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Synergistic use of the SRAL/MWR and SLSTR sensors on board Sentinel-3 for the wet tropospheric correction retrieval / Pedro Aguiar in Remote sensing, vol 14 n° 13 (July-1 2022)
Titre : Synergistic use of the SRAL/MWR and SLSTR sensors on board Sentinel-3 for the wet tropospheric correction retrieval Type de document : Article/Communication Auteurs : Pedro Aguiar, Auteur ; Telmo Vieira, Auteur ; Clara Lázaro, Auteur ; M. Joanna Fernandes, Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : n° 3231 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image
[Termes IGN] correction troposphérique
[Termes IGN] image Sentinel-3
[Termes IGN] température de surface de la merRésumé : (auteur) The Sentinel-3 satellites are equipped with dual-band Microwave Radiometers (MWR) to derive the wet tropospheric correction (WTC) for satellite altimetry. The deployed MWR lack the 18 GHz channel, which mainly provides information on the surface emissivity. Currently, this information is considered using additional parameters, one of which is the sea surface temperature (SST) extracted from static seasonal tables. Recent studies show that the use of a dynamic SST extracted from Numerical Weather Models (ERA5) improves the WTC retrieval. Given that Sentinel-3 carries on board the Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR), from which SST observations are derived simultaneously with those of the Synthetic Aperture Radar Altimeter and MWR sensors, this study aims to develop a synergistic approach between these sensors for the WTC retrieval over open ocean. Firstly, the SLSTR-derived SSTs are evaluated against the ERA5 model; secondly, their impact on the WTC retrieval is assessed. The results show that using the SST input from SLSTR, instead of ERA5, has no impact on the WTC retrieval, both globally and regionally. Thus, for the WTC retrieval, there seems to be no advantage in having collocated SST and radiometer observations. Additionally, this study reinforces the fact that the use of dynamic SST leads to a significant improvement over the current Sentinel-3 WTC operational algorithms. Numéro de notice : A2022-571 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.3390/rs14133231 Date de publication en ligne : 05/07/2022 En ligne : https://doi.org/10.3390/rs14133231 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=101287
in Remote sensing > vol 14 n° 13 (July-1 2022) . - n° 3231[article]
Titre : Simultaneous retrieval of selected optical water quality indicators from Landsat-8, Sentinel-2, and Sentinel-3 Type de document : Article/Communication Auteurs : Nima Pahlevan, Auteur ; Brandon Smith, Auteur ; Krista Alikas, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : n° 112860 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique
[Termes IGN] analyse des mélanges spectraux
[Termes IGN] appariement d'images
[Termes IGN] apprentissage automatique
[Termes IGN] chlorophylle
[Termes IGN] classification par maximum de vraisemblance
[Termes IGN] classification par Perceptron multicouche
[Termes IGN] correction atmosphérique
[Termes IGN] données multisources
[Termes IGN] eaux côtières
[Termes IGN] image Landsat-OLI
[Termes IGN] image Sentinel-MSI
[Termes IGN] image Sentinel-OLCI
[Termes IGN] matière organique
[Termes IGN] Oregon (Etats-Unis)
[Termes IGN] qualité des eauxRésumé : (auteur) Constructing multi-source satellite-derived water quality (WQ) products in inland and nearshore coastal waters from the past, present, and future missions is a long-standing challenge. Despite inherent differences in sensors’ spectral capability, spatial sampling, and radiometric performance, research efforts focused on formulating, implementing, and validating universal WQ algorithms continue to evolve. This research extends a recently developed machine-learning (ML) model, i.e., Mixture Density Networks (MDNs) (Pahlevan et al., 2020; Smith et al., 2021), to the inverse problem of simultaneously retrieving WQ indicators, including chlorophyll-a (Chla), Total Suspended Solids (TSS), and the absorption by Colored Dissolved Organic Matter at 440 nm (acdom(440)), across a wide array of aquatic ecosystems. We use a database of in situ measurements to train and optimize MDN models developed for the relevant spectral measurements (400–800 nm) of the Operational Land Imager (OLI), MultiSpectral Instrument (MSI), and Ocean and Land Color Instrument (OLCI) aboard the Landsat-8, Sentinel-2, and Sentinel-3 missions, respectively. Our two performance assessment approaches, namely hold-out and leave-one-out, suggest significant, albeit varying degrees of improvements with respect to second-best algorithms, depending on the sensor and WQ indicator (e.g., 68%, 75%, 117% improvements based on the hold-out method for Chla, TSS, and acdom(440), respectively from MSI-like spectra). Using these two assessment methods, we provide theoretical upper and lower bounds on model performance when evaluating similar and/or out-of-sample datasets. To evaluate multi-mission product consistency across broad spatial scales, map products are demonstrated for three near-concurrent OLI, MSI, and OLCI acquisitions. Overall, estimated TSS and acdom(440) from these three missions are consistent within the uncertainty of the model, but Chla maps from MSI and OLCI achieve greater accuracy than those from OLI. By applying two different atmospheric correction processors to OLI and MSI images, we also conduct matchup analyses to quantify the sensitivity of the MDN model and best-practice algorithms to uncertainties in reflectance products. Our model is less or equally sensitive to these uncertainties compared to other algorithms. Recognizing their uncertainties, MDN models can be applied as a global algorithm to enable harmonized retrievals of Chla, TSS, and acdom(440) in various aquatic ecosystems from multi-source satellite imagery. Local and/or regional ML models tuned with an apt data distribution (e.g., a subset of our dataset) should nevertheless be expected to outperform our global model. Numéro de notice : A2022-126 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.1016/j.rse.2021.112860 Date de publication en ligne : 04/01/2022 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.rse.2021.112860 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99705
in Remote sensing of environment > vol 270 (March 2022) . - n° 112860[article]Modélisations des écoulements fluviaux adaptées aux observations spatiales et assimilations de données altimétriques / Thibault Malou (2022)
Titre : Modélisations des écoulements fluviaux adaptées aux observations spatiales et assimilations de données altimétriques Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Thibault Malou, Auteur ; Jérôme Monnier, Directeur de thèse ; Pierre-André Garambois, Directeur de thèse Editeur : Toulouse [France] : Institut National des Sciences Appliquées INSA Toulouse Année de publication : 2022 Importance : 207 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l'Université de Toulouse, Spécialité : Mathématiques et ApplicationsLangues : Français (fre) Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] altimétrie satellitaire par radar
[Termes IGN] assimilation des données
[Termes IGN] débit
[Termes IGN] données altimétriques
[Termes IGN] données Jason
[Termes IGN] écoulement des eaux
[Termes IGN] image Sentinel-3
[Termes IGN] modélisation spatio-temporelle
[Termes IGN] niveau de l'eau
[Termes IGN] problème inverse
[Termes IGN] réseau hydrographique
[Termes IGN] rivièreIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Ces travaux de thèse portent sur la modélisation des rivières adaptée à l'altimétrie spatiale, qui permet de mesurer la hauteur d'eau des rivières. Pour estimer le débit sur la base de ces données, les modèles mathématiques ont besoin d'être consistants avec l'échelle spatio-temporelle des observations (centaines de mètres et dizaines de jours) ainsi qu'une estimation de certaines grandeurs non-mesurées par ces satellites d'altimétrie, notamment la hauteur du fond et une paramétrisation physique (coefficient de friction).La difficulté de l'estimation du débit à partir des données altimétriques vient notamment de la pente de la surface libre, qui n'est pas non plus mesurée à une échelle assez fine. Une nouvelle méthodologie pour déterminer des lois algébriques locales d'estimation de débit (lois dites Stage-Fall-Discharge, SFD) à partir des données altimétriques issues de plusieurs satellites (e.g. Jason-3, Sentinel-3A et Sentinel-3B) est alors proposée. La méthode se base sur une modélisation hydrodynamique calibrée par assimilation des données altimétriques. Ces lois SFD sont déterminées de manière à reproduire le débit estimé par la modélisation hydrodynamique à partir de données altimétriques et de grandeurs hydrauliques simulées.Ces lois sont obtenues avec succès sur le réseau hydrographique complexe du Rio Negro-Rio Branco.La méthode devrait être applicable pour estimer le débit de manière opérationnelle.La modélisation adaptée aux observations spatiales nécessite donc de choisir des modèles cohérents avec les données disponibles et les échelles spatio-temporelles observées. De ce fait, l'équation de l'onde diffusante a l'avantage d'avoir comme variable d'état la hauteur d'eau de la rivière qui est directement mesurée contrairement au débit.Dans ces travaux, une double échelle spatio-temporelle est introduite pour prendre en compte l'échelle de la physique (petite échelle) et celle des observations (grande échelle). Les variations de la largeur sont négligeables à l'échelle de la physique, ce qui n'est pas le cas à l'échelle des observations. Une équation de l'onde diffusante adaptée à l'échelle des observations spatiales est établie. Cette nouvelle équation de l'onde diffusante prend en compte les variations de la largeur grâce à deux termes additionnels par rapport à l'équation classique.Une étude numérique met en avant que l'équation à l'échelle des observations estime avec une meilleure précision la pente de la surface libre et donc le débit par rapport à l'équation classique. Un des termes additionnels de l'équation à l'échelle des observations est aussi mis en avant grâce à une quantification de l'importance des termes d'un dictionnaire basée sur une régression parcimonieuse.Pour obtenir une estimation de la hauteur du fond et du coefficient de friction (non-observés par les satellites d'altimétrie), les données altimétriques sont assimilées dans les modèles hydrodynamiques en minimisant une fonction coût basée sur l'écart entre la hauteur modélisée et la hauteur mesurée. La qualité de cette assimilation de données dépend notamment de l'estimation de la covariance de l'erreur d'ébauche, i.e. erreur entre la valeur d'ébauche et la vraie valeur du paramètre, qui préconditionne la hessienne de la fonction coût. Cependant, cette covariance est couramment définie de manière empirique.Ainsi, ces travaux proposent une méthode pour estimer la covariance de l'erreur d'ébauche et la longueur de corrélation à partir des équations de la physique (équations de l'onde diffusante dans le cas présent) en utilisant les noyaux de Green.Ces nouveaux opérateurs ainsi que la longueur de corrélation consistante avec la physique couplée avec un noyau exponentiel décroissant donnent de meilleurs résultats que les opérateurs empiriques. Note de contenu : Introduction
1. Données satellitaires, modélisations d’écoulements fluviaux et problèmes inverses
1.1 Altimétrie spatiale et données satellitaires
1.2 Modélisation mathématique des écoulements
1.3 Problèmes inverses et assimilation de données
2. Generation and analysis of stage-fall-discharge laws from coupled hydrological-hydraulic river network model integrating sparse multi-satellite data
2.1 Introduction
2.2 Flow models and observables
2.3 Study zone and calibrated river network model
2.4 SFD calibration and analysis
2.5 Discussions
2.6 Conclusion
3. Double-scale diffusive wave equations dedicated to spatial rivers observations
3.1 Introduction
3.2 Derivation of the double-scale diffusive wave model
3.3 Numerical results
3.4 Quantification of each term importance
3.5 Conclusion
4. Covariance operators investigation from diffusive wave equations for data assimilation in hydrology
4.1 Introduction
4.2 Variational Data Assimilation based on classical covariance operators
4.3 Covariance operators from Green-like kernels of the double scale diffusive wave equations
4.4 Inference of the bathymetry zb(x) using the physically-derived covariance operators
4.5 Inference of the pair (zb, Ks)(x) from lower quality data
4.6 Conclusion
5. Travaux en perspectives et conclusion générale
5.1 Travaux en perspectives
5.2 ConclusionNuméro de notice : 26907 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : MATHEMATIQUE/POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Mathématiques et Applications : Toulouse : 2022 Organisme de stage : Institut de Mathématiques de Toulouse IMT nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 14/10/2022 En ligne : https://hal.science/tel-03630148v1 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=101921
Titre : Integrating spatio-temporal-spectral information for downscaling Sentinel-3 OLCI images Type de document : Article/Communication Auteurs : Yijie Tang, Auteur ; Qunming Wang, Auteur ; Xiaohua Tong, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2021 Article en page(s) : pp 130 - 150 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique
[Termes IGN] données spatiotemporelles
[Termes IGN] fusion d'images
[Termes IGN] image multibande
[Termes IGN] image Sentinel-MSI
[Termes IGN] image Sentinel-OLCI
[Termes IGN] pouvoir de résolution géométrique
[Termes IGN] réduction d'échelle
[Termes IGN] réflectanceRésumé : (auteur) Sentinel-3 is a newly launched satellite implemented by the European Space Agency (ESA) for global observation. The Ocean and Land Colour Imager (OLCI) sensor onboard Sentinel-3 provides 21 band images with a fine spectral resolution and is of great value for ocean, land and atmospheric monitoring. The two platforms (Sentinel-3A and -3B) can provide OLCI images at an almost daily temporal resolution. The coarse spatial resolution of the 21 band OLCI images (i.e., 300 m), however, limits greatly their utility for local, precise monitoring. Sentinel-2, another satellite provided by ESA, carries the Multispectral Imager (MSI) sensor which can supply much finer spatial resolution (e.g., 10 m and 20 m) images. This paper introduces a new fusion framework integrating spatio-temporal-spectral information for downscaling Sentinel-3 OLCI images, which has two parts. Based on bands with similar wavelengths (i.e., bands 2, 3, 4 and 8a for Sentinel-2 and bands Oa4, Oa6, Oa8 and Oa17 for Sentinel-3), the four Sentinel-3 bands are first downscaled to the spatial resolution of Sentinel-2 images by applying spatio-temporal fusion to Sentinel-2 MSI and Sentinel-3 OLCI images. Then, to take full advantage of all 21 available OLCI bands of the Sentinel-3 images, the extended image pair-based spatio-spectral fusion (EIPSSF) method is proposed in this paper to downscale the other 17 bands. EIPSSF is performed based on the new concept of the extended image pair (EIP) and by exploiting existing spatio-temporal fusion approaches. The framework consisting of spatio-temporal and spatio-spectral fusion is entirely general, which provides a practical solution for comprehensive downscaling of Sentinel-3 OLCI images for fine spatial, temporal and spectral resolution monitoring. Numéro de notice : A2021-654 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2021.08.012 Date de publication en ligne : 24/08/2021 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2021.08.012 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=98384
in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 180 (October 2021) . - pp 130 - 150[article]Exemplaires(3)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 081-2021101 SL Revue Centre de documentation Revues en salle Disponible 081-2021103 DEP-RECP Revue LASTIG Dépôt en unité Exclu du prêt 081-2021102 DEP-RECF Revue Nancy Dépôt en unité Exclu du prêt
Titre : Atmospheric correction of Sentinel-3/OLCI data for mapping of suspended particulate matter and chlorophyll-a concentration in Belgian turbid coastal waters Type de document : Article/Communication Auteurs : Quinten Vanhellemont, Auteur ; Kevin Ruddick, Auteur Année de publication : 2021 Article en page(s) : n° 112284 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] Belgique
[Termes IGN] chlorophylle
[Termes IGN] correction atmosphérique
[Termes IGN] eaux côtières
[Termes IGN] image Sentinel-OLCI
[Termes IGN] particule
[Termes IGN] rayonnement infrarouge
[Termes IGN] réflectance
[Termes IGN] turbidité des eauxRésumé : (auteur) The performance of different atmospheric correction algorithms for the Ocean and Land Colour Instrument (OLCI) on board of Sentinel-3 (S3) is evaluated for retrieval of water-leaving radiance reflectance, and derived parameters chlorophyll-a concentration and turbidity in turbid coastal waters in the Belgian Coastal Zone (BCZ). This is performed using in situ measurements from an autonomous pan-and-tilt hyperspectral radiometer system (PANTHYR). The PANTHYR provides validation data for any satellite band between 400 and 900 nm, with the deployment in the BCZ of particular interest due to the wide range of observed Near-InfraRed (NIR) reflectance. The Dark Spectrum Fitting (DSF) atmospheric correction algorithm is adapted for S3/OLCI processing in ACOLITE, and its performance and that of 5 other processing algorithms (L2-WFR, POLYMER, C2RCC, SeaDAS, and SeaDAS-ALT) is compared to the in situ measured reflectances. Water turbidities across the matchups in the Belgian Coastal Zone are about 20–100 FNU, and the overall performance is best for ACOLITE and L2-WFR, with the former providing lowest relative (Mean Absolute Relative Difference, MARD 7–27%) and absolute errors (Mean Average Difference, MAD -0.002, Root Mean Squared Difference, RMSD 0.01–0.016) in the bands between 442 and 681 nm. L2-WFR provides the lowest errors at longer NIR wavelengths (754–885 nm). The algorithms that assume a water reflectance model, i.e. POLYMER and C2RCC, are at present not very suitable for processing imagery over the turbid Belgian coastal waters, with especially the latter introducing problems in the 665 and 709 nm bands, and hence the chlorophyll-a and turbidity retrievals. This may be caused by their internal model and/or training dataset not being well adapted to the waters encountered in the BCZ. The 1020 nm band is used most frequently by ACOLITE/DSF for the estimation of the atmospheric path reflectance (67% of matchups), indicating its usefulness for turbid water atmospheric correction. Turbidity retrieval using a single band algorithm showed good performance for L2-WFR and ACOLITE compared to PANTHYR for e.g. the 709 nm band (MARD 15 and 17%), where their reflectances were also very close to the in situ observations (MARD 11%). For the retrieval of chlorophyll-a, all methods except C2RCC gave similar performance, due to the RedEdge band-ratio algorithm being robust to typical spectrally flat atmospheric correction errors. C2RCC does not retain the spectral relationship in the Red and RedEdge bands, and hence its chlorophyll-a concentration retrieval is not at all reliable in Belgian coastal waters. L2-WFR and ACOLITE show similar performance compared to in situ radiometry, but due to the assumption of spatially consistent aerosols, ACOLITE provides less noisy products. With the superior performance of ACOLITE in the 490–681 nm wavelength range, and smoother output products, it can be recommended for processing of S3/OLCI data in turbid waters similar to those encountered in the BCZ. The ACOLITE processor for OLCI and the in situ matchup dataset used here are made available under an open source license. Numéro de notice : A2021-476 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.1016/j.rse.2021.112284 Date de publication en ligne : 12/02/2021 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.rse.2021.112284 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97116
in Remote sensing of environment > Vol 256 (April 2020) . - n° 112284[article]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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