Sur la zone étudiée, ces méthodes génèrent un MNT satisfaisant mais encore imprécis. Nous proposons alors une nouvelle méthode, qui consiste à utiliser des fenêtres de corrélation de tailles différentes : l'approche multi-fenêtre. Nous montrons que cette technique permet de fiabiliser l'appariement et d'améliorer les résultats de reconstruction altimétrique
Synthetic Aperture Radar (SAR) imagery offers many ways of research in remote sensing, including Digital Elevation Models (DEM) generation from pairs of stereoscopic SAR images: the radargrammetry. Radargrammetry is divided into several steps: viewing geometry, image matching by correlation and geometric reconstruction solving 3D stereo intersection equations. Moreover, speckle (particular noise in radar images) filtering and using a pyramidal scheme can reduce matching errors. In the study area, these methods generate a quite good DEM but not enough accurate. So, we propose a new method, using different correlation windows sizes: the multi-window approach. This technique allows to make a reliable matching and to improve the reconstruction results accuracy

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Martin, Emmanuel. "Dart : modèle 3D multispectral et inversion d’images optique de satellite : application aux couverts forestiers." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30269.

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Abstract:

En télédétection optique, les modèles de transfert radiatif (T-R) ont pour but de simuler la mesure radiométrique des capteurs spatiaux qui observent le système "Terre - Atmosphère". La modélisation des mesures de couverts végétaux est en général limitée au niveau de la représentation du paysage et du T-R associé. Cette thèse a permis de transformer le modèle 3-D de T-R DART (brevet : PCT/FR 02/01181) en un modèle multispectral simulant les images de télédétection optique (thermique inclus) de tout paysage urbain et naturel, avec relief et atmosphère, pour tout capteur spatial/aéroporté. Ce nouveau modèle a été validé par comparaison avec d'autres modèles (expérience RAMI-3, Centre Commun de Recherche, Italie) et avec des mesures in situ et aéroportées (République Tchèque). In fine, une méthode d'inversion a été développée. Elle a permis d'utiliser DART pour évaluer l'impact de la modélisation sur l'extraction du LAI d'une forêt de conifères avec des images hyperspectrales THR
In optical remote sensing, radiative transfer (R-T) models aim to simulate radiometric measurement of spatial sensors that spot “Landscape-Atmosphere” system. The modeling of vegetation canopies measurements is generally limited to landscape representation and R-T modeling. This thesis allowed transforming a 3-D R-T model DART (patent : PCT/FR 02/01181) to multispectral model simulating optical remote sensing images (thermal infrared included) of any natural and urban landscape with relief and atmosphere for any spatial/airborne sensor. This new model was validated by models intercomparison (RAMI-3 experience, Joint Research Centre, Italy) and with in situ and airborne measurements (Czech Republic). In fine, an inversion method was developed. It allowed using DART for evaluating the modeling impact on LAI estimation of coniferous forest using hyperspectral VHR images

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Ferraris, Vinicius. "Détection de changement par fusion d'images de télédétection de résolutions et modalités différentes." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/24107/1/Ferraris_Vinicius.pdf.

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Abstract:

La détection de changements dans une scène est l’un des problèmes les plus complexes en télédétection. Il s’agit de détecter des modifications survenues dans une zone géographique donnée par comparaison d’images de cette zone acquises à différents instants. La comparaison est facilitée lorsque les images sont issues du même type de capteur c’est-à-dire correspondent à la même modalité (le plus souvent optique multi-bandes) et possèdent des résolutions spatiales et spectrales identiques. Les techniques de détection de changements non supervisées sont, pour la plupart, conçues spécifiquement pour ce scénario. Il est, dans ce cas, possible de comparer directement les images en calculant la différence de pixels homologues, c’est-à-dire correspondant au même emplacement au sol. Cependant, dans certains cas spécifiques tels que les situations d’urgence, les missions ponctuelles, la défense et la sécurité, il peut s’avérer nécessaire d’exploiter des images de modalités et de résolutions différentes. Cette hétérogénéité dans les images traitées introduit des problèmes supplémentaires pour la mise en œuvre de la détection de changements. Ces problèmes ne sont pas traités par la plupart des méthodes de l’état de l’art. Lorsque la modalité est identique mais les résolutions différentes, il est possible de se ramener au scénario favorable en appliquant des prétraitements tels que des opérations de rééchantillonnage destinées à atteindre les mêmes résolutions spatiales et spectrales. Néanmoins, ces prétraitements peuvent conduire à une perte d’informations pertinentes pour la détection de changements. En particulier, ils sont appliqués indépendamment sur les deux images et donc ne tiennent pas compte des relations fortes existant entre les deux images. L’objectif de cette thèse est de développer des méthodes de détection de changements qui exploitent au mieux l’information contenue dans une paire d’images observées, sans condition sur leur modalité et leurs résolutions spatiale et spectrale. Les restrictions classiquement imposées dans l’état de l’art sont levées grâce à une approche utilisant la fusion des deux images observées. La première stratégie proposée s’applique au cas d’images de modalités identiques mais de résolutions différentes. Elle se décompose en trois étapes. La première étape consiste à fusionner les deux images observées ce qui conduit à une image de la scène à haute résolution portant l’information des changements éventuels. La deuxième étape réalise la prédiction de deux images non observées possédant des résolutions identiques à celles des images observées par dégradation spatiale et spectrale de l’image fusionnée. Enfin, la troisième étape consiste en une détection de changements classique entre images observées et prédites de mêmes résolutions. Une deuxième stratégie modélise les images observées comme des versions dégradées de deux images non observées caractérisées par des résolutions spectrales et spatiales identiques et élevées. Elle met en œuvre une étape de fusion robuste qui exploite un a priori de parcimonie des changements observés. Enfin, le principe de la fusion est étendu à des images de modalités différentes. Dans ce cas où les pixels ne sont pas directement comparables, car correspondant à des grandeurs physiques différentes, la comparaison est réalisée dans un domaine transformé. Les deux images sont représentées par des combinaisons linéaires parcimonieuses des éléments de deux dictionnaires couplés, appris à partir des données. La détection de changements est réalisée à partir de l’estimation d’un code couplé sous condition de parcimonie spatiale de la différence des codes estimés pour chaque image. L’expérimentation de ces différentes méthodes, conduite sur des changements simulés de manière réaliste ou sur des changements réels, démontre les avantages des méthodes développées et plus généralement de l’apport de la fusion pour la détection de changements

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Dumas, Arnaud. "Apport des photodiodes à avalanche HgCdTe pour la télédétection du CO2 atmosphérique par lidar DIAL à 2 micromètres." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX105.

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Abstract:

L’infrarouge proche (1.5-2μm) ou SWIR (Short Wavelength Infrared) est une région particulièrement adaptée à la mesure de gaz à effet de serre par lidar à absorption différen- tielle (DIAL). En effet, (i) cet intervalle spectral contient des raies d’absorption intenses pour les principaux gaz à effet de serre (CO2, CH4, H2O, etc.) (ii) le taux d’extinction lors de la propagation du faisceau laser y est faible (iii) c’est une région spectrale dite en sécurité oculaire. Bien qu’abordée avec les moyens existants (détection hétérodyne), la mesure DIAL dans le SWIR a longtemps souffert de l’absence de photo-détecteurs ultra-sensibles. Les développements récents (années 2000) portant sur les photodiodes à avalanche (APD) HgCdTe ont changé la donne. En effet, ces dernières présentent de remarquables qualités d’amplification car elles allient trois propriétés fondamentales : un faible excès de bruit, un très faible courant d’obscurité et des gains importants. De telles propriétés sont essentielles pour les applications reposant sur la détection de très faibles signaux et en particulier le lidar.Dans cette thèse, nous analysons les performances d’un détecteur monopixel (200 μm) à base d’APD HgCdTe (conçu sur mesure par le CEA-LETI) dans le cadre de mesures expérimentales de la concentration de CO2 atmosphérique par lidar DIAL. L’émetteur laser est également un prototype, précédemment développé au Laboratoire de Météoro- logie Dynamique. Il produit alternativement des impulsions de 10 mJ à deux fréquences contrôlées dans la plage 2050-2054nm, le tout à une fréquence de répétition de 2kHz. Grâce à l’association de ces deux technologies de pointe nous avons pu effectuer les pre- mières mesures DIAL utilisant la technologie HgCdTe APD.Les expériences menées nous ont permis de confirmer le remarquable niveau de per- formances en sensibilité attendu (75 photons de bruit par temps caractéristique d’une bande passante de 20 MHz) et soulignent le potentiel futur d’un tel capteur pour toutes les applications faible flux dans le SWIR. Concernant les mesures DIAL, nous avons ob- tenu expérimentalement une précision relative de 10-20 % sur la concentration en CO2 pour une mesure dans la couche limite avec une résolution de 100 m - 4 s sur une portée de 1.5km. Par ailleurs, l’analyse fine de la réponse impulsionnelle de la photodiode à avalanche révèle une dégradation notable du long term settling time lorsqu’on la pola- rise. Ce phénomène contraint la plage d’utilisation du capteur, ce que nous discutons en tenant ce comportement du détecteur dans une simulation lidar
The Short Wavelength Infrared (SWIR) region (1.5-2 μm) is well adapted for diffe- rential absorption lidar technique (DIAL) for several reasons : (i) it covers absorption bands with suitable intensity for the main greenhouse gases (CO2, CH4, H2O, etc.) (ii) the extinction due to particles is low (iii) it belongs to the eye safe domain. However, one main drawback has long been the lack of efficient photodetectors for such frequencies. A major enhancement occurred in the early 2000s when it was understood that HgCdTe avalanche photodiodes (APD) present close to unity excess noise factor on top of high gain and very low dark current. These features make this technology an almost ideal amplifier, especially useful for ultra low flux applications such as lidar.In this thesis, we analyze the performances of a custom large diameter (200μm) monopixel HgCdTe-APD based detector (designed at CEA-LETI) in the framework of atmospheric CO2 measurements with the DIAL technique. The laser emitter, a custom solid-state Ho :YLF laser developed at the Laboratoire de Météorologie Dynamique, is tunable in the 2050-2054nm range and produces 10 mJ pulses at a repetition rate of 2kHz. This emitter is associated to a detection chain adapted to the HgCdTe APD based detector to provide the first atmospheric DIAL measurements using the HgCdTe APD technology.Experiments confirmed the outstanding sensitivity of the detector (75 noise photons per characteristic time given a 20MHz bandwidth) and highlight the huge potential of this technology for any application relying on low light flux detection in SWIR. With the system previously mentioned, we reach an precision of 10-20 % on CO2 mixing ratio for a time-space resolution of 100 m and 4 s for measurements in the atmospheric boundary layer. Regarding the detector impulse response, we have shown evidence of a negative influence of reverse bias on the long term settling time of the APD. This phenomenon limits the dynamic range of useful signals and contraints the DIAL system. Thanks to numerical simulation taking into account this behaviour, we derive numerically expected biases on DIAL measurements

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Nezry, Edmond. "Restauration de la réflectivité radar pour l'utilisation conjointe des images radar et optiques en télédétection." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30277.

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Abstract:

Ce travail a pour principal objectif la restauration de la reflectivite radar dans les images radar, de sorte que celles-ci puissent etre considerees comme des images reflectance et etre traitees ulterieurement a l'aide des methodes de traitement classiques utilisees pour les images optiques. La nature coherente des images radar implique une operation de filtrage du speckle. Le filtrage ne devant pas entrainer de degradation de la resolution, la texture, les structures, et les reponses des forts diffuseurs doivent simultanement etre preservees. La methode bayesienne d'estimation maximum a posteriori prend explicitement en compte les proprietes du speckle et des scenes naturelles. Pour des raisons experimentales et theoriques, nous avons choisi une loi gamma pour representer la reflectivite radar. Le probleme de la detection des structures est resolu a l'aide de detecteurs a taux de fausse alarme constant, le coefficient de variation et le detecteur rapport qui recoit dans ce but des ameliorations geometriques. Le processus de restauration complet permet de filtrer energiquement le speckle sans perte notable de resolution. Le nombre equivalent de vues apres filtrage s'avere suffisant pour traiter les images radar a l'aide de methodes de classification classiques. Les resultats montrent que les images radar peuvent etre utilisees avec succes en complementarite aux donnees optiques, en particulier pour le suivi de la deformation des regions tropicales

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Lahet, Florence. "Caractérisation optique d'eaux côtières mediterraneennes : mesure, modélisation et inversion des réflectances. Application aux observations satellitales." Toulon, 1999. http://www.theses.fr/1999TOUL0012.

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Abstract:

La détermination des paramètres de qualité de l'eau en zones côtières est abordée par des approches expérimentales et algorithmiques. L’aspect expérimental concerne la mesure du coefficient d'atténuation et de la reflectance. La méthode algorithmique est fondée sur une approche semi-analytique. Un modèle de reflectance a trois composantes, prenant en compte les effets optiques de la matière organique dissoute, du phytoplancton et des particules minérales est inverse afin d'estimer la concentration en chlorophylle a, chl, l'indice de réfraction des sédiments, m r, et le coefficient d'absorption de la matière organique dissoute a 440 nm, a y(440), a partir des spectres de reflectance et des concentrations en sédiments, c, mesurées sur site. La procédure d'inversion, consistant a minimiser la différence quadratique entre reflectances modélises et mesures, est appliquée a partir de données expérimentales collectes a l'embouchure de l'ebre. La méthode proposée est peu précise pour la détermination de chl. Les valeurs de m r et a y(440) sont comparables a celles disponibles dans la littérature et peu sensibles aux variations de chl. Une classification optique des eaux du site est introduite afin d'améliorer la précision sur chl. Pour chaque classe d'eau, des valeurs typiques de c, chl, m r et a y(440) sont détermines et des corrélations sont établies entre la dérivée première de la reflectance et ces quatre paramètres. Il apparaît qu'en associant une méthode empirique et une méthode semi-analytique les concentrations en sédiments et en chlorophylle peuvent être estimées avec des coefficients de variation inférieurs a 50%. La démarche proposée consiste a évaluer chl a partir d'algorithmes empiriques puis c et a y(440) par inversion du modèle de reflectance avec, comme paramètres d'entrée, la valeur moyenne de m r typique de la classe d'eau étudiée et la valeur empirique de chl. Enfin, nous examinons l'extension de notre méthode de restitution des paramètres de qualité de l'eau en considérant les reflectances échantillonnées à la position des canaux meris
The determination of water quality parameters in coastal waters is tackled by experimental and algorithmic approaches. The experimental aspect includes measurements of attenuation coefficient and reflectance. The algorithmic method is based on a semi-analytic approach. A three-component reflectance model, that takes into account the contributions of dissolved organic matter, phytoplankton and mineral particles is inverted in order to estimate the chlorophyll a concentration, chl, the sediment refractive index, mr, and the absorption coefficient of disoived organic matter at 440 nm, ^(440), from experimental reflectance spectra and suspended sediments concentrations, C. The inversion procedure, based on the minimization of the quadratic difference between modelled and experimental reflectance values, is applied to experimental data collected in the Ebro River mouth area. It appears that chl values are not accurately retrieved using the proposed method and that mr and a, (440) values are realistic as compared to those previously published and little sensitive to chl variations. A colour classification of the study area waters is introduced in order to improve the precision of chl estimates. Each water class is associated with typical values of C, chl, m, and av(440) and correlations are established between the first derivative of reflectance and those four parameters. Associating an empiric method and a semi-analytic method allows the concurrent estimate of suspended sediment and chlorophyll a concentrations with variation coefficients lower than 50 %, The proposed method consists in estimating chl from empirical algorithms then C and av(440) are determined by inversion of the reflectance model parameterized from the mean value of mr typical of the water class considered and from the empirical value of chl. Finally, we examine the extension of our method of water quality parameters restitution by considering the reflectances sampled at the wavelengths of MERIS channels

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Dumas, Arnaud. "Apport des photodiodes à avalanche HgCdTe pour la télédétection du CO2 atmosphérique par lidar DIAL à 2 micromètres." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX105/document.

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Abstract:

L’infrarouge proche (1.5-2μm) ou SWIR (Short Wavelength Infrared) est une région particulièrement adaptée à la mesure de gaz à effet de serre par lidar à absorption différen- tielle (DIAL). En effet, (i) cet intervalle spectral contient des raies d’absorption intenses pour les principaux gaz à effet de serre (CO2, CH4, H2O, etc.) (ii) le taux d’extinction lors de la propagation du faisceau laser y est faible (iii) c’est une région spectrale dite en sécurité oculaire. Bien qu’abordée avec les moyens existants (détection hétérodyne), la mesure DIAL dans le SWIR a longtemps souffert de l’absence de photo-détecteurs ultra-sensibles. Les développements récents (années 2000) portant sur les photodiodes à avalanche (APD) HgCdTe ont changé la donne. En effet, ces dernières présentent de remarquables qualités d’amplification car elles allient trois propriétés fondamentales : un faible excès de bruit, un très faible courant d’obscurité et des gains importants. De telles propriétés sont essentielles pour les applications reposant sur la détection de très faibles signaux et en particulier le lidar.Dans cette thèse, nous analysons les performances d’un détecteur monopixel (200 μm) à base d’APD HgCdTe (conçu sur mesure par le CEA-LETI) dans le cadre de mesures expérimentales de la concentration de CO2 atmosphérique par lidar DIAL. L’émetteur laser est également un prototype, précédemment développé au Laboratoire de Météoro- logie Dynamique. Il produit alternativement des impulsions de 10 mJ à deux fréquences contrôlées dans la plage 2050-2054nm, le tout à une fréquence de répétition de 2kHz. Grâce à l’association de ces deux technologies de pointe nous avons pu effectuer les pre- mières mesures DIAL utilisant la technologie HgCdTe APD.Les expériences menées nous ont permis de confirmer le remarquable niveau de per- formances en sensibilité attendu (75 photons de bruit par temps caractéristique d’une bande passante de 20 MHz) et soulignent le potentiel futur d’un tel capteur pour toutes les applications faible flux dans le SWIR. Concernant les mesures DIAL, nous avons ob- tenu expérimentalement une précision relative de 10-20 % sur la concentration en CO2 pour une mesure dans la couche limite avec une résolution de 100 m - 4 s sur une portée de 1.5km. Par ailleurs, l’analyse fine de la réponse impulsionnelle de la photodiode à avalanche révèle une dégradation notable du long term settling time lorsqu’on la pola- rise. Ce phénomène contraint la plage d’utilisation du capteur, ce que nous discutons en tenant ce comportement du détecteur dans une simulation lidar
The Short Wavelength Infrared (SWIR) region (1.5-2 μm) is well adapted for diffe- rential absorption lidar technique (DIAL) for several reasons : (i) it covers absorption bands with suitable intensity for the main greenhouse gases (CO2, CH4, H2O, etc.) (ii) the extinction due to particles is low (iii) it belongs to the eye safe domain. However, one main drawback has long been the lack of efficient photodetectors for such frequencies. A major enhancement occurred in the early 2000s when it was understood that HgCdTe avalanche photodiodes (APD) present close to unity excess noise factor on top of high gain and very low dark current. These features make this technology an almost ideal amplifier, especially useful for ultra low flux applications such as lidar.In this thesis, we analyze the performances of a custom large diameter (200μm) monopixel HgCdTe-APD based detector (designed at CEA-LETI) in the framework of atmospheric CO2 measurements with the DIAL technique. The laser emitter, a custom solid-state Ho :YLF laser developed at the Laboratoire de Météorologie Dynamique, is tunable in the 2050-2054nm range and produces 10 mJ pulses at a repetition rate of 2kHz. This emitter is associated to a detection chain adapted to the HgCdTe APD based detector to provide the first atmospheric DIAL measurements using the HgCdTe APD technology.Experiments confirmed the outstanding sensitivity of the detector (75 noise photons per characteristic time given a 20MHz bandwidth) and highlight the huge potential of this technology for any application relying on low light flux detection in SWIR. With the system previously mentioned, we reach an precision of 10-20 % on CO2 mixing ratio for a time-space resolution of 100 m and 4 s for measurements in the atmospheric boundary layer. Regarding the detector impulse response, we have shown evidence of a negative influence of reverse bias on the long term settling time of the APD. This phenomenon limits the dynamic range of useful signals and contraints the DIAL system. Thanks to numerical simulation taking into account this behaviour, we derive numerically expected biases on DIAL measurements

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Whitburn, Simon. "Quantification des émissions atmosphériques d'ammoniac par les feux de biomasse à partir des mesures du sondeur IASI." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2017. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/261949.

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Abstract:

Les feux de végétation émettent de grandes quantités de composés azotés dans l'atmosphère, parmi lesquels l'ammoniac (NH3). Malgré les nombreuses études réalisées au cours des précédentes décennies, ces émissions sont toujours sujettes à de grandes incertitudes. Si les mesures in situ et par avion sont utiles à des échelles locales pour étudier les sources de NH3, elles ne permettent en revanche pas de rendre compte de sa variabilité sur une plus large échelle. Depuis quelques décennies, des sondeurs à haute résolution spectrale embarqués à bord de satellites offrent la possibilité de mesurer directement les concentrations de différents gaz en traces dans l'atmosphère sur des échelles locales à globales. C'est le cas notamment du sondeur Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) qui fournit une couverture globale bi-journalière de la Terre avec un grand échantillonnage spatial et temporel et dont les mesures sont centrales dans cette thèse.Ce travail a pour objectif l'étude de la contribution des feux de végétation aux émissions atmosphériques de NH3 à partir des mesures du sondeur IASI. Plus précisément, il vise à répondre aux questions suivantes: (1) Quelle est la part des feux dans les émissions de NH3 dans différentes régions du globe et différents biomes? Quelle est la fiabilité des inventaires d'émissions pour celles-ci? (2) Quelle est la variabilité intra- et interannuelle du NH3 d'origine pyrogénique et comment est-elle reliée à celle d'autres composés azotés et carbonés? Peut-on détecter dans les variabilités une dépendance à certains facteurs climatiques? (3) Peut-on isoler un cycle diurne des émissions de NH3 par les feux?Cette étude est rendue possible grâce au développement d'une nouvelle méthode de restitution des colonnes de NH3 particulièrement sensible, reposant sur le calcul d'un indice spectral HRI (représentatif de la force du signal de NH3 dans le spectre IASI) et sur sa conversion en une valeur de colonne à partir d'un réseau de neurones. La grande force d'un réseau de neurones réside dans sa capacité à intégrer plusieurs centaines de paramètres en entrée sans toutefois nécessiter une importante puissance de calcul. Ceci nous permet, notamment, de considérer l'état complet de l'atmosphère pour la restitution, réduisant ainsi les dépendances résiduelles sur le HRI.Pour notre étude, nous nous focalisons tout d'abord sur les mesures de NH3 au-dessus de larges régions tropicales. L'analyse de longues séries temporelles des colonnes de NH3 montre une bonne correspondance générale avec la puissance radiative dégagée par les feux, en particulier pour la région du centre de l'Amérique du Sud où une grande variabilité interannuelle est observée, mettant en évidence l'influence du phénomène El Niño sur l'activité des feux et les émissions de NH3 dans cette région. Nous dérivons ensuite, pour ces régions tropicales, les émissions de NH3 à l'aide d'un modèle simple "boite" que nous comparons aux émissions données par les inventaires d'émissions pyrogéniques "bottom-up" GFASv1.2 et GFEDv4.1. Si la correspondance temporelle des maxima d'émission est généralement bonne, les émissions dérivées des mesures IASI sont en revanche nettement supérieures à celles des deux inventaires. Nous calculons également pour les régions tropicales des rapports d'émission de NH3 par rapport à CO (également mesuré par IASI) (ER_{NH3/CO}) pour plusieurs biomes et nous analysons leurs variabilités spatiale et temporelle. Nous observons de grandes différences dans les ER_{NH3/CO}, d'une part, entre les biomes étudiés et, d'autre part, au sein d'un biome donné pour les différentes régions et années (2008-2015). Ces différences sont attribuées à des différences dans le type de combustible et dans les conditions de combustion. La comparaison avec les rapports d'émission rapportés dans la littérature, généralement à partir de mesures in situ ou par avion, montre quant à elle une assez bonne correspondance pour les différents biomes étudiés.Nous poursuivons notre analyse en nous intéressant à deux cas de feux particulièrement intenses s'étant produits en Indonésie en 2015 et dans le Nord canadien en 2014. Pour ces deux événements, nous calculons des ER_{NH3/CO} et nous dérivons un temps de vie pour NH3 à partir de l'analyse de panaches de feux transportés. Nous trouvons un temps de vie moyen de 21.5h pour les feux d'Indonésie de 2015, environ deux fois supérieur à celui calculé pour les feux de 2014 au Canada. Pour les feux d'Indonésie, nous dérivons également des facteurs d'émission de NH3 (EF_NH3) à partir d'une estimation des émissions totales de NH3 pour cet événement. Ceux-ci se révèlent largement inférieurs à ceux utilisés dans l'inventaire GFASv1.2 et expliquent l'importante surestimation des émissions de NH3 dans GFASv1.2 comparé à celles dérivées de IASI. Finalement, nous terminons ce travail par la présentation de résultats préliminaires suggérant la mise en évidence d'un cycle diurne dans les émissions de NH3 par les feux.
Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Nguyen, Anh Tuan. "Mesure du champ de déplacement associé aux glissements de terrain par des études combinées de corrélation optique et de mesures in situ sur un exemple remarquable : le glissement Tena (Espagne)." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2166/.

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Abstract:

Cette thèse présente les résultats d'un travail sur les glissements de terrain focalisé sur les conditions de déclenchement dans le cas particulier des méga-glissements (>1 km3) et sur les méthodes d'observation et d'analyse des déplacements dans le cas particulier du glissement de Tena dans le nord des Pyrénées centrales espagnoles, ceci dans le cadre du projet européen DOSMS du SUDOE. Le premier chapitre comprend une introduction générale avec une présentation des caractéristiques géologiques, géomorphologiques et climatiques de la zone d'étude. Le chapitre 2 est une introduction générale sur les différents types de glissement de terrain et leur classification suivie d'une présentation et d'une discussion des méthodes d'analyse de lastabilité des pentes et dynamique dans le cas de secousses sismiques. Ces méthodes sont ensuite appliquées au cas des très grands glissements de terrain continentaux qui tous sauf un (Mayunmarca, 1974) sont préhistoriques, avec des âges entre 4,5 Ma et 9 ky BP. Ce travail met en évidence que des discontinuités préexistantes correctement orientées sont nécessaires dans les ensembles de roches dures mais que la présence de telles discontinuités peut permettre les glissements même en l'absence de séisme. Les méga-glissements sur faible pente dans des roches tendres nécessitent l'intervention de forts à très forts séismes (Mw > 7,5). Un autre résultat est que les lois d'atténuation de l'intensité d'Arias établies pour les régions à séismes moyens ou fort ne sont pas applicables aux très grands séismes et que les méga-glissements peuvent difficilement être utilisés comme marqueurs paléosismiques. Le chapitre 3 expose les différentes méthodes de mesure in situ utilisées sur le glissement de Tena, incluant les mesures inclinométriques et extensométriques effectuées en collaboration avec l'université d'Oviedo et les mesures DGPS réalisées entre 2009 et 2011. Le chapitre 4 s'intéresse aux méthodes de télédétection mises en oeuvre dans le cas présent qui sont l'interférométrie RADAR et la corrélation d'images aériennes. Le chapitre 5 présente résultats des mesures in situ et télédétection. La confrontation des différentes données permet de proposer un modèle de glissement multiple pour Tena. Ces données permettent également de discuter la pertinence de l'implantation (et du maintien) d'un parking au pied du glissement. En conclusion, le chapitre 6 insiste sur l'intérêt des méthodes de télédétection - peu coûteuses - en complément ou en préalable des mesures in situ et sur ce que pourraient apporter ces méthodes pour l'étude d'autres mouvements de terrain comme les subsidences provoquées par la formation de dolines en milieu karstique et les déplacements dus au retrait-gonflement des argiles
This thesis presents the results of a study on landslides focused on the causes and triggers of landsliding in the case of mega-landslides (>1km3), and on the methods of observation and analyses of displacement in the case of the Tena landslide in the north of the Spanish Pyrenees, this in the context of the European project DOSMS SUDOE. The first chapter includes a general introduction with a presentation of geological, geomorphologic and climatic characteristics of the study area. Chapter 2 is an introduction to the different types of landslides and their classification, followed by a presentation and a discussion of static and dynamic slope-stability analyses in case of earthquake shaking. These methods are then applied to the case of continental mega-landslides which are all but one pre-historic with ages ranging from 3. 5 Ma to 9 ky BP. This study shows that accurately oriented pre-existing discontinuities are necessary to landsliding in hard rocks. With such discontinuities being present, mega-landslides may have formed with no help of seismic shaking. Shallow-sloping mega-landslides in soft rocks require in any case high to very high magnitude earthquakes. Another major result is that the attenuation relationships for the Arias intensity established in moderate/high magnitude domains are not applicable to very high magnitude domains. Consequently, mega-landslides can hardly be used as paleomagnitude indicators. Chapter 3 is an introduction to the different in situ methods used in the case of the Tena landslide, including extensometer and inclinometer monitoring carried out in collaboration with the University of Oviedo, and DGPS measurements performed between 2009 and 2011. Chapter 4 deals with the remote sensing methods used at Tena, which are RADAR interferometry and optical correlation of aerial photographs. . Chapter 5 presents the results of in situ and remote sensing analyses. When combined, these data enable us to propose a model of multi-layer sliding. As a conclusion, chapter 6 emphasizes the use of low cost remote sensing methods as a complement of, or before to, in situ measurements. Finally, the use of remote sensing methods for studying other types of land motion such as doline-induced subsidence in karstic areas or shrinkand-swell phenomena is envisaged

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Paré, Nanouk. "Méthode d'inversion de l'épaisseur optique des aérosols, à partir d'images satellitaires de télédétection, basée sur un nouveau modèle d'indice atmosphérique (ATIM)." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2001. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/2286.

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Abstract:

The research objective of this thesis is to develop a method for the extraction of aerosol optical depth which is less sensitive to the level of darkness which can be ascribed to a given pixel. The ATIM (Atmospheric Index Model ) is fundamentally based on the work of Kaufman & Tanré. They demonstrated that the satellite level estimation on a vegetation index, which they called the ARVI (Atmospherically Resistant Vegetation Index ), was as sensitive to surface vegetation as the surface NDVI, but significantly less sensitive than the apparent NDVI to atmospheric variations over a large range of surface types. The starting point of our method was accordingly to hypothesise that a fairly unique relationship must exist between the ARVI and the surface NDVI over a variety of atmosphere and surface types. If this were the case, then the surface NDVI could be extracted from satellite measurements of ARVI by simpling inverting this relationship. A radiative transfer model could then be employed to extract the aerosol optical depth from iterative comparisons of the apparent and surface NDVI. The ATIM method exploits this fundamental idea as well as incorporating methodological refinements which parallel the historical refinements of the NDVI."--Résumé abrégé par UMI

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Faizoun, Cocou Alexandre. "Suivi par mesures photométriques de l'épaisseur optique des aérosols et du contenu en vapeur d'eau de l'atmosphère sahélienne : application à la correction des mesures de télédétection et à l'inversion satellitaire de l'épaisseur optique des aérosols." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT084H.

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Abstract:

L'etude du climat a l'echelle globale est un des sujets majeurs qui mobilise la communaute scientifique. De par leur couverture spatiale et leur repetitivite temporelle, les mesures des capteurs embarques sont potentiellement adaptees a ces travaux mais elles sont malheureusement assez souvent perturbees par l'atmosphere. Ce travail de these est consacre a l'etude de certaines caracteristiques de l'atmosphere des regions du sahel et aux applications qui peuvent en decouler en teledetection spatiale. La premiere partie est consacree a la presentation de methodes de traitement permettant d'extraire des mesures photometriques: le contenu integre en vapeur d'eau de l'atmosphere, l'epaisseur optique des aerosols et le coefficient d'angstrom. Le suivi a partir de plusieurs annees de mesures photometriques sur deux sites en afrique de l'ouest des caracteristiques de ces trois parametres atmospheriques est ensuite presente et discute. La seconde partie est destinee a quantifier et illustrer, a partir de simulations, l'influence de cette variabilite de cette atmosphere du sahel sur certains signaux utilises en teledetection spatiale (reflectances bidirectionnelles, indice ndvi). Une etude de la precision des corrections dites atmospheriques est ensuite exposee. Enfin, on propose une methode simple de correction dans le cas d'applications utilisant des series temporelles. La troisieme partie enfin est consacree a l'inversion de l'epaisseur optique des aerosols a partir des images spatiales, aussi bien sur des sites marins que sur des sites continentaux. On utilise pour cela des methodes disponibles dans la litterature et les mesures de differents capteurs aussi bien dans les regions tropicales que temperees

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Mélin, Frédéric. "Potentiel de la télédétection pour l'analyse des propriétés optiques du système océan-atmosphère et application à l'estimation de la photosynthèse phytoplanctonique." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30215.

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La télédétection optique est un outil précieux pour l'étude des écosystèmes marins. L'utilisation quantitative des séries temporelles obtenues et la cohérence de séries issues de capteurs différents sont conditionnées par un nécessaire travail de validation, des produits primaires radiométriques jusqu'aux élaborations en termes de stocks et taux biologiques. Les sorties d'un code de restitution des effets atmosphériques, utilisant les données SeaWiFS pour la détermination des propriétés optiques de la surface marine, sont analysées avec des mesures coi͏̈ncidentes recueillies à un site en Adriatique Nord. Les résultats sont mis en perspective avec ceux obtenus avec un code indépendant et d'autres capteurs (MODIS et MERIS). L'analyse est complétée par la comparaison des caractéristiques d'aérosols prévues par le code avec les mesures provenant d'un réseau d'instruments. Une application des produits satellitaux de biomasse, combinés avec une distribution spectrale de l'éclairement solaire à la surface, est l'estimation de la production primaire de l'océan global. Le code de calcul de la production primaire inclut la modélisation de la propagation spectrale de la lumière dans la colonne d'eau et son utilisation par le phytoplancton par l'intermédiaire d'une relation photosynthèse-lumière. Les paramètres de celle-ci ainsi que la structure verticale de la colonne d'eau sont définis par saison et par province biogéochimique. La comparaison avec les sorties de deux autres modèles de production primaire de référence fournit une première indication des incertitudes liées à ce genre d'estimations: un relatif accord en bilans globaux cache de fortes disparités spatio-temporelles. Une comparaison des sorties des modèles avec des mesures caractéristiques de divers sites permet de discuter certaines des sources d'incertitude.

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Caccia, Jean-Luc. "Télédetection de la turbulence atmosphérique par l'analyse statistique de la scintillation stellaire." Nice, 1987. http://www.theses.fr/1987NICE4129.

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On présente deux méthodes de télédétection des couches turbulentes atmosphériques utilisant l'analyse statistique de la scintillation d'une étoile simple : la première utilise des estimations de la corrélation spatiotemporelle monochromatique de la scintillation et la deuxième consiste en une analyse spatiale biochromatique de la scintillation. Un modèle prédictif du profil vertical de la turbulence est testé expérimentalement sur des données météorologiques réelles

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Gibert, Fabien. "Télédétection du CO2 atmosphérique par Lidar DIAL Doppler Hétérodyne à 2 microns." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001903.

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Abstract:

Le travail de thèse s'organise en plusieurs parties. Le premier chapitre décrit le cadre scientifique dans lequel s'inscrit la thèse : branche atmosphérique du cycle du carbone, changement climatique et protocole de Kyoto, réseau de mesures actuel et principales missions spatiales. Ce chapitre montre notamment comment s'insèrent les différents aspects que j'ai traité pendant la thèse: modélisation, expérimentation et études théoriques dans le cadre plus général de la restitution des flux de surface et de la mesure du C02 atmosphérique. Au final, je m'intéresse plus particulièrement à l'apport scientifique et aux objectifs d'une mesure de C02 atmosphérique par Lidar DIAL à partir de l'espace. Dans le chapitre II, on s'intéresse au domaine d'étude et plus particulièrement à l'évolution du C02 atmosphérique à la méso-échelle. La représentativité temporelle horizontale et verticale d'une mesure de C02 est évaluée dans le but de cadrer l'étude expérimentale. Par ailleurs on y étudie les processus à l'origine de la variabilité du rapport de mélange dans les différentes parties de 1'atmosphère pour mettre au point une méthode de mesure efficace permettant de rendre compte des phénomènes observés. Nous verrons comment cc travail d'étude du C02 atmosphérique à la moyenne échelle a permis, entre autre, de mettre au point une méthode originale de restitution et de caractérisation des flux de surface naturels dans la région du Sud-Ouest parisien. Fort de cette étude et des objectifs de mesure décrits dans le chapitre I, le chapitre III discute la mesure DIAL avant d'en rechercher une optimisation pour obtenir le maximum de précision sur la mesure de concentration. Un soin tout particulier est porté à la spectroscopie, à l'optimisation de paramètre tels que l'épaisseur optique de la colonne d'air sondée et l'énergie des impulsions lasers émises dans l'atmosphère, et à l'analyse des erreurs statistiques et systématiques. Le chapitre IV décrit le système expérimental réalisé au Laboratoire de Météorologie dynamique pendant ces trois années: LIDIA. " Lidar pour la mesure du Dioxyde de carbone Atmosphérique ". Le Lidar DIAL Doppler a été conçu à partir d'un Lidar Doppler déjà existant au Service d'Aéronomie [Bruneau-00, Le Rille-02]. Le chapitre décrit le Lidar, les différentes transformations, les éléments ajoutés et les performances du système global dans le cadre des mesures DIAL. Un intérêt particulier est donné au traitement de signal. Suit alors la partie principale du travail de recherche avec la présentation et la discussion des résultats expérimentaux. Des mesures réalisées de jour et de nuit en fin d'année 2004 et pendant l'année 2005 y sont décrites pour illustrer les différentes possibilités d'une mesure DIAL pour répondre aux objectifs scientifiques décrits dans le chapitre I : mesures intégrées au niveau du sol et validation avec des mesures in-situ, mesures verticales dans la couche limite atmosphérique (CLA), utilisation des cibles nuageuses, mesures dans la troposphère libre et mesures résolues dans la CLA. Nous voyons notamment l'apport de mesures de vent et de vitesses verticales simultanées avec des mesures de concentration pour expliquer les processus naturels ou anthropiques à l'origine de la variation temporelle du rapport de mélange en CO2. Le dernier chapitre s'appuie sur le travail expérimental précédent pour prévoir les performances de futurs systèmes de mesure DIAL aéroporté ou spatial capable de répondre aux objectifs scientifiques à moyen et long terme. Différentes perspectives de travail pour l'amélioration du système expérimental et pour la conception d'un nouveau système y sont abordées. Enfin une conclusion permet de souligner et de rassembler les principaux résultats du travail de thèse.

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Kuntz-Sliwa, Laure. "Optimisation de la configuration multicapteurs donnée : fusion pixel." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT023H.

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L'amelioration de la perception passe par la prise en compte d'un plus grand nombre d'informations. Cette these a pour objet de montrer comment les regrouper au mieux. Une methode analytique est proposee pour fusionner les informations issues de plusieurs capteurs afin d'ameliorer les performances de la detection d'une cible sur un fond. Nous proposons generalement de maximiser le critere de fisher a partir des statistiques du premier et du deuxieme ordre des signatures spectrales de la cible et du fond. Une analyse de la robustesse de notre methode est developpee a partir de la physique de la mesure. Deux applications aux images multispectrales spot et aviris montrent les performances de notre methode et son aptitude a detecter des cibles sub-pixels

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Amri, Rim. "Estimation régionale de l'évapotranspiration sur la plaine de Kairouan (Tunisie) à partir de données satellites multi-capteurs." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00925198.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse est de comprendre le fonctionnement d'un écosystème semi-aride, en développant des méthodologies permettant de combiner des mesures satellites optique et micro-onde et un modèle semi-empirique pour estimer l'évapotranspiration et sa dynamique saisonnière dans une région semi-aride (plaine de Kairouan). L'estimation de cette dernière nécessite une bonne description de la dynamique du couvert végétal et un suivi du stock d'eau dans le sol. Pour se faire, une analyse de la dynamique de la végétation est faite sur la base de la série temporelle SPOT VEGETATION de 1998 à 2010. Pour appréhender le comportement de la végétation face à des fréquentes périodes de sècheresse, une analyse fractale est developpée pour étudier la persistance du couvert végétal. Un nouvel indice statistique VAI " Vegetation Anomaly Index " décrivant l'état du stress hydrique de la végétation a été proposé. Cet indice quantitatif permet de décrire à l'échelle mensuelle l'état de la végétation. Plusieurs approches de validation sont mises en œuvre pour montrer la performance de cet indice. En termes de suivi du stock d'eau dans le sol, l'analyse est basée sur des produits d'humidité (IPF Université de Vienne) des diffusiomètres spatiaux ERS et ASCAT/METOP. Ces produits ont été validés sur notre site d'étude via deux approches différentes. Un indice de sécheresse a été proposé à partir de la longue série de produits d'humidité qui couvre vingt années (de 1991 à 2010). L'indice proposé MAI " Moisture Anomaly Index " est basé sur une analyse des anomalies des variabilités temporelles des stocks d'eau dans le sol, estimées par les satellites ERS et ASCAT/METOP. Une analyse comparative avec d'autres indices de sécheresse, particulièrement le SPI " Standardized Precipitation Index " est faite pour mettre en évidence la performance de cet indice. Ces informations tirées à partir des deux séries temporelles optiques et micro-ondes sont ensuite intégrées dans un modèle simple et opérationnel, le modèle FAO-56 (approche double coefficient culturale) pour la cartographie de l'évapotranspiration réelle journalière. Une validation de cette approche est proposée en confrontant les résultats avec des sorties d'un modèle SVAT : ISBA-A-gs.

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Dissertations / Theses on the topic 'Télédétection optique'

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