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Photogrammetric point clouds: quality assessment, filtering, and change detection / Zhenchao Zhang (2022)
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Titre : Photogrammetric point clouds: quality assessment, filtering, and change detection Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Zhenchao Zhang, Auteur ; M. George Vosselman, Auteur ; Markus Gerke, Auteur ; Michael Ying Yang, Auteur Editeur : Enschede [Pays-Bas] : International Institute for Geo-Information Science and Earth Observation ITC Année de publication : 2022 Note générale : bibliographie
NB : EMBARGO SUR LE TEXTE JUSQU'AU 1ER JUILLET 2022Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] appariement dense
[Termes IGN] détection de changement
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] qualité des données
[Termes IGN] réseau neuronal convolutif
[Termes IGN] segmentation sémantique
[Termes IGN] semis de pointsRésumé : (auteur) 3D change detection draws more and more attention in recent years due to the increasing availability of 3D data. It can be used in the fields of land use / land cover (LULC) change detection, 3D geographic information updating, terrain deformation analysis, urban construction monitoring et al. Our motivation to study 3D change detection is mainly related to the practical need to update the outdated point clouds captured by Airborne Laser Scanning (ALS) with new point clouds obtained by dense image matching (DIM).
The thesis has three main parts. The first part, chapter 1, explains the motivation, providing a review of current ALS and airborne photogrammetry techniques. It also presents the research objectives and questions. The second part including chapter 2 and chapter 3 evaluates the quality of photogrammetric products and investigates their potential for change detection. The third part including chapter 4 and chapter 5 proposes two methods for change detection that meet different requirements.
To investigate the potential of using point clouds derived by dense matching for change detection, we propose a framework for evaluating the quality of 3D point clouds and DSMs generated by dense image matching. Our evaluation framework based on a large number of square patches reveals the distribution of dense matching errors in the whole photogrammetric block. Robust quality measures are proposed to indicate the DIM accuracy and precision quantitatively. The overall mean offset to the reference is 0.1 Ground Sample Distance (GSD); the maximum mean deviation reaches 1.0 GSD. We also find that the distribution of dense matching errors is homogenous in the whole block and close to a normal distribution based on many patch-based samples. However, in some locations, especially along narrow alleys, the mean deviations may get worse. In addition, the profiles of ALS points and DIM points reveal that the DIM profile fluctuates around the ALS profile. We find that the accuracy of DIM point cloud improves and that the noise level decreases on smooth ground areas when oblique images are used in dense matching together with nadir images.
Then we evaluate whether the standard LiDAR filters are effective to filter dense matching points in order to derive accurate DTMs. Filtering results on a city block show that LiDAR filters perform well on the grassland, along bushes and around individual trees if the point cloud is sufficiently precise. When a ranking filter is used on the point clouds before filtering, the filtering will identify fewer but more reliable ground points. However, some small objects on the terrain will be filtered out. Since we aim at obtaining accurate DTMs, the ranking filter shows its value in identifying reliable ground points. Based on the previous findings in DIM quality, we propose a method to detect building changes between ALS and photogrammetric data. Firstly, the ALS points and DIM points are split out and concatenated with the orthoimages. The multimodal data are normalized to feed into a pseudo-Siamese Neural network for change detection. Then, the changed objects are delineated through per-pixel classification and artefact removal. The change detection module based on a pseudo-Siamese CNN can quickly localize the changes and generate coarse change maps. The next module can be used in precise mapping of change boundaries. Experimental results show that the proposed pseudo-Siamese Neural network can cope with the DIM errors and output plausible change detection results. Although the point cloud quality from dense matching is not as fine as laser scanning points, the spectral and textural information provided by the orthoimages serve as a supplement.
Considering that the tasks of semantic segmentation and change detection are correlated, we propose SiamPointNet++ model to combine the two tasks in one framework. The method outputs a pointwise joint label for each ALS point. If an ALS point is unchanged, it is assigned a semantic label; If an ALS point is changed, it is assigned a change label. The sematic and change information are included in the joint labels with minimum information redundancy. The combined Siamese network learns both intra-epoch and inter-epoch features. Intra-epoch features are extracted at multiple scales to embed the local and global information. Inter-epoch features are extracted by Conjugated Ball Sampling (CBS) and concatenated to make change inference. Experiments on the Rotterdam data set indicate that the network is effective in learning multi-task features. It is invariant to the permutation and noise of inputs and robust to the data difference between ALS and DIM data. Compared with a sophisticated object-based method and supervised change detection, this method requires much less hyper-parameters and human intervention but achieves superior performance.
As a conclusion, the thesis evaluates the quality of dense matching points and investigates its potential of updating outdated ALS points. The two change detection methods developed for different applications show their potential in the automation of topographic change detection and point cloud updating. Future work may focus on improving the generalizability and interpretability of the proposed models.Numéro de notice : 20403 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/INFORMATIQUE Nature : Thèse étrangère Note de thèse : PhD thesis : Geo-Information Science and Earth Observation : Enschede, university of Twente : 2022 DOI : 10.3990/1.9789036552653 Date de publication en ligne : 14/01/2022 En ligne : https://research.utwente.nl/en/publications/photogrammetric-point-clouds-quality [...] Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=100963 Preparation of the VENµS satellite data over Israel for the input into the GRASP data treatment algorithm / Maeve Blarel (2022)
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Titre : Preparation of the VENµS satellite data over Israel for the input into the GRASP data treatment algorithm Type de document : Mémoire Auteurs : Maeve Blarel, Auteur Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole nationale des sciences géographiques ENSG Année de publication : 2022 Importance : 73 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Rapport de projet pluridisciplinaire, cycle ING2Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] aérosol
[Termes IGN] conversion de données
[Termes IGN] correction atmosphérique
[Termes IGN] correction géométrique
[Termes IGN] correction radiométrique
[Termes IGN] image hyperspectrale
[Termes IGN] image Venµs-VSSC
[Termes IGN] Israël
[Termes IGN] microsatellite
[Termes IGN] Python (langage de programmation)
[Termes IGN] série temporelle
[Termes IGN] traitement de données localiséesIndex. décimale : PROJET Mémoires : Rapports de projet - stage des ingénieurs de 2e année Résumé : (Auteur) Réalisé au sein du laboratoire de télédétection de l’Institut Jacob Blaustein pour la recherche sur le désert (BIDR) de l’Université Ben-Gourion du Négev, en Israël, et financé par une mission du CNRS, ce stage a pour objectif l’adaptation d’un driver dédié à la conversion des données satellites VENµS et à leur préparation pour le traitement par l’algorithme GRASP. VENµS (Vegetation and Environment monitoring New Micro-Satellite) est un microsatellite, fruit d’une collaboration franco-israélienne pour l’observation de la Terre à l’aide d’une caméra super spectrale. Les visées de la mission scientifique sont déterminées par le CESBIO et le CNES, en France, et l’Université Ben-Gourion du Néguev, en Israël. Son objectif est de fournir des observations à haute résolution spatiale pour la recherche scientifique portant sur la surveillance, l’analyse et la caractérisation du fonctionnement de la surface terrestre, sous les effets de facteurs environnementaux et des activités humaines. Plus particulièrement, ces données sont dédiées à des applications dans l’agriculture de précision, l’urbanisation et la surveillance des masses d’eau. Les images acquises au-dessus d’Israël ont un format différent de celles prises à travers le monde pour une gestion distincte des données. Aujourd’hui, les recherches israélienne et française souhaitent une caractérisation des aérosols atmosphériques sur Israël et un traitement des données par GRASP. La problématique rencontrée est la conversion des données sur Israël pour leur entrée dans cet algorithme. Après une phase de découverte et de compréhension des données satellites VENµS et celles requises à l’entrée de GRASP, le travail de ce présent stage consiste à développer une solution d’adaptation du programme informatique pour la conversion des données VENµS sur Israël. Des perspectives existent pour ce projet. Pour observer la Terre, on souhaite des données de plus en plus précises par des améliorations de l’acquisition et du traitement des images. Concernant l’acquisition de données, les intervalles de temps de revisite limitent actuellement l’avantage multi-pixel. D’un autre côté, l’un des objectifs de cette mission satellitaire est le développement des algorithmes pour exploiter des séries temporelles de données, incluant les corrections géométriques et radiométriques. Pour GRASP, la gestion du masque des nuages doit être perfectionnée et concernant le driver adapté, les observations directionnelles demandent une exploitation plus grande. L’ensemble des codes Python, fonctionnels et commentés, implémenté au cours du stage est confidentiel et reste à la propriété de GRASP. Par conséquent, aucun script provenant du code source ne sera présenté au cours de ce rapport. Note de contenu : Introduction
1. Internship presentation
1.1 Context
1.2 Issues and Objectives
1.3 State of current research
2. Technical study
2.1 Driver architecture
2.2 Language, libraries and software in use
2.3 The data
3. Achievement
3.1 Implementation
3.2 Progress of internship
3.3 Difficulties encountered and Solutions adopted
ConclusionNuméro de notice : 26872 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Mémoire de projet pluridisciplinaire Organisme de stage : Laboratoire de télédétection de l’Institut Jacob Blaustein (Université Ben-Gourion du Négev) Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=101702 Documents numériques
peut être téléchargé
Preparation of the VENµS satellite data over Israel for the input into the GRASP data treatment algorithm - pdf auteurAdobe Acrobat PDFPython software to transform GPS SNR wave phases to volumetric water content / Angel Martín in GPS solutions, vol 26 n° 1 (January 2022)
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[article]
Titre : Python software to transform GPS SNR wave phases to volumetric water content Type de document : Article/Communication Auteurs : Angel Martín, Auteur ; Ana Belén Anquela, Auteur ; Sara Ibáñez, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : n° 7 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] humidité du sol
[Termes IGN] phase
[Termes IGN] Python (langage de programmation)
[Termes IGN] rapport signal sur bruit
[Termes IGN] réflectométrie par GNSS
[Termes IGN] signal GPS
[Termes IGN] teneur en vapeur d'eauRésumé : (auteur) The global navigation satellite system interferometric reflectometry is often used to extract information about the environment surrounding the antenna. One of the most important applications is soil moisture monitoring. This manuscript presents the main ideas and implementation decisions needed to write the Python code to transform the derived phase of the interferometric GPS waves, obtained from signal-to-noise ratio data continuously observed during a period of several weeks (or months), to volumetric water content. The main goal of the manuscript is to share the software with the scientific community to help users in the GPS-IR computation. Numéro de notice : A2022-004 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s10291-021-01190-3 Date de publication en ligne : 27/10/2021 En ligne : https://doi.org/10.1007/s10291-021-01190-3 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=98919
in GPS solutions > vol 26 n° 1 (January 2022) . - n° 7[article]
Titre : Radar backscatter contribution to tropical forest disturbance monitoring Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Bertrand Ygorra, Auteur ; Jean-Pierre Wigneron, Directeur de thèse ; Serge Riazanoff, Directeur de thèse ; Frédéric Frappart, Directeur de thèse Editeur : Bordeaux : Université de Bordeaux Année de publication : 2022 Importance : 253 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse en vue de l'obtention du Doctorat de l'Université de BordeauxLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Télédétection
[Termes IGN] couvert forestier
[Termes IGN] déboisement
[Termes IGN] détection de changement
[Termes IGN] forêt tropicale
[Termes IGN] image Sentinel-SAR
[Termes IGN] nébulosité
[Termes IGN] télédétection en hyperfréquenceIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Earth Observations are increasingly used to monitor environmental problems. Its interests lie in the ability of sensors aboard satellites to provide information at global, regional and local scales. Optical remote sensing has shown great potential for the monitoring of forest disturbances. Until recently, deforestation monitoring systems were mainly based on remotely sensed optical images. In the intertropical latitudes, such images often face limitations of frequent cloud cover, leading to late detection or misdetections due to the low temporal availability of new images uncontaminated by clouds. In tropical humid forests, regrowth can close canopy gaps between two non-cloud-contaminated optical images used for detection.New SAR (Synthetic Aperture Radar) systems have opened new perspectives for forest disturbance monitoring in tropical humid forests (Sentinel-1, PALSAR-2). These active sensors penetrate the clouds. The availability of Sentinel-1 C-band images at high spatial and temporal resolutions makes it a potential substitute of optical systems for monitoring disturbances in forest covers.This work is articulated around three parts. The first part consists in the development of a new change detection method for monitoring disturbances in forest cover, based on the Cumulative Sum algorithm (CuSum) combined with a bootstrap analysis. The method was applied to time-series of Sentinel-1 Ground-Range Detected (GRD) dual polarization (VV, VH) images obtained in a legal forest concession near Kisangani in the Democratic Republic of the Congo. The results from VV and VH polarization were intersected in VV x VH result map, and a spatial recombination of a high Critical Threshold (Tc) with a low critical threshold was performed. The second part of this work is to develop a multiple-breakpoints version of the CuSum cross-Tc called ReCuSum to further enhance the ability to monitor changes in forest cover. The development was made by applying the CuSum cross-Tc over a time-series in an iterative manner, in the State of Parà, Brazilian Amazon. The third axis of this thesis is to develop a Near-Real-Time (NRT) version of the CuSum cross-Tc and to compare it with the state-of-the-art NRT algorithms (RADD, JJ-FAST GLAD, DETER-B, DETER-R). Note de contenu :
Chapter 1. General introduction
1.1. Introduction
1.2. Thesis objectives and outline
Chapter 2. Radar remote sensing
2.1. The RADAR technique
2.2. Instrumental parameters
2.3. Scattering mechanisms
2.4. Synthetic Aperture Radar
2.5. Sentinel-1
Chapter 3. Methods for monitoring forest cover change using spaceborne SAR sensors
3.1. Introduction
3.2. Publication
3.3. Contribution and perspectives
Chapter 4. Monitoring forest disturbances from Sentinel-1 time-series: a CuSum?based approach
4.1. Introduction
4.2. Publication
4.3. Conference note: IGARSS 2021
4.4. Contribution to this work and perspectives in the PhD course
Chapter 5. Multiple breakpoints Evolution of the cross-Tc CuSum: ReCuSum
5.1. Introduction
5.2. Publication
5.3. Conference note: IGARSS 2022
5.4. Contribution to this work and perspective
Chapter 6. Development of the CuSum cross-Tc as an NRT algorithm
6.1. Introduction
6.2. Publication
6.3. Contribution and perspectives
Chapter 7. Conclusion and perspectives
7.1. Conclusion
7.2. PerspectivesNuméro de notice : 26964 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Physique de l’environnement : Bordeaux : 2022 Organisme de stage : INRAE nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 16/02/2023 En ligne : https://theses.hal.science/tel-03991973v1/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=103001
[article]
Titre : Le radar révèle des montagnes cachées Type de document : Article/Communication Auteurs : Laurent Polidori, Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : pp 17 - 17 Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image radar et applications
[Termes IGN] altimétrie satellitaire par radar
[Termes IGN] Biomass
[Termes IGN] longueur d'onde
[Termes IGN] représentation du relief
[Termes IGN] télédétection en hyperfréquence
[Termes IGN] traitement d'image radarRésumé : (Auteur) Un radar embarqué sur satellite peut voir des reliefs cachés par l’eau, la forêt, le sable ou la glace. Numéro de notice : A2022-060 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtSansCL DOI : sans Date de publication en ligne : 01/01/2022 Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99401
in Géomètre > n° 2198 (janvier 2022) . - pp 17 - 17[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 063-2022011 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible PermalinkRecursive Gauss-Helmert model with equality constraints applied to the efficient system calibration of a 3D laser scanner / Sören Vogel in Journal of applied geodesy, vol 16 n° 1 (January 2022)
PermalinkPermalinkPermalinkPermalinkScaling up and evaluating surface reconstruction from point clouds of open scenes / Yanis Marchand (2022)
PermalinkPermalinkSenRVM: A multi-modal deep learning regression methodology for continuous vegetation monitoring with dense temporal NDVI time series / Anatol Garioud (2022)
PermalinkSimulation of the meltwater under different climate change scenarios in a poorly gauged snow and glacier-fed Chitral River catchment (Hindukush region) / Huma Hayat in Geocarto international, vol 37 n° 1 ([01/01/2022])
PermalinkStudying informativeness of satellite image texture for sea ice state retrieval using deep learning methods / Clément Fougerouse (2022)
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