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LidarSynonyme(s)Radar optique light detection and ranging |
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Titre : GNSS : géodésie, météorologie et climat Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Olivier Bock , Auteur Editeur : Paris : Université de Paris 6 Pierre et Marie Curie Année de publication : 2012 Note générale : bibliographie
Habilitation à Diriger des Recherches, Université Pierre et Marie CurieLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] lidar Raman
[Termes IGN] modèle atmosphérique
[Termes IGN] positionnement par GNSS
[Termes IGN] positionnement par GPS
[Termes IGN] série temporelle
[Termes IGN] teneur en vapeur d'eau
[Termes IGN] variabilitéRésumé : (auteur) Les systèmes de positionnement et de navigation par satellite (GNSS) ont connu un formidable essor au cours des deux dernières décennies. Ils sont devenus un élément technologique universel et omniprésent. Depuis les puces GPS intégrées dans les téléphones portables, en passant par les systèmes de radionavigation utilisés pour le guidage d'engins agricoles, l'approche aérienne et maritime, jusqu'aux réseaux géodésiques permanents, le recours au positionnement précis est intégré à notre vie quotidienne. Les GNSS participent au maintien des références géodésiques nationales et internationales et à la prévision météorologique, deux applications scientifiques requérant une mise en oeuvre rigoureuse des équipements et un traitement des mesures sophistiqué. Une problématique commune dans ces domaines est la présence de sources d'erreurs dans les signaux GNSS dues notamment à la traversée de l'atmosphère. L'amélioration des méthodes de correction de la propagation des signaux radiofréquence dans l'atmosphère a permis d'une part d'atteindre une précision sub-centimétrique en positionnement vertical et d'autre part de faire des GNSS une technique de référence pour le sondage de la vapeur d'eau dans la troposphère.
Ce manuscrit rassemble les résultats des recherches que j'ai développées au LATMOS et à l'IGN depuis une douzaine d'années. Il s'agit de développements méthodologiques dans le domaine de la télédétection de la vapeur d'eau atmosphérique, du positionnement précis par GPS, et de l'étude du cycle de l'eau atmosphérique au moyen d'observations de lidar Raman, de GPS et d'analyses de modèles de prévision numérique. Les principaux résultats obtenus et les perspectives de ces travaux sont synthétisés ci-dessous.
1. Nous avons développé, au cours de deux thèses que j'ai co-encadrées, une nouvelle approche de correction troposphérique pour le positionnement vertical par GPS. Elle s'appuie sur les mesures d'un lidar Raman à balayage développé en collaboration entre l'IGN et le LATMOS qui permet de sonder les profils de vapeur d'eau dans la direction des satellites GPS. L'analyse conjointe des mesures GPS et lidar Raman recueillies lors de plusieurs campagnes expérimentales a permis d'atteindre une répétitivité de positionnement de l'ordre de 2 mm en quelques heures. Cette méthode permet par la même occasion d'étalonner les mesures lidar par rapport aux mesures GPS avec une précision de l'ordre 2% sur le court-terme. La synergie entre lidar Raman et GNSS peut ouvrir de nouvelles perspectives à la fois dans le domaine du positionnement (référencement vertical), de la géodésie spatiale (validation des retards troposphériques issus de traitements multi-techniques) et du sondage atmosphérique (validation des radiosondages opérationnels en météorologie, surveillance du climat). Les travaux de recherche méthodologique vont se poursuivre dans le cadre du projet DEMEVAP dont l'objectif est d'aboutir à un étalonnage stable sur le long terme avec une précision absolue de 2% sur les mesures de vapeur d'eau.
2. J'ai activement participé au développement des applications météorologiques de la technique GPS en coordonnant et en participant à de nombreuses campagnes expérimentales dédiées aussi bien à l'inter-comparaison de techniques de sondage de la vapeur d'eau qu'à l'étude de processus atmosphériques aux latitudes tempérées (circulation de brise, initiation de la convection et précipitations orographiques). La technique GPS s'est avérée être précise et fiable par tout temps, montrant une cohérence avec des techniques éprouvées au niveau de 1- 1.5 kg m-2 sur le contenu intégré en vapeur d'eau (CIVE). Petit à petit, la technique GPS s'est imposée comme une référence dans le monde de l'observation météorologique. Elle a notamment permis de diagnostiquer des biais dans les observations de radiosondages, jusque là considérées comme les plus fiables. Le succès de la technique GPS vient aussi du fait que le CIVE s'est avéré être une quantité physique particulièrement pertinente pour diagnostiquer les processus du cycle de l'eau et valider leur représentation dans les modèles de prévision numérique. En Europe, les projets COST716 et EGVAP ont, respectivement, démontré la faisabilité et mis en place un service pré-opérationnel de calcul de retards troposphériques à partir des données transmises en temps quasi-réel par les réseaux GNSS permanents. Plusieurs centres de prévision assimilent aujourd'hui ces produits. Il apparait maintenant nécessaire de préparer les produits et les méthodes d'assimilation du futur et donc de poursuivre les investigations sur les propriétés des signaux GNSS en particulier dans des conditions météorologiques extrêmes (pluies torrentielles, tempêtes). Ces travaux seront développés dans le cadre du projet HYMEX (chantier Méditerranée de l'INSU) et d'une nouvelle action COST en cours d'évaluation.
3. A la suite des travaux précédents, je me suis fortement impliqué dans le projet AMMA où j'ai coordonné la mise en place et l'exploitation d'un réseau de six stations GPS permanente dans cinq pays d'Afrique de l'Ouest. Grâce à ces nouvelles données, documenter la variabilité multi-échelle de la vapeur d'eau associée aux processus atmosphériques de la mousson africaine. Elles ont permis d'une part de diagnostiquer d'important biais dans les radiosondages opérationnels et dans les modèles de prévision numérique à l'échelle sous-continentale, et d'autre part de. Par la suite, nous avons approfondi l'étude du cycle de l'eau à l'échelle régionale au moyen de bilans d'eau. Ce travail, réalisé dans le cadre d'une thèse que j'ai coencadrée, a permis de mettre en évidence les limitations et incertitudes des bilans d'eau en Afrique de l'Ouest publiés dans les études passées. En combinant observations et produits de modélisation (analyses de modèles de prévision numérique et simulations de modèles de transfert sol-végétation-atmosphère), nous avons fourni de nouvelles estimations pour les termes du bilan d'eau atmosphérique à la surface qui quantifient l'intensité des interactions surface-atmosphère et des processus dynamiques atmosphériques. Nous avons ainsi pu décrire l'intensité de ces processus physiques sous-jacents, depuis l'échelle sub-diurne jusqu'à l'échelle interannuelle. Nous avons aussi, dans le cadre du projet GHYRAF et d'une autre thèse, démontré l'aptitude du GPS à mesurer des déformations de surface millimétriques (subsidence/surrection) en relation avec la surcharge hydrologique, à l'échelle saisonnière (recharge et vidange des aquifères) en Afrique de l'Ouest. Il semble aujourd'hui possible grâce à la production de solutions GNSS homogènes, par le retraitement des données et la correction des discontinuités dans les séries temporelles, d'analyser la tendance de l'humidité atmosphérique et sa variabilité à des échelles de temps pertinentes pour l'étude du climat. Ces perspectives pourront être développées également avec d'autres systèmes d'observation géodésique tels que DORIS et VLBI. Evaluer le potentiel de ces systèmes et exploiter leurs jeux de données pour étudier le cycle de l'eau régional et global formeront un axe de recherche prioritaire à moyen terme.Note de contenu : Chapitre 1. Introduction
1.1 Les GNSS et le développement de leurs applications géodésiques et météorologiques
1.2 Les mesures GNSS, les méthodes de traitement des données et les sources d'erreurs
1.3 Objectifs et démarche des recherches menées
Chapitre 2. Correction troposphérique et positionnement vertical
2.1 Introduction
2.2 Variabilité de la vapeur d'eau et impact sur le positionnement par GPS
2.3 Développement d'un lidar Raman pour le sondage de la vapeur d'eau atmosphérique
2.4 Correction troposphérique par lidar Raman et positionnement GPS
2.5 Conclusions
Chapitre 3. Sondage de la vapeur d'eau par GPS et météorologie des latitudes tempérées
3.1 Introduction
3.2 Etude de sensibilité de l'estimation des ZTD par GPS
3.3 Sondage de la vapeur d'eau par GPS
3.4 Validation de modèles météorologiques par GPS
3.5 Etudes de processus atmosphériques par GPS
3.6 Conclusions
Chapitre 4. Climat et cycle de l'eau de la mousson africaine
4.1 Introduction
4.2 Un réseau GPS pour l'étude de la mousson africaine
4.3 Comparaisons modèles – observations en Afrique
4.4 Analyse multi-échelle de la variabilité de la vapeur d'eau en Afrique par GPS
4.5 Bilans d'eau atmosphériques : cycle diurne et convection
4.6 Bilans d'eau atmosphériques : échelle régionale et cycle saisonnier
4.7 Le cycle de l'eau vu par les modèles de prévision météorologique
4.8 Détection des variations saisonnières du stock d'eau sous-terraine à partir des déplacements des stations GPS
4.9 Conclusions
Chapitre 5. Perspectives
5.1 L'apport des systèmes d'observations géodésiques à l'étude du cycle de l'eau de l'échelle régionale à globale
5.2 Synergie entre lidar Raman et GNSS : vers un système intégré de sondage atmosphérique et de positionnement vertical
5.3 Développements méthodologiques en traitement de données de géodésie spatiale multi-techniquesNuméro de notice : 14911 Affiliation des auteurs : LASTIG LAREG (2012-mi2018) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : HDR Note de thèse : Habilitation à diriger des recherches : Géodésie : Paris 6 : 2012 nature-HAL : HDR En ligne : https://hal.science/tel-00851617 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76811 Documents numériques
en open access
14911 HDR BockAdobe Acrobat PDF Airborne bathymetric laser scanners / Gordon Petrie in Geoinformatics, vol 14 n° 8 (01/12/2011)
[article]
Titre : Airborne bathymetric laser scanners Type de document : Article/Communication Auteurs : Gordon Petrie, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp 18 - 24 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Bathymétrie
[Termes IGN] bathymétrie laser
[Termes IGN] eaux continentales
[Termes IGN] eaux côtières
[Termes IGN] lidar bathymétrique
[Termes IGN] littoral
[Termes IGN] télémétrie laser aéroportéRésumé : (Auteur) A new generation of airborne bathymetric laser scanners is currently being introduced that promise (i) an improved speed and density of data acquisition and the extension of bathymetric surveys to ever deeper coastal waters on the one hand; and (ii) acquisition of dense data sets in shallow water, both in the problematic costal surf zone and also in inland waters. Numéro de notice : A2011-481 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=31375
in Geoinformatics > vol 14 n° 8 (01/12/2011) . - pp 18 - 24[article]Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 262-2011081 SL Revue Centre de documentation Revues en salle Disponible Relevance assessment of full-waveform lidar data for urban area classification / Clément Mallet in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 66 n° 6 supplement (December 2011)
[article]
Titre : Relevance assessment of full-waveform lidar data for urban area classification Type de document : Article/Communication Auteurs : Clément Mallet , Auteur ; Frédéric Bretar, Auteur ; Michel Roux, Auteur ; Uwe Soergel, Auteur ; Christian Heipke, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp 71 - 84 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] classification automatique
[Termes IGN] classification par séparateurs à vaste marge
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] lidar à retour d'onde complète
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] pertinence
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] zone urbaineRésumé : (Auteur) Full-waveform lidar data are increasingly being available. Morphological features can be retrieved from the echoes composing the waveforms, and are now extensively used for a large variety of land-cover mapping issues. However, the genuine contribution of these features with respect to those computed from standard discrete return lidar systems has been barely theoretically investigated. This paper therefore aims to study the potential of full-waveform data through the automatic classification of urban areas in building, ground, and vegetation points. Two waveform processing methods, namely a non-linear least squares method and a marked point process approach, are used to fit the echoes both with symmetric and asymmetric modeling functions. The performance of the extracted full-waveform features for the classification problem are then compared to a large variety of multiple-pulse features thanks to three feature selection methods. A support vector machines classifier is finally used to label the point cloud according to various scenarios based on the rank of the features. This allows to find the best classification strategy as well as the minimal feature subsets allowing to achieve the highest classification accuracy possible for each of the three feature selection methods. The results show that the echo amplitude as well as two features computed from the radiometric calibration of full-waveform data, namely the cross-section and the backscatter coefficient, significantly contribute to the high classification accuracies reported in this paper (around 95%). Conversely, features extracted from the non Gaussian modelling of the echoes are not relevant for the discrimination of vegetation, ground, and buildings in urban areas. Numéro de notice : A2011-520 Affiliation des auteurs : IGN+Ext (1940-2011) Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2011.09.008 Date de publication en ligne : 12/10/2011 En ligne : http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924271611001055 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=31414
in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 66 n° 6 supplement (December 2011) . - pp 71 - 84[article]Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 081-2011071 SL Revue Centre de documentation Revues en salle Disponible Simultaneous data capture / H. Grierson in Geoinformatics, vol 14 n° 7 (01/10/2011)
[article]
Titre : Simultaneous data capture Type de document : Article/Communication Auteurs : H. Grierson, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp 6 - 8 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes IGN] acquisition simultanée
[Termes IGN] caméra numérique
[Termes IGN] chambre à grand format
[Termes IGN] Lidar
[Termes IGN] télémétrie laser aéroportéRésumé : (Auteur) Blom society has a long history and operating a range of digital cameras and sensors across Europe. Traditionally, these instruments would be used independently, even if multiple data formats were required. However, the demand for higher quality resources, and the need for improved capture efficiency, has seen the long established techniques of aerial surveying put under the microscope. One method to emerge is to use aircraft with dual sensor capabilities. In early, 2011 Blom UK adapted one of their aeroplanes to enable simultaneous data capture with their Vexcel large format digital camera and Optech ALTM LiDAR system. Numéro de notice : A2011-421 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=31200
in Geoinformatics > vol 14 n° 7 (01/10/2011) . - pp 6 - 8[article]Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 262-2011071 SL Revue Centre de documentation Revues en salle Disponible Les principes fondamentaux de la lasergrammétrie terrestre : Systèmes et caractéristiques (partie 1/2) / Tania Landes in XYZ, n° 128 (septembre - novembre 2011)
[article]
Titre : Les principes fondamentaux de la lasergrammétrie terrestre : Systèmes et caractéristiques (partie 1/2) Type de document : Article/Communication Auteurs : Tania Landes, Auteur ; Pierre Grussenmeyer, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : 13 p. ; pp 37 - 49 Note générale : Bibliographie Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] acquisition de données
[Termes IGN] lasergrammétrie
[Termes IGN] lidar topographique
[Termes IGN] pouvoir de résolution géométrique
[Termes IGN] résolution angulaire
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] télémètre laser
[Termes IGN] télémétrie laser terrestreRésumé : (Auteur) Ce premier dossier a pour objectif de présenter les principes fondamentaux régissant l'utilisation des scanners laser terrestres, d'établir des définitions des notions qui s'y rapportent, d'évoquer les erreurs susceptibles d'affecter la qualité des données. Un second dossier, publié dans le prochain numéro, traitera des opérations d'acquisition, de traitements de données acquises par scanner laser 3D, pour finalement présenter quelques applications de la lasergrammétrie terrestre. Les fondamentaux que nous souhaitons présenter dans ces pages ont été rédigés principalement à partir d'une compilation d'ouvrages ou d'articles servant de référence et que le lecteur retrouvera dans le paragraphe "références bibliographiques" spécifique à chaque dossier. Des compléments ont été apportés et des adaptations ont été effectuées sur la base de l'expérience acquise depuis une petite dizaine d'années par la spécialité topographie de l'INSA de Strasbourg. Les deux parties composant ce dossier ne sauraient cependant se substituer aux récents ouvrages de référence sur le sujet (Vosselman & Maas, 2010; Reshetyuk, 2009; Shan 8 Toth, 2008; Lerma Garcia et al., 2008 ; Li et al, 2008). Un second objectif visé par la publication de ces dossiers est de susciter l'aide des lecteurs à l'élaboration d'un lexique terminologique sur la lasergrammétrie terrestre. L'AFÎ souhaite ainsi compléter l'actuel lexique topographique, que vous êtes nombreux à consulter quotidiennement (www.aftopo.org/FR/Lexique-7.html). Une rubrique dédiée à ce chantier vient d'être créée sur le site et listera le nom des personnes contribuant à son élaboration. Nous vous y soumettons une série de définitions, qui serviront de base de discussion. Vos commentaires seront les bienvenus à l'adresse lexique@aftopo.org. Numéro de notice : A2011-343 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=31122
in XYZ > n° 128 (septembre - novembre 2011) . - 13 p. ; pp 37 - 49[article]Voir aussiExemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 112-2011031 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible Documents numériques
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Les principes fondamentaux de la lasergrammétrie terrestre - pdf éditeurAdobe Acrobat PDF Riding the rails / N. Studnicka in GEO: Geoconnexion international, vol 10 n° 8 (september 2011)PermalinkEmpirical comparison of full-waveform Lidar algorithms: range extraction and discrimination performance / C. Parrish in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 77 n° 8 (August 2011)PermalinkAnalyse combinée de données GPS et lidar Raman acquises lors de la campagne COPS pour l’amélioration du positionnement vertical par GPS / Martin Blocquaux in XYZ, n° 127 (juin - août 2011)PermalinkCapture mobile : L'information géographique sur le capot / Françoise de Blomac in SIG la lettre, n° 127 (mai 2011)PermalinkAnalyse conjointe lidar Raman-GPS pour l'estimation de la composante verticale en GPS / Pierre Bosser in Bulletin d'information scientifique et technique de l'IGN, n° 77 (avril 2011)PermalinkPermalinkFull waveform-based analysis for forest type information derivation from large footprint spaceborne lidar data / Junjie Zhang in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 77 n° 3 (March 2011)PermalinkJournées de la recherche [IGN] / Anonyme in Géomatique expert, n° 79 (01/03/2011)PermalinkLe laser et ses applications / Pascal Besnard (2011)PermalinkThe AMMA field campaigns : accomplishments and lessons learned / Thierry Lebel in Atmospheric Science Letters, vol 12 n° 1 (January - March 2011)Permalink