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Cartographie dynamique de la topographie de l'océan de surface par assimilation de données altimétriques / Florian Le Guillou (2022)
Titre : Cartographie dynamique de la topographie de l'océan de surface par assimilation de données altimétriques Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Florian Le Guillou, Auteur ; Emmanuel Cosme, Directeur de thèse Editeur : Grenoble [France] : Université Grenoble Alpes Année de publication : 2022 Importance : 217 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Grenoble Alpes, Spécialité : Océan, Atmosphère, HydrologieLangues : Français (fre) Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] altimétrie satellitaire par radar
[Termes IGN] assimilation des données
[Termes IGN] cartographie dynamique
[Termes IGN] cartographie hydrographique
[Termes IGN] données altimétriques
[Termes IGN] image SWOT
[Termes IGN] modèle dynamique
[Termes IGN] niveau de la mer
[Termes IGN] océanographie dynamique
[Termes IGN] océanographie spatiale
[Termes IGN] relief de la surface de la merIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Depuis plus de 20 ans, l’altimétrie satellitaire nadir a révolutionné notre compréhension de la dynamique océanique de mésoéchelle en produisant des mesures très précises du niveau de la mer (SSH; pour Sea Surface Heigh). Pour un grand nombre d’applications, les données 1D de SSH doivent être interpolées sur des cartes 2D régulières en temps et en espace. Aujourd’hui, ces cartes sont générées quotidiennement à une résolution de 1/4° par un algorithme d’interpolation optimale implémenté de manière opérationnelle au sein du système DUACS. Cependant, la résolution spatiale de ces cartes, principalement limitée par l’échantillonnage de l’altimétrie nadir, ne permet pas d’observer convenablement les structures de sous-mésoéchelle, que l’ont sait essentielles pour la compréhension, la modélisation et la prévision du système climatique. La nouvelle mission altimétrique à large fauchée SWOT (pour Surface Water Ocean Topography) sera lancée à la fin de l’année 2022. SWOT permettra l’observation de processus à des échelles de 15-30 km. Cependant, l’algorithme d’interpolation linéaire actuellement implémenté dans la chaîne DUACS doit être amélioré pour tenir compte de la dynamique non-linéaire des structures rapides de sous-mésoéchelle. De plus, il faudra distinguer les mouvements autour de l’équilibre géostrophique de ceux des ondes de marée interne pour étudier convenablement les dynamiques associées. Dans cette thèse, nous avons exploré la capacité de la mission SWOT à répondre à ses objectifs scientifiques en développant des outils innovants pour cartographier la SSH à haute résolution tout en séparant les dynamiques équilibrée et ondulatoire. Pour cela, la stratégie a été d’inclure la dynamique de l’océan dans les outils de cartographie de SSH sous forme d’assimilation de données avec des modèles physiques simples et adaptés à chaque dynamique. La première étape de notre travail a été d’appliquer la méthode du Back-and-Forth-Nudging (BFN) appliqué à un modèle Quasi-Géostrophique à une couche et demie (méthode dite du BFN-QG) pour cartographier la dynamique équilibrée de la SSH. Cette technique est testée avec des observations simulées et réelles. Les résultats montrent que le BFN-QG permet de réduire substantiellement les erreurs de cartographie comparé au système DUACS et que cette réduction est amplifiée lorsque SWOT est ajouté à la constellation d’altimètres nadirs. Par contre, les données nadirs se révèlent nécessaires pour contraindre les grandes échelles spatiales lorsque les données SWOT sont polluées par des erreurs spatialement corrélées. De plus, les performances sont réduites lorsque la dynamique équilibrée est faiblement énergétique. Dans un second temps, nous avons traité la problématique de séparation des dynamiques équilibrée et ondulatoire. Pour cela, nous avons développé un 4Dvar assimilant les observations de SSH dans un modèle Shallow-Water linéaire pour estimer la dynamique de marée interne (méthode dite du 4Dvar-SW). Un atout essentiel du 4Dvar-SW est sa capacité à estimer la marée interne non-stationnaire. Deux stratégies de séparation sont présentées. La première implémente un algorithme de minimisation alternée qui combine itérativement le BFN-QG et le 4Dvar-SW. Bien que testée dans un contexte idéalisé, cette technique semble prometteuse pour cartographier et séparer les contributions des deux dynamiques. Les résultats montrent que l’échantillonnage temporel des observations est déterminant pour estimer correctement la dynamique de marée interne, et par extension la dynamique équilibrée. La seconde stratégie repose sur l’implémentation d’un 4Dvar global en bases réduites et une contribution additive des deux modèles réduits. Cette technique est testée dans le cadre réaliste de la phase de calibration et validation au large de la Californie et les performances sont une nouvelles fois prometteuses, en particulier pour estimer la composante non-stationnaire de la marée interne. Note de contenu : 1- Introduction
2- Approche méthodologique et outils numériques
3- Cartographie altimétrique haute résolution de la dynamique équilibrée dans le contexte de la mission SWOT
4- Article 2 : Regional mapping of energetic short mesoscale ocean dynamics from altimetry : performances from real observations
5- Article 3 : Joint Estimation of Balanced Motions and Internal Tides From Future Wide-Swath Altimetry
6- Vers la cartographie simultanée des dynamiques équilibrée et de marée interne à partir des données SWOT
7- ConclusionNuméro de notice : 29013 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Océan, Atmosphère, Hydrologie : Grenoble : 2022 Organisme de stage : Institut des Géosciences de l’Environnement DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-03775828v1 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=101740 A comparison of linear-mode and single-photon airborne LiDAR in species-specific forest inventories / Janne Raty in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 60 n° 1 (January 2022)
[article]
Titre : A comparison of linear-mode and single-photon airborne LiDAR in species-specific forest inventories Type de document : Article/Communication Auteurs : Janne Raty, Auteur ; Petri Varvia, Auteur ; Lauri Korhonen, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : n° 4401514 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] altitude
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] capteur linéaire
[Termes IGN] carte de la végétation
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] Finlande
[Termes IGN] forêt boréale
[Termes IGN] instrumentation Leica
[Termes IGN] instrumentation Riegl
[Termes IGN] inventaire forestier étranger (données)
[Termes IGN] photon
[Termes IGN] Pinophyta
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] signal laserRésumé : (auteur) Single-photon airborne light detection and ranging (LiDAR) systems provide high-density data from high flight altitudes. We compared single-photon and linear-mode airborne LiDAR for the prediction of species-specific volumes in boreal coniferous-dominated forests. The LiDAR data sets were acquired at different flight altitudes using Leica SPL100 (single-photon, 17 points ⋅ m−2 ), Riegl VQ-1560i (linear-mode, 11 points ⋅ m−2 ), and Leica ALS60 (linear-mode, 0.6 points ⋅ m−2 ) LiDAR systems. Volumes were predicted at the plot-level using Gaussian process regression with predictor variables extracted from the LiDAR data sets and aerial images. Our findings showed that the Leica SPL100 produced a greater mean root-mean-squared error (RMSE) value (41.7 m3 ⋅ ha −1 ) than the Leica ALS60 (39.3 m3 ⋅ ha −1 ) in the prediction of species-specific volumes. Correspondingly, the Riegl VQ-1560i (mean RMSE = 33.0 m3 ⋅ ha −1 ) outperformed both the Leica ALS60 and the Leica SPL100. We found that the cumulative distributions of the first echo heights >1.3 m were rather similar among the data sets, whereas the last echo distributions showed larger differences. We conclude that the Leica SPL100 data set is suitable for area-based LiDAR inventory by tree species although the prediction errors are greater than with data obtained using the modern linear-mode LiDAR, such as Riegl VQ-1560i. Numéro de notice : A2022-026 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.1109/TGRS.2021.3060670 Date de publication en ligne : 04/03/2021 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2021.3060670 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99257
in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing > vol 60 n° 1 (January 2022) . - n° 4401514[article]Empirical comparison between stochastic and deterministic modifiers over the French Auvergne geoid computation test-bed / Ropesh Goyal in Survey review, vol 54 n° 382 (January 2022)
[article]
Titre : Empirical comparison between stochastic and deterministic modifiers over the French Auvergne geoid computation test-bed Type de document : Article/Communication Auteurs : Ropesh Goyal, Auteur ; Jonas Ågren, Auteur ; Will E. Featherstone, Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : pp 57 - 69 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] Auvergne
[Termes IGN] géoïde local
[Termes IGN] harmonique sphérique
[Termes IGN] méthode déterministe
[Termes IGN] NGF-IGN69
[Termes IGN] nivellement par GPS
[Termes IGN] processus stochastique
[Termes IGN] quasi-géoïdeRésumé : (auteur) Since 2006, several different groups have computed geoid and/or quasigeoid (quasi/geoid) models for the Auvergne test area in central France using various approaches. In this contribution, we compute and compare quasigeoid models for Auvergne using Curtin University of Technology’s and the Swedish Royal Institute of Technology’s approaches. These approaches differ in many ways, such as their treatment of the input data, choice of type of spherical harmonic model (combined or satellite-only), form and sequence of correction terms applied, and different modified Stokes’s kernels (deterministic or stochastic). We have also compared our results with most of the previously reported studies over Auvergne in order to seek any improvements with respect to time [exceptions are when different subsets of data have been used]. All studies considered here compare the computed quasigeoid models with the same 75 GPS-levelling heights over Auvergne. The standard deviation for almost all of the computations (without any fitting) is of the order of 30–40 mm, so there is not yet any clear indication whether any approach is necessarily better than any other nor improving over time. We also recommend more standardisation on the presentation of quasi/geoid comparisons with GPS-levelling data so that results from different approaches over the same areas can be compared more objectively. Numéro de notice : A2022-111 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1080/00396265.2021.1871821 En ligne : https://doi.org/10.1080/00396265.2021.1871821 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99628
in Survey review > vol 54 n° 382 (January 2022) . - pp 57 - 69[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 Le radar révèle des montagnes cachées / Laurent Polidori in Géomètre, n° 2198 (janvier 2022)
[article]
Titre : Le radar révèle des montagnes cachées Type de document : Article/Communication Auteurs : Laurent Polidori, Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : pp 17 - 17 Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image radar et applications
[Termes IGN] altimétrie satellitaire par radar
[Termes IGN] Biomass
[Termes IGN] longueur d'onde
[Termes IGN] représentation du relief
[Termes IGN] télédétection en hyperfréquence
[Termes IGN] traitement d'image radarRésumé : (Auteur) Un radar embarqué sur satellite peut voir des reliefs cachés par l’eau, la forêt, le sable ou la glace. Numéro de notice : A2022-060 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtSansCL DOI : sans Date de publication en ligne : 01/01/2022 Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99401
in Géomètre > n° 2198 (janvier 2022) . - pp 17 - 17[article]Réservation
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