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A novel regression method for harmonic analysis of time series / Qiang Zhou in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 185 (March 2022)  

Public [article]  inISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 185 (March 2022) . - pp 48 - 61 Titre : A novel regression method for harmonic analysis of time series Type de document : Article/Communication Auteurs : Qiang Zhou, Auteur ; Zhe Zhu, Auteur ; George Xian, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : pp 48 - 61 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique [Termes IGN] analyse comparative [Termes IGN] analyse harmonique [Termes IGN] détection de changement [Termes IGN] image Landsat-8 [Termes IGN] image Landsat-SWIR [Termes IGN] modèle de régression [Termes IGN] réflectance [Termes IGN] régression harmonique [Termes IGN] série temporelle [Termes IGN] variation saisonnière Résumé : (auteur) Harmonic analysis of time series is an important technique to reveal seasonal land surface dynamics using remote sensing information. However, frequency selection in the harmonic analysis is often difficult because high-frequency components are useful for delineating seasonal dynamics but sensitive to noise and gaps in time series. On the other hand, it is challenging to obtain temporally continuous satellite data with high quality because of atmospheric contamination. We developed a novel regression method named Harmonic Adaptive Penalty Operator (HAPO) for harmonic analysis of unevenly distributed time series. We introduced a new penalty function to minimize unexpected fluctuations in the model, which can substantially reduce the overfitting issue of regression in time series with temporal gaps. Specifically, the new penalty function minimizes the length of the model curve and the value range difference between the model and time series observations. We compared HAPO with three widely used regression methods (OLS: Ordinary Least Squares; LASSO: Least Absolute Shrinkage and Selection Operator; and Ridge) with different scenarios using Landsat time series data across the United States. First, we evaluated methods using Landsat surface reflectance time series within a single year. HAPO showed small and consistent monthly Root Mean Square Deviation (RMSD) values, in which most of the time RMSD values of predicted reflectance were less than 0.04. More importantly, HAPO showed consistent and less bias given varying density and irregularity of time series. Second, we evaluated methods using multi-year time series and the result suggested that HAPO was a better predictor of relatively short time series (less than4 years) with steady small RMSD values. When a longer time series (≥4 years) was used, all four methods disclosed similar RMSD values, but HAPO outperformed other three methods when there were temporal gaps. Last, we preliminarily tested how regression methods affected change detection and classification accuracy. HAPO showed the highest change detection accuracy of all tests in terms of F1 score when using the change threshold of 0.9999. In classification, HAPO produced the highest accuracy for short time series segments (one- or two-year time series). In contrast, all methods reached similar accuracy for 5-year time series. These results suggest that for areas that have large seasonal observation gaps or for time series that have less than 4 years records, HAPO can provide more consistent and accurate analytical results than other regression methods for harmonic analysis of time series. Numéro de notice : A2022-133 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/MATHEMATIQUE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2022.01.006 Date de publication en ligne : 21/01/2022 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2022.01.006 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99729 [article]

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Suivi du statut hydrique de la vigne par télédétection hyper et multispectrale / Eve Laroche (2021)  

Public Titre : Suivi du statut hydrique de la vigne par télédétection hyper et multispectrale Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Eve Laroche, Auteur ; Véronique Chéret, Directeur de thèse ; Harold Clenet, Directeur de thèse ; Sylvie Duthoit, Directeur de thèse Editeur : Toulouse : Université de Toulouse Année de publication : 2021 Importance : 184 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Thèse en vue de l'obtention du Doctorat de l'Université de Toulouse, spécialité Agrosystèmes, Écosystèmes et Environnement Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection [Termes IGN] bilan hydrique [Termes IGN] changement climatique [Termes IGN] données de terrain [Termes IGN] image hyperspectrale [Termes IGN] image Landsat-SWIR [Termes IGN] image multibande [Termes IGN] image Sentinel-MSI [Termes IGN] irrigation [Termes IGN] jeu de données [Termes IGN] réflectance spectrale [Termes IGN] stress hydrique [Termes IGN] viticulture Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) L’évolution du climat dans le sud de l’Europe conduit à une hausse des températures et une baisse des précipitations pendant l’été. Cette évolution entraîne des contraintes hydriques de plus en plus importantes pour la vigne, obligeant les régions viticoles du sud de la France à réfléchir à des solutions pour conserver leur production. Un enjeu pour la filière est de pouvoir déterminer facilement les parcelles ou régions souffrant de stress hydrique. Dans une zone d’AOC par exemple, cela peut aider à justifier les demandes d’autorisation d’irrigation auprès de l’INAO. Il est également question de mieux gérer la ressource en eau pour la diriger vers les zones qui en ont le plus besoin. Quantifier et suivre le statut hydrique de la vigne permettrait également d’accélérer les réflexions sur l’évolution des pratiques culturales dans ces zones (gestion de l’inter-rang, date de récolte, encépagement. . . ). La télédétection est un outil parfaitement adapté pour répondre à cet enjeu. Le stress hydrique provoque une modification des caractéristiques biophysiques et biochimiques du tissu des plantes, qui se traduit dans la plupart des cas par une modification de leurs propriétés optiques. De plus, l’arrivé des deux satellites Sentinel-2 permet aujourd’hui un suivi de la végétation avec une revisite théorique tous les 5 jours à moindre coût. Ce travail de thèse est orienté autour de plusieurs axes de recherche (thématique et méthodologique) pour arriver à construire et mettre en place un service opérationnel. Dans un premier temps, il fallait comprendre comment s’expriment les symptômes physiologiques du stress hydrique, et, à l’aide de mesures hyperspectrales de référence, caractériser les gammes de longueurs d’onde où des modifications spectrales peuvent être observées. Par la suite, il était nécessaire de vérifier si cette connaissance est transposable aux mesures acquises par les capteurs des satellites actuellement en service et notamment Sentinel-2. Ce travail s’est appuyé sur des jeux de données uniques, combinant à la fois mesures de terrain (sur 3 ans dans 36 parcelles) et observations multispectrales et hyperspectrales. Cette étude a fait ressortir le domaine SWIR pour accéder à la teneur en eau des feuilles mais a également permis de confirmer l’utilité des bandes Red-Edge et NIR pour caractériser l’impact du contenu en eau sur la structure de la feuille et sur son contenu en chlorophylle. Un modèle de prédiction du statut hydrique de la vigne a été mis en place à partir des bandes 4 (Rouge), 6 (Red-Edge), 8a (NIR) et 12 (SWIR) de Sentinel-2. Ce modèle a pu être testé en 2020 sur des parcelles de 5 domaines viticoles, et de nombreux échanges réguliers ont eu lieu avec les viticulteurs pour vérifier la cohérence des résultats au niveau spatial et temporel. Ces premiers retours sont plus qu’encourageant pour la mise en place d’un outil opérationnel de suivi du statut hydrique de la vigne à partir des images Sentinel-2. Les derniers tests sont en cours pour intégrer le modèle dans une plateforme de traitement et de distribution de données automatique au sein de l’entreprise partenaire (TerraNIS). Une première phase de distribution pré-opérationnelle du service est prévue pour l’été 2021. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont donc permis de mettre en lumière les domaines spectraux affectés par les variations de potentiel de tige de la vigne, de valider l’utilisation de Sentinel-2 comme outil de suivi temporel et spatial du statut hydrique de la vigne et de proposer les outils et algorithmes qui permettront à TerraNIS de proposer un service d’intérêt pour l’ensemble de la filière. Note de contenu : Introduction 1- Contexte général 2- Identification des domaines spectraux les plus discriminants pour la caractérisation du statut hydrique de la vigne à partir de données 3- Potentialité des images satellites pour le suivi du statut hydrique de la vigne 4- Vers la mise en place d'un service opérationnel 5- Synthèse générale et perspectives Conclusion Numéro de notice : 28686 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Agrosystèmes, Écosystèmes et Environnement : Toulouse : 2021 Organisme de stage : DYNAFOR DOI : sans En ligne : http://www.theses.fr/2021INPT0082 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=100037

A novel method for separating woody and herbaceous time series / Qiang Zhou in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 85 n° 7 (July 2019)  

Public [article]  inPhotogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS > vol 85 n° 7 (July 2019) . - pp 509 - 520 Titre : A novel method for separating woody and herbaceous time series Type de document : Article/Communication Auteurs : Qiang Zhou, Auteur ; Shuguang Liu, Auteur ; Michael J Hill, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 509 - 520 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection [Termes IGN] Afrique australe [Termes IGN] bois [Termes IGN] extraction de la végétation [Termes IGN] image à haute résolution [Termes IGN] image Ikonos [Termes IGN] image Landsat-SWIR [Termes IGN] image Terra-MODIS [Termes IGN] Normalized Difference Vegetation Index [Termes IGN] plante herbacée [Termes IGN] savane [Termes IGN] série temporelle [Termes IGN] variation saisonnière Résumé : (auteur) Mapping the spatial distribution of woody and herbaceous vegetation in high temporal resolution in savannas would be beneficial for modeling interrelationships between trees and grasses, and monitoring fuel loads and biomass for livestock. In this study, we developed a frequency decomposition method to separate woody and herbaceous vegetation components using Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) time series. The results were validated using fractional cover data derived from high-resolution images. The validation revealed a close relationship between our decomposed NDVI and corresponding fractional cover (R2 = 0.55 and 0.64 for woody and herbaceous components, respectively). We examined the spatial and temporal patterns of the decomposed NDVI, where woody and herbaceous NDVI showed different responses to precipitation. The methods proposed in this study can be used to separate the woody and herbaceous NDVI time series as an alternative approach for monitoring woody and herbaceous vegetation interrelationships related to climatic drivers. Numéro de notice : A2019-259 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.14358/PERS.85.7.509 Date de publication en ligne : 01/07/2019 En ligne : https://doi.org/10.14358/PERS.85.7.509 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=93062 [article]

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Traitement d'images multispectrales et spatialisation des données pour la caractérisation de la matière organique des phases solides naturelles / Kevin Jacq (2019)  

Public Titre : Traitement d'images multispectrales et spatialisation des données pour la caractérisation de la matière organique des phases solides naturelles Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Kevin Jacq, Auteur ; Didier Coquin, Directeur de thèse ; Bernard Fanget, Directeur de thèse Editeur : Grenoble [France] : Université Grenoble Alpes Année de publication : 2019 Importance : 291 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Thèse pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Universitaire Grenoble Alpes, Spécialité Doctorat Chimie Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique [Termes IGN] analyse spectrale [Termes IGN] chimie organique [Termes IGN] fusion d'images [Termes IGN] fusion de données [Termes IGN] image hyperspectrale [Termes IGN] image Landsat-SWIR [Termes IGN] matière organique [Termes IGN] recalage d'image [Termes IGN] sédimentologie Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) L'évolution de l'environnement et le climat sont, actuellement, au centre de toutes les attentions. Les impacts de l'activité des sociétés actuelles et passées sur l'environnement sont notamment questionnés pour mieux anticiper les implications de nos activités sur le futur. Mieux décrire les environnements passés et leurs évolutions sont possibles grâce à l'étude de nombreux enregistreurs naturels (sédiments, spéléothèmes, cernes, coraux). Grâce à eux, il est possible de caractériser des évolutions bio-physico-chimiques à différentes résolutions temporelles et pour différentes périodes. La haute résolution entendue ici comme la résolution su sante pour l'étude de l'environnement en lien avec l'évolution des sociétés constitue le principal verrou de l'étude de ces archives naturelles notamment en raison de la capacité analytique des appareils qui ne peuvent que rarement voir des structures fines inframillimétriques. Ce travail est bâti autour de l'hypothèse que l'utilisation de caméras hyperspectrales (VNIR, SWIR, LIF) couplée à des méthodes statistiques pertinentes doivent permettre d'accéder aux informations spectrales et donc bio-physico-chimiques contenues dans ces archives naturelles à une résolution spatiale de quelques dizaines de micromètres et, donc, de proposer des méthodes pour atteindre la haute résolution temporelle (saisonnière). De plus, a n d'avoir des estimations ables, plusieurs capteurs d'imageries et de spectroscopies linéaires (XRF, TRES) sont utilisés avec leurs propres caractéristiques (résolutions, gammes spectrales, interactions atomiques/moléculaires). Ces méthodes analytiques sont utilisées pour la caractérisation de la surface des carottes sédimentaires. Ces analyses spectrales micrométriques sont mises en correspondance avec des analyses géochimiques millimétriques usuelles. Optimiser la complémentarité de toutes ces données, implique de développer des méthodes permettant de dépasser la difficulté inhérente au couplage de données considérées par essence dissimilaire (résolutions, décalages spatiaux, non-recouvrement spectral). Ainsi, quatre méthodes ont été développées. La première consiste à associer les méthodes hyperspectrales et usuelles pour la création de modèles prédictifs quantitatifs. La seconde permet le recalage spatial des différentes images hyperspectrales à la plus basse des résolutions. La troisième s'intéresse à la fusion de ces dernières à la plus haute des résolutions. Enfin, la dernière s'intéresse aux dépôts présents dans les sédiments (lamines, crues, tephras) pour ajouter une dimension temporelle à nos études. Grâce à l'ensemble de ces informations et méthodes, des modèles prédictifs multivariés ont été estimés pour l'étude de la matière organique, des paramètres texturaux et de la distribution granulométrique. Les dépôts laminés et instantanés au sein des échantillons ont été caractérisés. Ceci a permis d'estimer des chroniques de crues, ainsi que des variations biophysico-chimiques à l'échelle de la saison. L'imagerie hyperspectrale couplée à des méthodes d'analyse des données sont donc des outils performants pour l'étude des archives naturelles à des résolutions temporelles fines. L'approfondissement des approches proposées dans ces travaux permettra d'étudier de multiples archives pour caractériser des évolutions à l'échelle d'un ou de plusieurs bassin(s) versant(s). Note de contenu : Introduction et contexte général 1. État de l'art et méthodologies proposées 1.1 La spectroscopie et l'imagerie, des outils performants pour l'analyse des échantillons naturels 1.2 Objectifs des travaux et méthodologies proposées 2. L'analyse spectrale mono-capteur des carottes sédimentaires 2.1 Les biais et incertitudes de l'analyse hyperspectrale 2.2 Les différences d'échelle spatiale 2.3 La transférabilité entre échantillons 3. Le recalage des images pour l'analyse spectrale multi-capteurs des carottes sédimentaires 3.1 La méthode de recalage des données pour une fusion "basse résolution" 3.2 La fusion "basse résolution" pour l'analyse des archives sédimentaires 4. La combinaison ou fusion des capteurs à la plus haute résolution 4.1 Les méthodes de fusion utilisées en télédétection 4.2 Des perspectives pour une fusion à haute résolution de capteurs de laboratoire 5. La dimension spatiale, une dimension informative pour l'analyse spatiospectrale des archives naturelles 5.1 La détection d'événements instantanés par l'utilisation de méthodes d'apprentissage automatique 5.2 La détection des dépôts laminés pour l'ajout d'une dimension temporelle Conclusions générales et perspectives - L'imagerie hyperspectrale, un outil novateur pour l'analyse des archives environnementales - Des perspectives de développements des technologies et méthodes pour l'analyse à haute résolution Numéro de notice : 26524 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Chimie : Grenoble Alpes : 2019 Organisme de stage : Environnements, Dynamiques et Territoires de la Montagne EDYTEM et Laboratoire d'Informatique, Systèmes, Traitement de l'Information et de la Connaissance LISTIC nature-HAL : Thèse Date de publication en ligne : 07/04/2021 En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03191841/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97495

Sensitivity of spectral reflectance values to different burn and vegetation ratios: A multi-scale approach applied in a fire affected area / Magdalini Pleniou in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 79 (May 2013)  

Public [article]  inISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 79 (May 2013) . - pp 199 - 210 Titre : Sensitivity of spectral reflectance values to different burn and vegetation ratios: A multi-scale approach applied in a fire affected area Type de document : Article/Communication Auteurs : Magdalini Pleniou, Auteur ; Nikos Koustias, Auteur Année de publication : 2013 Article en page(s) : pp 199 - 210 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection [Termes IGN] affinage d'image [Termes IGN] analyse comparative [Termes IGN] classification par maximum de vraisemblance [Termes IGN] Grèce [Termes IGN] image Ikonos [Termes IGN] image Landsat-SWIR [Termes IGN] image Terra-ASTER [Termes IGN] incendie de forêt [Termes IGN] rayonnement proche infrarouge [Termes IGN] régression multiple [Termes IGN] sol nu Résumé : (Auteur) The aim of our study was to explore the spectral properties of fire-scorched (burned) and non fire-scorched (vegetation) areas, as well as areas with different burn/vegetation ratios, using a multisource multiresolution satellite data set. A case study was undertaken following a very destructive wildfire that occurred in Parnitha, Greece, July 2007, for which we acquired satellite images from LANDSAT, ASTER, and IKONOS. Additionally, we created spatially degraded satellite data over a range of coarser resolutions using resampling techniques. The panchromatic (1 m) and multispectral component (4 m) of IKONOS were merged using the Gram-Schmidt spectral sharpening method. This very high-resolution imagery served as the basis to estimate the cover percentage of burned areas, bare land and vegetation at pixel level, by applying the maximum likelihood classification algorithm. Finally, multiple linear regression models were fit to estimate each land-cover fraction as a function of surface reflectance values of the original and the spatially degraded satellite images. The main findings of our research were: (a) the Near Infrared (NIR) and Short-wave Infrared (SWIR) are the most important channels to estimate the percentage of burned area, whereas the NIR and red channels are the most important to estimate the percentage of vegetation in fire-affected areas; (b) when the bi-spectral space consists only of NIR and SWIR, then the NIR ground reflectance value plays a more significant role in estimating the percent of burned areas, and the SWIR appears to be more important in estimating the percent of vegetation; and (c) semi-burned areas comprising 45–55% burned area and 45–55% vegetation are spectrally closer to burned areas in the NIR channel, whereas those areas are spectrally closer to vegetation in the SWIR channel. These findings, at least partially, are attributed to the fact that: (i) completely burned pixels present low variance in the NIR and high variance in the SWIR, whereas the opposite is observed in completely vegetated areas where higher variance is observed in the NIR and lower variance in the SWIR, and (ii) bare land modifies the spectral signal of burned areas more than the spectral signal of vegetated areas in the NIR, while the opposite is observed in SWIR region of the spectrum where the bare land modifies the spectral signal of vegetation more than the burned areas because the bare land and the vegetation are spectrally more similar in the NIR, and the bare land and burned areas are spectrally more similar in the SWIR. Numéro de notice : A2013-237 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2013.02.016 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2013.02.016 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=32375 [article]

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A variational gradient-based fusion method for visible and SWIR imagery / H. Li in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 78 n° 9 (September 2012)  

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Apport du Short Waves InfraRed (SWIR) de Landsat pour la cartographie géologique en zone aride : exemple de l'Androy (Sud de Madagascar) / J.P. Deroin in Photo interprétation, vol 41 n° 1 (Mars 2005)

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