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Titre : Calibration of a terrestrial laser scanner for engineering geodesy Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Thorsten Schulz, Auteur Editeur : Zurich : Institut für Geodäsie und Photogrammetrie IGP - ETH Année de publication : 2008 Collection : IGP Mitteilungen, ISSN 0252-9335 num. 96 Importance : 158 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-906467-71-9 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes IGN] angle d'incidence
[Termes IGN] balayage laser
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] erreur instrumentale
[Termes IGN] étalonnage d'instrument
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] télémètre laser terrestre
[Termes IGN] traitement automatique de donnéesIndex. décimale : 35.10 Acquisition d'images Résumé : (Auteur) For several years now, terrestrial laser scanning has become an additional surveying technique in geodesy. Recent developments have improved several aspects of terrestrial laser scanners, e.g. the data acquisition rate, accuracy, and range. Since such instruments are relatively new and constructed by manufacturers who do not have advanced experience in surveying instruments, investigations are needed to assess the quality of the instrumental characteristics and the acquired data. In this way, manufacturers will understand the needs of geodesists and in turn enable geodesists to provide the necessary support in the development of improvements. This thesis has three objectives, the calibration and investigation of a terrestrial laser scanner, the post-processing of point clouds acquired by laser scanners, and applications of terrestrial laser scanning.
The first objective is a comprehensive calibration and investigation of a specific laser scanner, the Imager 5003 of Zoller+Frohlich GmbH (Germany). The investigation and calibration procedures shall give a general impulse for all users of terrestrial laser scanning regarding instrumental and non-instrumental errors, the assessment of the quality of distance and angle measurements, and the influencing parameters. Laser scanners are a black box instrument that produces a huge number of 3D points in the form of a point cloud in a short time. However, it is the surveyor, who has to assess the reliability and quality of the resulting data. Therefore, the potential and the limitations of laser scanner systems must be identified. This is particularly important when a distance measurement is influenced by several parameters that can bias the data. Since laser scanning is an active surveying method, mostly independent of lighting conditions, distance measurements do not require prisms. Thus, surveying of almost every object is conceivable.
The second objective involves post-processing of the point clouds. Terrestrial laser scanning consists not only of data acquisition, but also processing of the acquired 3D data, which include an intensity value of the reflected laser beam. The point clouds define the objects and the data contains nearly all the information about the objects due to the high sampling interval of laser scanners. To produce the final result, data processing needs to be completed and this can be quiet involving, e.g. registration, data filtering, noise reduction, triangulation, and modeling. The ratio between post-processing and data acquisition can be 10:1 or greater, which means ten (or more) days of post-processing follow one day of data acquisition. This aspect of post-processing applies for both static laser scanning and kinematic laser scanning. The only difference is that kinematic laser scanning requires an unique method of registration and geo-referencing.
The third objective examines the applications of terrestrial laser scanning. Laser scanning can be used in different fields of applications, e.g. industrial metrology, cultural heritage, reverse engineering, and engineering geodesy. Due to the increased requirements regarding accuracy engineering geodesy appears to be a challenging field. Therefore, three different applications are presented which verify the successful use of terrestrial laser scanning in engineering geodesy. The first application involves the field of urban water management. A road surface was scanned to derive catchment areas and water flow directions. The second application covers the field of engineering geology. A tunnel during and after excavation was scanned to characterize rock mass structures and to derive displacement maps of surfaces and object points. Since the first two applications are based on static laser scanning, which means the laser scanner did not change in position and orientation during scanning, the third application is a kinematic one, which means the laser scanner was in motion during scanning. Such kinematic applications are of great interest since the performance of laser scanning can be increased significantly. Tunnels and roads are especially appropriate for kinematic laser scanning. The potential of kinematic laser scanning is tested by moving the laser scanner along a track line. The quality is assessed by scanning reference points.Note de contenu : 1 Introduction
1.1 Terrestrial Laser Scanning
1.2 Motivation
1.3 Outline
2 Components of Terrestrial Laser Scanner
2.1 Distance and Reflectance Measurement System
2.1.1 Electromagnetic Waves
2.1.2 Laser
2.1.3 Direct Time-of-Flight
2.1.4 Amplitude-Modulated Continuous Wave (AMCW)
2.1.5 Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW)
2.1.6 Overview of Distance Measurement Techniques in Terrestrial Laser Scanners
2.1.7 Avalanche Photo Diode (APD)
2.1.8 Reflection Principles
2.1.9 Reflectance Models
2.2 Angle Measurement System
2.2.1 Incremental Encoding
2.2.2 Binary Encoding
2.3 Deflection System
2.3.1 Oscillating Mirror
2.3.2 Rotating Mirror
2.3.3 Overview of Deflection Techniques in Terrestrial Laser Scanners
3 Calibration of Terrestrial Laser Scanner
3.1 Laboratories and Tools for Calibration
3.1.1 Calibration Track Line
3.1.2 Test Field of Control Points
3.1.3 Test Field of Observation Pillars
3.1.4 Electronic Unit for Frequency Measurement
3.1.5 Calibration of Spheres
3.2 Distance Measurement System
3.2.1 Static Mode
3.2.2 Scanning Mode
3.2.3 Long-Term Stability
3.2.4 Frequency Stability
3.3 Angle Measurement System
3.3.1 Horizontal Encoder
3.3.2 Vertical Encoder
3.3.3 Angular Resolution
3.4 Instrumental Errors
3.4.1 Eccentricity of Scan Center
3.4.2 Wobble of Vertical axis
3.4.3 Error of Collimation Axis
3.4.4 Error of Horizontal Axis
3.5 Non-Instrumental Errors
3.5.1 Intensity of Laser Beam
3.5.2 Angle of Incidence
3.5.3 Surface Properties of Materials
3.6 Precision and Accuracy of Terrestrial Laser Scanner Data
3.6.1 Single Point Precision
3.6.2 Accuracy of Modeled Objects (Spheres)
4 Static Laser Scanning
4.1 Data Processing
4.1.1 Blunder Detection
4.1.2 Mixed Pixel
4.1.3 Range/Intensity Crosstalk .
4.1.4 Multipath
4.1.5 Noise Reduction
4.2 Registration
4.2.1 Target-Based Registration
4.2.2 Point Cloud Registration
4.3 Modeling and Visualization
4.3.1 Geometrical Primitives
4.3.2 Triangulation
4.3.3 NURBS
4.3.4 CAD
4.3.5 Rendering and Texture Mapping
5 Kinematic Laser Scanning
5.1 Test Trolley on Calibration Track Line
5.1.1 Relative Position and Orientation
5.1.2 Absolute Position and Orientation
5.2 Rotation Time of Rotating Mirror of Laser Scanner
5.2.1 Direct Method
5.2.2 Indirect Method
5.2.3 Discussion and Comparison
5.3 Position-Fixing Using Total Station
5.3.1 Blunder Detection and Smoothing
5.3.2 Polynomial Interpolation
5.3.3 Regression Line
5.3.4 Kalman Filtering
5.4 Synchronisation
6 Applications of Terrestrial Laser Scanning
6.1 Static Application: Road Surface Analysis
6.1.1 Introduction
6.1.2 Method.
6.1.3 Results
6.2 Static Application: Rock Engineering Applications
6.2.1 Introduction
6.2.2 Method.
6.2.3 Results
6.3 Kinematic Application: Test Tunnel
6.3.1 Introduction
6.3.2 Kinematic Model: Regression Line
6.3.3 Kinematic Model: Kalman Filter
6.3.4 Results
7 Summary
7.1 Conclusions
7.2 OutlookNuméro de notice : 13652 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse étrangère En ligne : http://dx.doi.org/10.3929/ethz-a-005368245 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=62557 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13652-01 35.10 Livre Centre de documentation En réserve M-103 Disponible Développement et validation d'une méthode de calcul GPS intégrant des mesures de profils de vapeur d'eau en visée multi-angulaire pour l'altimétrie de haute précision / Pierre Bosser (2008)
Titre : Développement et validation d'une méthode de calcul GPS intégrant des mesures de profils de vapeur d'eau en visée multi-angulaire pour l'altimétrie de haute précision Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Pierre Bosser , Auteur ; Jacques Pelon, Directeur de thèse ; Olivier Bock , Encadrant ; Christian Thom , Directeur de thèse Editeur : Paris : Université de Paris 6 Pierre et Marie Curie Année de publication : 2008 Importance : 261 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse de doctorat pour obtenir le titre de docteur de l'université Pierre et Marie Curie, spécialité méthodes physiques en télédétectionLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] correction du signal
[Termes IGN] correction troposphérique
[Termes IGN] diffusion de Raman
[Termes IGN] Lidar
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] retard troposphérique
[Termes IGN] signal GPS
[Termes IGN] teneur en vapeur d'eau
[Termes IGN] traitement de données GNSSIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) L'Institut Géographique National (IGN) s'intéresse à l'utilisation du GPS pour des activités de nivellement de précision : c'est un système fonctionnant en tout temps, relativement simple à mettre en œuvre et de faible coût. Une des sources d'erreur majeure reste la correction des effets de propagation des signaux GPS lors de la traversée de la troposphère qui limite la précision verticale à 3 - 15 mm pour une précision planimétrique millimétrique, ce qui restreint son utilisation aux applications de nivellement de précision moyenne. Dans le contexte d'amélioration des performances obtenues par cette technique, l'action NIGPS lancée en 1999 à l'IGN vise à développer une méthode de correction des effets atmosphériques basée sur le sondage de l'humidité dans la basse atmosphère à l'aide d'un lidar Raman vapeur d'eau à visées multi-angulaires. Ce projet est mené en collaboration avec le Service d'Aéronomie du CNRS. Soutenue en 2005, la thèse de Jérôme Tarniewicz pose les bases de cette problématique et, à partir de simulations numériques de mesures lidar Raman, démontre l'apport potentiel de la technique lidar Raman pour la correction des retards troposphériques pour atteindre un positionnement vertical de précision millimétrique. Ce travail de thèse s'inscrit donc dans la continuité de ces travaux et a pour objectif de poursuivre l'étude méthodologique, les développements instrumentaux, notamment au niveau du traitement des signaux lidar, et la validation expérimentale de l'analyse conjointe des observations GPS et lidar.
Dans une première partie, l'étude de l'influence de la variabilité spatiotemporelle des retards troposphériques GPS est réalisée à partir de simulations numériques. Une méthode de correction des retards hydrostatiques plus précise que celle utilisée traditionnellement est proposée. Un autre aspect important de ce travail permet de confirmer l'apport de la mesure lidar multi-angulaire lors du traitement GPS et de démontrer que l'étalonnage des mesures lidar Raman peut être obtenu lors du traitement GPS. Ces premiers résultats sont encourageants pour un futur couplage GPS - lidar Raman et posent les bases en ce qui concerne les performances requises pour le lidar.
La deuxième partie présente les techniques d'analyse des signaux lidar Raman originales utilisées, dont une a été développée pour corriger le biais systématique lié aux fluctuations statistiques des mesures lidar en mode “ comptage de photons ”. Des critères objectifs permettant d'optimiser le rapport signal-à-bruit des mesures par moyennage spatial et temporel ont été introduits. Des profils de rapport de mélange de vapeur d'eau et des retards troposphériques humides précis peuvent alors être restitués en visées zénithales et obliques. Ces méthodes ont été validées lors de plusieurs campagnes météorologiques.
Dans la troisième partie, des observations lidar Raman et GPS (entre autres), réalisées lors de la campagne VAPIC en 2004, ont permis de valider les méthodes de traitement du signal lidar et de tester différentes approches de traitement GPS mais aussi de couplage des mesures de ces deux techniques. Les observations lidar effectuées au zénith, sur des sessions de 6 h dans des conditions stables et relativement sèches, sont ainsi utilisées pour une correction des signaux GPS : par rapport à un traitement classique, une amélioration de la précision de restitution de la composante verticale est obtenue ; les résultats montrent cependant l'importance sur les cas étudiés du trajet multiple corrigé par stacking. Les mesures lidar n'étant pas parfaitement étalonnées, l'estimation conjointe lors du traitement de la hauteur et de la constante d'étalonnage lidar est effectuée : elle permet une amélioration significative de la détermination de la composante verticale. L'analyse des résidus GPS post-traitement, à l'aide des visées lidar obliques réalisées dans des conditions plus variables et plus humides, montre que ceux-ci contiennent une signature liée à cette variabilité. Des mesures lidar obliques restent donc indispensables pour atteindre une meilleure précision. La principale difficulté à surmonter pour réaliser cette correction est alors de définir une procédure réduisant l'erreur dans les directions des satellites non observés (une seule observation lidar étant possible à la fois). Pour cela, nous envisageons d'explorer la piste de l'assimilation des observations lidar, voire des observations lidar et GPS obliques simultanément, dans un modèle météorologique méso-échelle.Note de contenu : I- Influence de la troposphère et de sa modélisation sur la détermination précise de la composante verticale par GPS
1. Le positionnement précis par GPS
1.1 Principe du positionnement par GPS
1.2 Inventaire des sources d'erreur
1.3 Conclusion
2. Modélisation de la troposphère dans les traitements GPS
2.1 Stratégies usuelles pour la correction de la troposphère
2.2 Proposition d'un nouveau modèle du retard hydrostatique au zénith
2.3 Conclusion
3. Evaluations par simulations des modèles troposphériques
3.1 Objectifs et méthode
3.2 Évaluation des fonctions de projection pour un réseau régional
3.3 Évaluation des erreurs de positionnement liées aux modélisations troposphériques
4. Conclusion sur la modélisation troposphérique en GPS
II- Un lidar pour la restitution de profils d'humidité et de retards humides
5. Traitement des signaux Raman pour une restitution précise de profils d'humidité
5.1 Introduction
5.2 Principe physique de la mesure de vapeur d'eau par lidar Raman
5.3 Modèles utilisés pour la restitution de rapports de mélange
5.4 Intégration des signaux mesurés
6. Correction du biais lié aux fluctuations statistiques des signaux Raman
6.1 Position du problème
6.2 Notations utilisées
6.3 Nouveaux estimateurs du rapport de mélange
6.4 Application et validation sur des simulations lidar
6.5 Conclusion
7. Etalonnage du lidar IGN-SA
7.1 Introduction
7.2 Méthodes examinées pour l'étalonnage opérationnel du lidar IGN-SA
7.3 Application : Étalonnage du lidar IGN-SA
7.4 Conclusion
8. Validation de la mesure de rapport de mélange lidar par comparai-son aux radiosondages
8.1 La campagne VAPIC 2004
8.2 La campagne COPS 2007
8.3 Conclusion
9. Restitution de retard troposphérique par lidar Raman
9.1 Calcul du retard humide à partir du profil de rapport de mélange
9.2 Utilisation de profils de température et de pression
9.3 Complément pour le profil de rapport de mélange
10 Conclusion sur la mesure de vapeur d'eau par lidar Raman
III- Étude du couplage lidar Raman - GPS à partir des données de la campagne VAPIC
11 La campagne VAPIC_2004
11.1 Présentation de la campagne VAPIC
11.2 Instrumentation
11.3 Description météorologique
12 Analyse de la variabilité de la vapeur d'eau pendant la campagne VAPIC et de son impact sur la solution GPS
12.1 Impact des modélisations de la troposphère sur les solutions GPS
12.2 Intercomparaison des retards humides GPS avec radiosondages et radiomètres
12.3 Impact de la variabilité atmosphérique sur les solutions GPS
12.4 Discussion
13 Comparaison des retards humides mesurés par GPS et lidar Raman
13.1 Introduction
13.2 Description des données utilisées
13.3 Visées lidar au zénith
13.4 Suivi de satellites
13.5 Conclusion
14 Analyse et correction troposphérique des signaux GPS à l'aide d'observations lidar
14.1 Etude des solutions GPS PPP
14.2 Correction des observations GPS
14.3 Étalonnage de la mesure lidar lors du traitement GPS
14.4 Conclusion et discussion
IV- Conclusion et perspectivesNuméro de notice : 13611 Affiliation des auteurs : LOEMI (1985-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Méthodes physiques en télédétection : Paris 6 : 2008 Organisme de stage : LOEMI (IGN) nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-00322404/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45212 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13611-01 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible 13611-02 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible Eléments de physique pour l'imagerie aérienne et spatiale et la géodésie [diaporama pour le master PPMD] / Michel Kasser (2008)
Titre : Eléments de physique pour l'imagerie aérienne et spatiale et la géodésie [diaporama pour le master PPMD] Type de document : Guide/Manuel Auteurs : Michel Kasser , Auteur Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole nationale des sciences géographiques ENSG Année de publication : 2008 Importance : 160 p. Format : 30 x 21 cm Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Rayonnement électromagnétique
[Termes IGN] albedo
[Termes IGN] chambre DTC
[Termes IGN] colorimétrie
[Termes IGN] détecteur à transfert de charge
[Termes IGN] diffusion de Mie
[Termes IGN] diffusion de Rayleigh
[Termes IGN] diffusion du rayonnement
[Termes IGN] distorsion d'image
[Termes IGN] espace colorimétrique
[Termes IGN] image RVB
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] rayonnement électromagnétique
[Termes IGN] réflexion spéculaire
[Termes IGN] réfraction atmosphérique
[Termes IGN] synthèse trichromatique
[Termes IGN] télémétrie laser aéroporté
[Termes IGN] télémétrie laser terrestreRésumé : (Documentaliste) Ce diaporama présente différentes connaissances relatives à la propagation des ondes électromagnétiques (réfraction et diffusion), à la colorimétrie des images, à la géométrie des images aériennes et spatiales et aborde la technologie des capteurs (chambre numérique DTC, laser). Numéro de notice : 14350 Affiliation des auteurs : IGN (1940-2011) Thématique : IMAGERIE Nature : Manuel de cours IGN Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=46390 Documents numériques
en open access
14350_diaporama_elementsphysiquemastppmd_kasser.pdfAdobe Acrobat PDF Etude géomorphologique des coulées de lave du piton de la fournaise / Astrid Gladys (2008)
Titre : Etude géomorphologique des coulées de lave du piton de la fournaise : méthodes de classification et chantiers photogrammétriques Type de document : Mémoire Auteurs : Astrid Gladys, Auteur Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole nationale des sciences géographiques ENSG Année de publication : 2008 Importance : 66 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Rapport de projet pluridisciplinaire, cycle des ingénieurs diplômés de l'ENSG 2ème année (IT2)Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] analyse diachronique
[Termes IGN] cartographie des risques
[Termes IGN] classification orientée objet
[Termes IGN] détection d'objet
[Termes IGN] détection de contours
[Termes IGN] eCognition
[Termes IGN] ENVI
[Termes IGN] éruption volcanique
[Termes IGN] image aérienne
[Termes IGN] image multitemporelle
[Termes IGN] image SPOT 5
[Termes IGN] image Terra-ASTER
[Termes IGN] lave
[Termes IGN] Matlab
[Termes IGN] modèle numérique de terrain
[Termes IGN] orthophotoplan numérique
[Termes IGN] Piton de la Fournaise (volcan)
[Termes IGN] rayonnement infrarouge
[Termes IGN] Réunion, île de la
[Termes IGN] risque naturel
[Termes IGN] segmentation d'image
[Termes IGN] segmentation multi-échelleIndex. décimale : PROJET Mémoires : Rapports de projet - stage des ingénieurs de 2e année Résumé : (Auteur) Le but de ce stage de deuxième année de cycle ingénieur est d'intégrer le milieu de la recherche pour mener une étude géomorphologique des coulées de lave du Piton de la Fournaise. D'abord, le travail consiste à établir une méthode de classification dans le but de cartographier les contours et les objets morphologiques relatifs aux coulées de lave. Une base de données étendue permet une analyse multi échelles. Il s'agit aussi de conclure sur la pertinence dans cet axe thématique du logiciel eCognition qui s'appuie sur une méthode de classification orientée objet. Un intérêt particulier est porté sur la coulée relative à l'éruption d'avril 2007. Puis deux chantiers de photogrammétries sont abordés dans un contexte d'analyse cartographique de la zone sommitale du volcan (2D) et de la coulée de 2007 (3D). Ces deux sites font l'objet d'un travail de stéréopréparation et de production d'images orthorectifiées. Le but concernant la coulée 2007 est de produire un Modèle Numérique de Terrain de haute précision. Ces traitements se placent dans un contexte d'analyse morphologique et de bilan volumique de lave émise. Note de contenu : Introduction
1) Contexte général
1.1 Présentation du site d'étude
1.2 Environnement scientifique
1.3 Objectifs de stage
2) Outils et méthodes
2.1 Données et Moyens
2.2 Méthodologie de classification avec eCognition
2.3 Méthodologie appliquée aux chantiers stéréo-photogrammétriques
3) Résultats
3.1 Classification
3.2 Modèle 2D
3.3 Modèle 3D
4) Analyses
4.1 Analyse de la méthode de classification
4.2 Analyse des Modèles et Perspectives
ConclusionNuméro de notice : 13677 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Mémoire de projet pluridisciplinaire Organisme de stage : Laboratoire GeoSciences Réunion - IRD Unité Espace ; la Réunion Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=50096 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13677-01 PROJET Livre Centre de documentation Travaux d'élèves Disponible Impact des nuages de haute altitude sur le bilan radiatif à la surface de la terre : quantification expérimentale et analyse / Jean-Charles Dupont (2008)
Titre : Impact des nuages de haute altitude sur le bilan radiatif à la surface de la terre : quantification expérimentale et analyse Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Jean-Charles Dupont, Auteur Editeur : Palaiseau : Ecole Polytechnique EP Année de publication : 2008 Importance : 218 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Thèse de Doctorat présentée pour obtenir le grade de Docteur de l'Ecole Polytechnique, Spécialité Physique de l'AtmosphèreLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Atmosphère
[Termes IGN] atmosphère terrestre
[Termes IGN] bilan radiatif
[Termes IGN] nuage
[Termes IGN] rayonnement solaireIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Les nuages jouent un rôle majeur dans les processus météorologiques et climatiques et leurs interactions avec les constituants de l’atmosphère constituent un enjeu important pour la compréhension de l’impact de l’homme sur le climat. Les longues séries temporelles d’observations fournies par les imageurs passifs spatiaux (par exemple ISCCP) ont permis d’établir des statistiques globales sur les propriétés des nuages. Celles-ci peuvent être comparées dès à présent avec les résultats obtenus par une nouvelle génération de sondeurs actifs spatiaux tels CALIPSO ou CLOUDSAT. Des différences notables apparaissent a cause des caractéristiques propres a chaque type d’instrument (sensibilité, portée, champ d'observation). Ces différences seront particulièrement importantes pour les nuages optiquement fins de haute altitude (signature radiative faible difficile a quantifier). Il est alors important de savoir si les nuages de haute altitude qui apparaissent dans une statistique et non dans l'autre ont une influence significative sur le bilan radiatif de la Terre. Cet impact pourra être quantifié par l’intermédiaire d’instruments de télédétection active installes a la surface de la Terre en effectuant des études de sensibilité basées sur les propriétés macrophysiques de ces nuages. Le Site Instrumental de Recherche par Télédétection Active (SIRTA) de l’IPSL est un site d'expérimentation national qui regroupe un ensemble d'instruments de télédétection active et passive. J'ai donc utilise l’ensemble de ces mesures colocalisées pour quantifier l'impact des nuages de haute altitude sur le rayonnement solaire et infrarouge a la surface. Les propriétés macrophysiques (altitude, occurrence de présence, épaisseur physique, épaisseur optique) des nuages de haute altitude sont restituées a partir d'observations Lidar. Les propriétés intégrées sur la colonne atmosphérique, aérosols et contenu intégré en vapeur d’eau entre autres, sont fournies par le photomètre solaire (réseau AERONET), le radiomètre micro-onde et le GPS. Les mesures de rayonnement sont produites par la station de mesures radiatives (réseau BSRN). Le travail initial a consisté à analyser les mesures disponibles pour restituer les paramètres géophysiques nécessaires au calcul du Forçage Radiatif (FR) lie aux nuages (Cloud Radiative Forcing). Le forçage radiatif lie aux nuages est défini comme la différence entre le rayonnement mesure au sol et le rayonnement hypothétique que l’on aurait en absence totale de nuage. Ce-dernier, communément appelé référence de ciel clair, est dans notre étude calcule par l’intermédiaire de paramétrisations. Une d'entre elles, destinée à estimer le rayonnement infrarouge pour des conditions de ciel clair, a d'ailleurs fait l'objet d'une publication dans la revue Journal of Geophysical Research. L'optimisation de la détection de ces périodes de ciel clair a débouché sur un deuxième article publié dans la revue Geophysical Research Letter. Dans un troisième temps, de robustes algorithmes indispensables au calcul du FR ont été développés et validés sur le site du SIRTA. Un troisième article publié dans Journal of Geophysical Research présente cette méthodologie totalement novatrice permettant de lier forçages radiatifs solaire et infrarouge aux propriétés macrophysiques des cirrus. Parallèlement, ces algorithmes sont appliqués à d'autres sites de latitudes différentes (1) Moyennes Latitudes avec le site ARM SGP de Lamont (36°N), (2) Tropiques avec le site ARM TWP de Nauru(0°S) et (3) Arctique avec le site ARM NSA de Barrow (78°N) dont l'objectif avoué est de régionaliser l'étude afin de quantifier le forçage radiatif des nuages de haute altitude sous différentes conditions climatologiques. Des hétérogénéités spatiales apparaissent et en découlent, les sensibilités du FR à la turbidité de l'atmosphère et à l'humidité atmosphérique sont établies. Enfin, ces algorithmes validés sur différents sites de surfaces sont appliquées aux données spatiales, issues des satellites AIRS et CALIPSO. Ce dernier, sensible aux nuages optiquement fins de haute altitude permet d'estimer le forçage radiatif à l'échelle globale de ce type de nuage non détecté auparavant. Un échantillonnage spatio-temporel plus homogène et plus robuste permet également le calcul du cycle annuel du bilan radiatif zonal net. Note de contenu : Introduction
Chapitre 1 État de l'art
1.1 Introduction
1.2 Propriétés des cirrus
1.3 Forçage radiatif des nuages
1.4 Questions ouvertes et organisation du travail
Chapitre 2 Climatologies régionales pour l'étude de l'impact radiatif des cirrus
2.1 Introduction
2.2 Instruments et mesures
2.3 Synthèse
Chapitre 3 Rayonnements de référence en ciel clair
3.1 Introduction
3.2 Détection des périodes de ciel clair
3.3 Rayonnement infrarouge en ciel clair
3.4 Rayonnement solaire global en ciel clair
3.5 Synthèse
Chapitre 4 Forcage radiatif des cirrus à l’échelle régionale
4.1 Introduction
4.2 Forçage radiatif infrarouge
4.3 Forçage radiatif solaire
4.4 Synthèse
Chapitre 5 Forcage radiatif à l'échelle globale
5.1 Introduction
5.2 Instrumentation et échantillonnage
5.3 Inter comparaisons mesures de surface / mesures spatiales
5.4 Cartographie globale annuelle
5.5 Forçage radiatif global associé aux cirrus
5.6 Synthèse
Conclusions
PerspectivesNuméro de notice : 14904 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : thèse : Physique de l'Atmosphère : École polytechnique : 2008 nature-HAL : Thèse DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76794 Documents numériques
peut être téléchargé
14904 these 2008 DupontAdobe Acrobat PDF Modern radar systems / H. Meikle (2008)PermalinkPermalinkProceedings of the 15th international workshop on laser ranging, Canberra, Australia, 15 - 20 October 2006 / J. Luck (2008)PermalinkPermalinkRapport du directeur sur l'activité et la gestion du Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), 1er juillet 2007 - 30 juin 2008 / Bureau international des poids et mesures (2008)Permalink3D modelling of the tropospheric refractivity using a permanent GPS network / D. Marcias-Valadez in Geomatica, vol 61 n° 4 (December 2007)PermalinkLe lidar topographique à retour d'onde complète: Etat de l'art / Clément Mallet in Traitement du signal, vol 24 n° 6 (01/12/2007)PermalinkPolar Radar for Ice Sheet Measurements (PRISM) / S. Gogineni in Remote sensing of environment, vol 111 n° 2-3 (30 November 2007)PermalinkBidirectional reflectance spectrometry of gravel at the Sjökulla test field / J. 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