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Developing the potential of airborne lidar systems for the sustainable management of forests / Karun Dayal (2022)  

Public Titre : Developing the potential of airborne lidar systems for the sustainable management of forests : accounting for and managing the impacts of lidar scan angle on ABA model predictions of forest attributes Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Karun Dayal, Auteur ; Sylvie Durrieu, Directeur de thèse ; Marc Bouvier, Directeur de thèse Editeur : Paris, Nancy, ... : AgroParisTech (2007 -) Année de publication : 2022 Note générale : Bibliographie Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l’Institut national des sciences et industries du vivant et de l'environnement - AgroParisTech, Spécialité Géomatique Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s) [Termes IGN] analyse comparative [Termes IGN] angle de visée [Termes IGN] données lidar [Termes IGN] données localisées 3D [Termes IGN] forêt alpestre [Termes IGN] forêt ripicole [Termes IGN] gestion durable [Termes IGN] inventaire forestier national (données France) [Termes IGN] jeu de données localisées [Termes IGN] ligne de visée [Termes IGN] modèle numérique de surface de la canopée [Termes IGN] peuplement forestier [Termes IGN] précision géométrique (imagerie) [Termes IGN] prédiction [Termes IGN] réseau neuronal artificiel [Termes IGN] télémètre laser à balayage [Termes IGN] télémètre laser aéroporté Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) L’information mesurée par Lidar aéroporté dépend de la végétation observée et de la géométrie de l'acquisition lidar, elle-même fonction des paramètres d'acquisition et des propriétés du terrain. Cette thèse vise à comprendre la relation entre la géométrie d'acquisition du lidar et les prédictions d'attributs forestiers en se focalisant sur l'évaluation et la gestion des impacts de l'angle de balayage du lidar sur les métriques lidar et les modèles construits à l’échelle du peuplement (i.e. approches surfaciques ou ABA). Quatre types de forêts différents ont été étudiés, dont trois types de forêts (feuillus, conifères et mixtes) en terrain montagneux et un type de forêt (ripisylve) en terrain relativement plat . La thèse est divisée en trois parties. La première partie évalue l'effet de l'angle de balayage du lidar sur les mesures lidar couramment utilisées dans les prédictions de type ABA. On a ainsi montré que les différentes métriques lidar ne sont pas impactées de la même façon par des changements d'angle de balayage. La deuxième partie de l'étude s’intéresse aux conséquences sur la qualité des modèles de l’introduction dans ces modèles de métriques lidar présentant des sensibilités différentes à l'angle de balayage. Un modèle basé sur un jeu de métriques Lidar prédéfinies, plus ou moins sensibles aux angles de balayage, est utilisé.Les jeux de données lidar existants sont ré-échantillonnés selon les lignes de vol pour 1) simuler des acquisitions lidar avec différentes configurations de balayage, 2) construire des modèles pour une série de configurations de balayage différentes, et 3) comparer la qualité des estimations qui résultent de chaque configuration d’acquisition. Ces comparaisons montrent que l’introduction de métriques sensibles à l’angle de balayage diminue la robustesse des modèles. De plus, la variation de la précision des modèles ABA s’est révélée être plus élevée pour les jeux de données composés de nuages de points acquis depuis une seule ligne de vol que pour ceux composés de nuages de points obtenus en combinant les mesures de plusieurs lignes de vol.Nous avons aussi tenté de normaliser les métriques lidar en utilisant des méthodes de voxellisation pour limiter les impacts des changements d’angles de balayage. Les métriques issues des données voxellisées contribuent à augmenter la précision des prédictions ou à augmenter leur justesse, ou, dans certains cas, les deux en même temps. Dans la dernière partie de l'étude, les propriétés du terrain (topographie) et les paramètres d'acquisition sont explicitement pris en compte dans les modèles. Comme les interactions entre les paramètres d'acquisition lidar, le terrain et les propriétés de la végétation peuvent être complexes, un réseau de neurone (perceptron multicouche) est utilisé pour modéliser les relations entre les attributs forestiers et les métriques lidar en tenant compte de ces interactions entre métriques lidar et géométrie d'acquisition. Cela a permis d'améliorer significativement les prédictions ABA. Note de contenu : Chapter 1: Introduction 1.1 Sustainable Forest Management 1.2 The role of remote sensing in enhancing forest inventory 1.3 Enhanced forest inventory with lidar 1.4 Understanding the role of lidar scan angle in forestry applications 1.5 Research questions and objectives 1.6 Overview of the thesis Chapter 2: Scan angle impact on lidar-derived metrics used in ABA models for prediction of forest stand characteristics: a grid based analysis 2.1 Introduction 2.2 Materials 2.3 Methods 2.4 Results 2.5 Discussion 2.6 Conclusions 2.7 Acknowledgement Chapter 3: An investigation into lidar scan angle impacts on stand attribute predictions in different forest environments 3.1 Introduction 3.2 Materials and methods 3.3 Results 3.5 Conclusion 3.6 Acknowledgements Chapter 4: Improving ABA models for forest attribute prediction using neural networks by considering effects of terrain and scan angles on 3D lidar point clouds 4.1 Introduction 4.2 Materials and methods 4.3 Results 4.4 Discussion 4.5 Conclusion Chapter 5: Conclusion 5.1 Synthesis of the thesis 5.2 Limitations and Perspectives Numéro de notice : 26957 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Géomatique : Université Paris-Saclay : 2022 Organisme de stage : UMR TETIS - Territoires, Environnement, Télédétection et Information Spatiale nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 24/01/2023 En ligne : https://hal.science/tel-03954492 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=102527

Recursive 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)  

Public [article]  inJournal of applied geodesy > vol 16 n° 1 (January 2022) . - pp 37 - 57 Titre : Recursive Gauss-Helmert model with equality constraints applied to the efficient system calibration of a 3D laser scanner Type de document : Article/Communication Auteurs : Sören Vogel, Auteur ; Dominik Ernst, Auteur ; Ingo Neumann, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : pp 37 - 57 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s) [Termes IGN] contrainte d'intégrité [Termes IGN] étalonnage d'instrument [Termes IGN] filtre de Kalman [Termes IGN] géoréférencement [Termes IGN] modèle de Gauss-Helmert [Termes IGN] positionnement cinématique [Termes IGN] processeur graphique [Termes IGN] télémètre laser aéroporté Résumé : (auteur) Sensors for environmental perception are nowadays applied in numerous vehicles and are expected to be used in even higher quantities for future autonomous driving. This leads to an increasing amount of observation data that must be processed reliably and accurately very quickly. For this purpose, recursive approaches are particularly suitable in terms of their efficiency when powerful CPUs and GPUs are uneconomical, too large, or too heavy for certain applications. If explicit functional relationships between the available observations and the requested parameters are used to process and adjust the observation data, complementary approaches exist. The situation is different for implicit relationships, which could not be considered recursively for a long time but only in the context of batch adjustments. In this contribution, a recursive Gauss-Helmert model is presented that can handle explicit and implicit equations and thus allows high flexibility. This recursive estimator is based on a Kalman filter for implicit measurement equations, which has already been used for georeferencing kinematic multi-sensor systems (MSS) in urban environments. Furthermore, different methods for introducing additional information using constraints and the resulting added value are shown. Practical application of the methodology is given by an example for the calibration of a laser scanner for a MSS. Numéro de notice : A2022-053 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.1515/jag-2021-0026 Date de publication en ligne : 15/10/2021 En ligne : https://doi.org/10.1515/jag-2021-0026 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99448 [article]

Mise en place de nouvelles méthodes d’acquisition par lasergrammétrie en milieu difficile et couvert forestier en vue de la construction d’un parc éolien / Jean-Baptiste Myotte-Duquet (2021)  

Public Titre : Mise en place de nouvelles méthodes d’acquisition par lasergrammétrie en milieu difficile et couvert forestier en vue de la construction d’un parc éolien Type de document : Mémoire Auteurs : Jean-Baptiste Myotte-Duquet, Auteur Editeur : Strasbourg : Institut National des Sciences Appliquées INSA Strasbourg Année de publication : 2021 Importance : 99 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Mémoire de soutenance du Diplôme d’Ingénieur INSA Spécialité Topographie Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s) [Termes IGN] analyse comparative [Termes IGN] capteur aérien [Termes IGN] cartographie et localisation simultanées [Termes IGN] couvert forestier [Termes IGN] forêt [Termes IGN] instrumentation Trimble [Termes IGN] lasergrammétrie [Termes IGN] lever topographique [Termes IGN] modèle numérique de terrain [Termes IGN] rendement [Termes IGN] télémètre laser aéroporté [Termes IGN] télémètre laser terrestre Index. décimale : INSAS Mémoires d'ingénieur de l'INSA Strasbourg - Topographie, ex ENSAIS Résumé : (auteur) Ce projet de fin d’études a pour but de tester et comparer différentes techniques d’acquisitions par lasergrammétrie dans des milieux difficiles d’accès et des milieux boisés. Pour la réalisation de ce projet, nous nous appuyons sur un relevé tachéométrique réalisé en 2019 dans le cadre d’un relevé topographique pour un projet éolien. L’objectif étant de trouver des solutions permettant d’augmenter la productivité de réalisation de ces travaux. Pour cela, nous avons utilisé un scanner statique terrestre, un scanner à main et un capteur LiDAR aéroporté. Ces acquisitions nous ont permis de comparer quantitativement les données selon l’appareil utilisé. Nous avons aussi pu comparer de manière qualitative les livrables pouvant être obtenus avec les différentes données acquises. Ce projet se termine par une étude de rendement pour chaque appareil selon deux situations de relevés (une zone étendue, supérieure à un hectare et une zone plus restreinte). Note de contenu : Introduction 1- Etat de l'Art 2- Etude de marché des logiciels de traitement 3D 3- Présentation des données acquises dans le cadre de l'étude 4- Comparaison quantitative des données lasergrammétriques 5- Comparaison qualitative des rendus 6- Etude de rendement Conclusion Numéro de notice : 28602 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/POSITIONNEMENT Nature : Mémoire ingénieur INSAS Organisme de stage : Cabinet COQUARD En ligne : http://eprints2.insa-strasbourg.fr/4404/ Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99432

A scanning LiDAR for long range detection and tracking of UAVs / Alain Quentel (2021)  

Public Titre : A scanning LiDAR for long range detection and tracking of UAVs Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Alain Quentel, Auteur ; Yohan Dupuis, Directeur de thèse Editeur : Rouen : Université de Rouen Année de publication : 2021 Importance : 159 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Thèse pour obtenir le diplôme de Doctorat, spécialité Electronique, microélectronique, optique et lasers, optoélectronique microondes robotique Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie [Termes IGN] données lidar [Termes IGN] données localisées 3D [Termes IGN] drone [Termes IGN] optimisation (mathématiques) [Termes IGN] poursuite de cible [Termes IGN] réflectivité [Termes IGN] télémètre laser aéroporté [Termes IGN] télémétrie laser aéroporté [Termes IGN] temps de vol Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Misuse of civil drones, or UAVs (unmanned aerial vehicles) has been a rising concern in the past few years. As a response, multiple systems including optics, electronics and even acoustics technologies have been developed for detection and tracking. Unfortunately, UAVs represent a challenging target to detect and track due to their small, decimetric size and large variability of shapes and behaviors. In this PhD, we developed and optimized a LiDAR (light detection and ranging) system to tackle this issue to distances up to a kilometer. In our system, range is acquired using the time of flight principle, and imagery done by sequentially scanning the scene with a dual-axis galvanometer. We took advantage of the scanning versatility to develop several operating modes. A standard detection mode captures the image of the scene using a raster-scan of large field of view. Tracking mode is based on a local pattern surrounding the target, which is updated at a very high rate to keep the target within its boundaries. Efforts were put into a theoretical and numerical optimization study of the numerous parameters involved in our scanning LiDAR, so as to reach sufficient performances in term of maximal range, localization resolution and rate. Pattern optimization for both detection and tracking mode was a primary focus, using the target probability of detection as the function to maximize. Target size, speed and reflectivity was also introduced in the probability of detection, giving a complete overview of the system performance. On our LiDAR platform, developed from the ground up, each component was characterized to enrich and validate our models. This prototype was tested for UAVs detection and tracking during several weeks of trials. Following this success, a pre-industrial integration process was launched and supervised by the candidate. Numéro de notice : 28535 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Electronique, microélectronique, optique et lasers, optoélectronique microondes robotique : Rouen : 2021 Organisme de stage : Institut de Recherche en Systèmes Electroniques Embarqués DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-03228683 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99312

Evaluating the accuracy of ALS-based removal estimates against actual logging data / Ville Vähä-Konka in Annals of Forest Science, vol 77 n° 3 (September 2020)  

Public [article]  inAnnals of Forest Science > vol 77 n° 3 (September 2020) . - 11 p. Titre : Evaluating the accuracy of ALS-based removal estimates against actual logging data Type de document : Article/Communication Auteurs : Ville Vähä-Konka, Auteur ; Matti Maltamo, Auteur ; Timo Pukkala, Auteur ; Kalle Kärhä, Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : 11 p. Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie [Termes IGN] éclaircie (sylviculture) [Termes IGN] fiabilité des données [Termes IGN] Finlande [Termes IGN] gestion forestière [Termes IGN] inventaire forestier étranger (données) [Termes IGN] récolte de bois [Termes IGN] télédétection par lidar [Termes IGN] télémètre laser aéroporté [Termes IGN] volume en bois Résumé : (auteur) Key message: We examined the accuracy of the stand attribute data based on airborne laser scanning (ALS) provided by the Finnish Forest Centre. The precision of forest inventory data was compared for the first time with operative logging data measured by the harvester. Context: Airborne laser scanning (ALS) is increasingly used together with models to predict the stand attributes of boreal forests. The information is updated by growth models. Information produced by remote sensing, model prediction, and growth simulation needs field verification. The data collected by harvesters on logging sites provide a means to evaluate and verify the accuracy of the ALS-based data. Aims: This study investigated the accuracy of ALS-based forest inventory data provided by the Finnish Forest Centre at the stand level, using harvester data as the reference. Special interest was on timber assortment volumes where the quality reductions of sawlog are model predictions in ALS-based data and true realized reductions in the logging data. Methods: We examined the accuracy of total volume and timber assortment volumes by comparing ALS-based data and operative logging data measured by a harvester. This was done both for clear cuttings and thinning sites. Accuracy of the identification of the dominant tree species of the stand was examined using the Kappa coefficient. Results: In clear-felling sites, the total harvest removals based on ALS and model prediction had a RMSE% of 26.0%. In thinning, the corresponding difference in the total harvested removal was 42.4%. Compared to logged volume, ALS-based prediction overestimated sawlog removals in clear cuttings and underestimated pulpwood removals. Conclusion: The study provided valuable information on the accuracy of ALS-based stand attribute data. Our results showed that ALS-based data need better methods to predict the technical quality of harvested trees, to avoid systematic overestimates of sawlog volume. We also found that the ALS-based estimates do not accurately predict the volume of trees removed in actual thinnings. Numéro de notice : A2020-592 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s13595-020-00985-7 Date de publication en ligne : 27/08/2020 En ligne : https://doi.org/10.1007/s13595-020-00985-7 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95927 [article]

Monitoring clearcutting and subsequent rapid recovery in Mediterranean coppice forests with Landsat time series / Gherardo Chirici in Annals of Forest Science, Vol 77 n° 2 (June 2020)  

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How far can we trust forestry estimates from low-density LiDAR acquisitions? The Cutfoot Sioux experimental forest (MN, USA) case study / Enrico Borgogno Mondino in International Journal of Remote Sensing IJRS, vol 41 n° 12 (20 - 30 March 2020)  

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Mise en place d'une méthode de détermination de la hauteur d'eau des océans à partir d'un capteur LiDAR aéroporté dans le cadre de la calibration/validation de l'altimètre SWOT / Romain Serthelon (2020)  

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Comparing nearest neighbor configurations in the prediction of species-specific diameter distributions / Janne Raty in Annals of Forest Science, vol 75 n° 1 (March 2018)  

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Meet Dr Johannes Riegl / P. Ftizgibbon in GEO: Geoconnexion international, vol 12 n° 2 (february 2013)

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Airborne lidar for natural environments: research and applications in France / C. Puech in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 200 (Novembre 2012)  

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Airborne topographic laser scanners / Gordon Petrie in Geoinformatics, vol 14 n° 1 (01/01/2011)

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A low-cost multi-sensoral mobile mapping system and its feasibility for tree measurements / Anttoni Jaakkola in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 65 n° 6 (November - December 2010)  

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Advanced full-waveform lidar data echo detection: assessing quality of derived terrain and tree height models in an alpine coniferous forest / Adrien Chauve in International Journal of Remote Sensing IJRS, vol 30 n° 19 (October 2009)    

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Contrôle de l'intégrité GPS en temps réel et géoréférencement direct par RTK-GPS pour le levé laser aéroporté / Yannick Stebler in Géomatique suisse, vol 107 n° 3 (01/03/2009)  

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