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Evaluating P-Band TomoSAR for biomass retrieval in boreal forest / Erik Blomberg in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 59 n° 5 (May 2021)  

Public [article]  inIEEE Transactions on geoscience and remote sensing > vol 59 n° 5 (May 2021) . - pp 3793 - 3804 Titre : Evaluating P-Band TomoSAR for biomass retrieval in boreal forest Type de document : Article/Communication Auteurs : Erik Blomberg, Auteur ; Lars M.H. Ulander, Auteur ; Stefano Tebaldini, Auteur ; Laurent Ferro-Famil, Auteur Année de publication : 2021 Article en page(s) : pp 3793 - 3804 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image radar et applications [Termes IGN] bande P [Termes IGN] biomasse forestière [Termes IGN] forêt boréale [Termes IGN] Suède [Termes IGN] tomographie radar Résumé : (Auteur) P-band synthetic aperture radar (SAR) is sensitive to above-ground biomass (AGB) but retrieval accuracy has been shown to deteriorate in topographic areas. In boreal forest, the signal penetrates through the canopy to interact with the ground producing variations in backscatter depending on ground topography, forest structure, and soil moisture. Tomographic processing of multiple SAR images Tomographic SAR (TomoSAR) provides information about the vertical backscatter distribution. This article evaluates the use of P-band TomoSAR data to improve AGB retrievals from backscattered intensity by suppressing the backscattered signal from the ground. This approach can be used even when the tomographic resolution is insufficient to resolve the vertical backscatter profile. The analysis is based on P-band data from two campaigns: BioSAR-1 (2007) in Remingstorp, southern Sweden, and BioSAR-2 (2008) in Krycklan (KR), northern Sweden. BioSAR airborne data were also processed to correspond as closely as possible to future BIOMASS TomoSAR acquisitions, with BioSAR-2-based results shown. A power law AGB model using volumetric HV polarized backscatter performs best in KR, with training residual root mean-squared error (RMSE) of 30%–36% (27–33 t/ha) for airborne data and 38%–39% for simulated BIOMASS data. Airborne TomoSAR data suggest that both vertical and horizontal tomographic resolution are of importance and that it is possible to greatly reduce AGB retrieval bias when compared with airborne P-band SAR backscatter intensity-based retrievals. A lack of significant ground slopes in Remningstorp reduces the benefit of using TomoSAR data which performs similar to retrievals based solely on P-band SAR backscatter intensity. Numéro de notice : A2021-339 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1109/TGRS.2020.3020775 Date de publication en ligne : 22/09/2020 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2020.3020775 Format de la ressource électronique : URL Article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97570 [article]

Forest height retrieval using P-band airborne multi-baseline SAR data: A novel phase compensation method / Hongliang Lu in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 175 (May 2021)  

Public [article]  inISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 175 (May 2021) . - pp 99 - 118 Titre : Forest height retrieval using P-band airborne multi-baseline SAR data: A novel phase compensation method Type de document : Article/Communication Auteurs : Hongliang Lu, Auteur ; Heng Zhang, Auteur ; Huaitao Fan, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2021 Article en page(s) : pp 99 - 118 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image radar et applications [Termes IGN] bande P [Termes IGN] Chine [Termes IGN] compensation [Termes IGN] erreur de mesure [Termes IGN] erreur de phase [Termes IGN] Guyane (département français) [Termes IGN] hauteur des arbres [Termes IGN] image radar moirée [Termes IGN] ligne de base [Termes IGN] polarisation [Termes IGN] tomographie radar [Termes IGN] triangulation de Delaunay Résumé : (auteur) Synthetic aperture radar (SAR) tomography (TomoSAR) has been well-established for three-dimensional (3-D) information extraction of forests using the multi-baseline SAR data stacks. The multi-baseline SAR data stacks can be acquired by spaceborne and airborne SAR systems, but for forest scenarios, the data stacks acquired by the airborne SAR system are mostly used. Such a data stack has the advantages of short revisiting time and weak temporal decorrelation. However, due to the baseline errors (caused by the residual platform motion and the measurement errors of the navigation instruments), phase errors (PEs) will occur. PEs are independent of one track to the other, resulting in spreading and defocusing in tomographic imaging. In this paper, we proposed a novel phase compensation method named NC-PGA, which combines the methods of network construction (NC) and phase gradient autofocus (PGA) to estimate and compensate the PEs. The NC method uses the Delaunay triangulation network and beamforming to obtain an accurate elevation estimate of the selected permanent scatterers, which can be used as the prior information for subsequent processing to overcome the shortcomings of the PGA method in PEs estimation. The PGA method uses the spatial invariance of PEs in a limited area to compensate for the PE of each track. The applicability of the NC-PGA method is demonstrated using simulated data and real data. The real data contains two data stacks. The one is acquired by a full-polarization P-band airborne SAR system (developed independently by our project research team) over the study area in Saihanba Forest Farm in Hebei, China. The other one is acquired by ONERA SETHI airborne system over Paracou, French Guiana, in the frame of the European Space Agency’s campaign TropiSAR. We select a test area in the study area and successfully retrieve the height of the forest, and use LiDAR data for results validation and evaluation. Numéro de notice : A2021-271 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2021.02.022 Date de publication en ligne : 14/03/2021 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2021.02.022 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97329 [article]

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Ground-based remote sensing of forests exploiting GNSS signals / Leila Guerriero in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 58 n° 10 (October 2020)  

Public [article]  inIEEE Transactions on geoscience and remote sensing > vol 58 n° 10 (October 2020) . - pp 6844 - 6860 Titre : Ground-based remote sensing of forests exploiting GNSS signals Type de document : Article/Communication Auteurs : Leila Guerriero, Auteur ; Francisco Martin, Auteur ; Antonio Mollfulleda, Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : pp 6844 - 6860 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection [Termes IGN] atténuation du signal [Termes IGN] bande L [Termes IGN] bande P [Termes IGN] biomasse aérienne [Termes IGN] canopée [Termes IGN] diamètre à hauteur de poitrine [Termes IGN] Leaf Area Index [Termes IGN] polarisation [Termes IGN] Populus (genre) [Termes IGN] réseau neuronal artificiel [Termes IGN] signal GNSS Résumé : (auteur) The estimation of aboveground biomass is commonly recognized for global relevance because of the vegetation role in the carbon cycle. Both active and passive microwave sensors can significantly contribute to this goal because of their high sensitivity to water content and high penetration at lower frequencies (L-/P-bands). In particular, Global Navigation Satellite Systems (GNSSs) are recently receiving increasing interest as source of opportunity to be employed as illuminator for L-band remote sensing, since they could provide low-cost sensors for nondestructive forest biomass estimation over large areas. In this article, we suggest a method to extract forest information using the GNSS direct signals collected in clear sky and below the vegetation canopy at both circular polarizations. An experimental campaign, carried out in the framework of an European Space Agency (ESA) project, was conducted over three poplar forests with different biomass to verify the feasibility of this technique. The relationships between the GNSS measurements and the tree parameters were first assessed and then interpreted and supported by statistical analysis and a theoretical model. The signal collected under the canopy is affected by attenuation and depolarization with respect to the one collected in open air, and this article demonstrated that both direct line-of-sight propagation and volume scattering play a role in the signal magnitude and its fluctuation in time. Although the experimental data set is limited in size and environmental conditions, two inversion algorithms were also tested with the encouraging retrieval results. Numéro de notice : A2020-585 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1109/TGRS.2020.2976899 Date de publication en ligne : 23/03/2020 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2020.2976899 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95913 [article]

Potential of texture from SAR tomographic images for forest aboveground biomass estimation / Zhanmang Liao in International journal of applied Earth observation and geoinformation, vol 88 (June 2020)  

Public [article]  inInternational journal of applied Earth observation and geoinformation > vol 88 (June 2020) . - 15 p. Titre : Potential of texture from SAR tomographic images for forest aboveground biomass estimation Type de document : Article/Communication Auteurs : Zhanmang Liao, Auteur ; Binbin He, Auteur ; Xingwen Quan, Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : 15 p. Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image radar et applications [Termes IGN] analyse texturale [Termes IGN] bande P [Termes IGN] biomasse aérienne [Termes IGN] canopée [Termes IGN] image radar moirée [Termes IGN] rétrodiffusion [Termes IGN] tomographie radar Résumé : (auteur) Synthetic Aperture Radar (SAR) texture has been demonstrated to have the potential to improve forest biomass estimation using backscatter. However, forests are 3D objects with a vertical structure. The strong penetration of SAR signals means that each pixel contains the contributions of all the scatterers inside the forest canopy, especially for the P-band. Consequently, the traditional texture derived from SAR images is affected by forest vertical heterogeneity, although the influence on texture-based biomass estimation has not yet been explicitly explored. To separate and explore the influence of forest vertical heterogeneity, we introduced the SAR tomography technique into the traditional texture analysis, aiming to explore whether TomoSAR could improve the performance of texture-based aboveground biomass (AGB) estimation and whether texture plus tomographic backscatter could further improve the TomoSAR-based AGB estimation. Based on the P-band TomoSAR dataset from TropiSAR 2009 at two different sites, the results show that ground backscatter variance dominated the texture features of the original SAR image and reduced the biomass estimation accuracy. The texture from upper vegetation layers presented a stronger correlation with forest biomass. Texture successfully improved tomographic backscatter-based biomass estimation, and the texture from upper vegetation layers made AGB models much more transferable between different sites. In addition, the correlation between texture indices varied greatly among different tomographic heights. The texture from the 10 to 30 m layers was able to provide more independent information than the other layers and the original images, which helped to improve the backscatter-based AGB estimation. Numéro de notice : A2020-447 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.jag.2020.102049 Date de publication en ligne : 12/02/2020 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.jag.2020.102049 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95523 [article]

Inversion de données PolSAR en bande P pour l'estimation de la biomasse forestière / Colette Gelas (2020)  

Public Titre : Inversion de données PolSAR en bande P pour l'estimation de la biomasse forestière Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Colette Gelas, Auteur ; Laurent Polidori, Directeur de thèse ; Ludovic Villard, Directeur de thèse Editeur : Toulouse : Université de Toulouse 3 Paul Sabatier Année de publication : 2020 Importance : 154 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l'Université de Toulouse, spécialité Surface et interfaces continentales, Hydrologie Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image radar et applications [Termes IGN] acquisition d'images [Termes IGN] Afrique (géographie politique) [Termes IGN] bande P [Termes IGN] biomasse forestière [Termes IGN] données de terrain [Termes IGN] données polarimétriques [Termes IGN] état de l'art [Termes IGN] forêt tropicale [Termes IGN] image AIRSAR [Termes IGN] image radar moirée [Termes IGN] indicateur de biodiversité [Termes IGN] radar à antenne synthétique [Termes IGN] série temporelle [Termes IGN] variation saisonnière Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) La thèse s'inscrit dans le cadre des travaux préparatoires à la mission spatiale BIOMASS du programme Earth Explorer de l'ESA (Agence Spatiale Européenne), qui prévoit d'exploiter pour la première fois depuis l'espace un SAR en bande P (435 MHz), dans le but de cartographier la biomasse et la hauteur des forêts à l'échelle globale pour la période 2023-2028. L'utilisation de la bande P permet d'obtenir une sensibilité du signal inédite avec la biomasse, en lien avec ses capacités de pénétration même à travers des forêts tropicales denses. La mission BIOMASS se base sur l'utilisation conjointe de trois méthodes d'imagerie qui sont la Polarimétrie (PolSAR), l'Interférométrie (PolInSAR) et la Tomographie (TomoSAR). Ses objectifs sont de produire tous les 7 mois des cartes de biomasse et hauteur des forêts à la résolution de 4 ha, ainsi que des cartes des perturbations sévères à 0.5 ha. La thèse s'est organisée autour du développement d'une chaîne de calcul articulée en plusieurs modules permettant d'extraire des valeurs de biomasse à partir de données PolSAR en bande P dans la perspective de cartographier la biomasse forestière de manière robuste et automatique. Les deux modules principaux consistent à estimer un indicateur polarimétrique lié à la biomasse forestière puis à l'inverser en biomasse en appliquant une méthode bayésienne construite sur des grandeurs a priori issues d'un modèle électromagnétique prédictif (MIPERS-4D). Une étude a été consacrée à la comparaison de différents indicateurs PolSAR permettant l'inversion de la biomasse forestière sur les différents sites expérimentaux étudiés. Cette thèse aborde la possibilité de minimiser les effets de la topographie avec une utilisation conjointe des modèles numériques d'élévation (DEM) qui donnent une approximation des pentes sous forêts et des données PolSAR à partir desquelles il est possible d'extraire des informations sur les coefficients des matrices de covariances et sur les pentes azimutales sous forêt. Dans l'objectif d'améliorer les relations entre les coefficients de rétrodiffusion et la biomasse, la minimisation des effets de speckle a également été étudiée dans le cadre des scénarios d'acquisitions BIOMASS, supposant des adaptations des techniques de filtrage existantes pour des séries temporelles de données SLC polarimétriques. Ces travaux sur le développement d'un filtre multi-temporel et multi-canal adapté aux séries temporelles PolSAR ont été valorisés dans l'article "Multi-temporal speckle filtering of polarimetric P-band SAR data over dense tropical forests in French Guiana : application to the BIOMASS mission" (publié dans la revue Remote Sensing), dans lequel un nouvel indicateur permettant de quantifier les performances du filtrage a également été proposé, en lien avec la capacité inédite de ces données pour caractériser les pentes azimutales du terrain. Ces différents travaux ont permis de mettre au point une méthode d'inversion adaptable aux contraintes de généralisation spatiale et temporelle pour les futures acquisitions BIOMASS à l'échelle globale. La méthode développée repose sur la combinaison d'un indicateur issu des données PolSAR qui optimise la relation à la biomasse ainsi que d'une méthode bayésienne minimisant les effets de dispersion à partir de fonctions de vraisemblance issues du modèle MIPERS-4D. Les conditions d'observations peuvent ainsi être prises en compte au travers de la paramétrisation du modèle, et l'application de cette méthode aux données des campagnes aéroportées étudiées dans cette thèse a montré son intérêt pour éviter la propagation directe des effets temporels ou de structure en biomasse. La combinaison de ces différentes études a permis d'améliorer la méthode d'inversion tout au long de la thèse, en ouvrant également des perspectives de développement pour la consolider avec en particulier la généralisation aux indicateurs PolInSAR et TomoSAR, en vue d'une exploitation la plus complète des futures données BIOMASS. Note de contenu : Introduction 1. Objectifs scientifiques et défis techniques de la mission BIOMASS 1.1 Contexte et objectifs scientifiques de la mission BIOMASS 1.2 Choix technologiques pour répondre aux objectifs de la mission BIOMASS 1.3 Les indicateurs pertinents pour cartographier la biomasse 1.4 Scénarios d’acquisitions et produits de la mission BIOMASS 1.5 Références 2. Présentation des données adaptées aux objectifs de la thèse 2.1 Contexte de réalisation des campagnes aéroportées spécifiques à BIOMASS 2.2 La campagne TropiSAR 2.3 La campagne AfriSAR 2.4 Les expérimentations TropiScat[1&2] et AfriScat 2.5 Références 3. Adaptation du Filtre Multi-canal et Multi-Temporel (MCMT) aux séquences temporelles de données SLC polarimétriques type BIOMASS 3.1 Etat de l’art 3.2 Filtre multi-temporel et multi-canal (MTMC) 3.3 Résultats 3.4 Discussion 3.5 Conclusion 3.6 Références 4. Algorithme d’inversion des données PolSAR bande P en biomasse des forêts 4.1 Modélisation de la relation intensité et biomasse 4.2 Inversion en biomasse 4.3 Procédure d’inversion 4.4 Résultats 4.5 Discussion et analyse 4.6 Références 5. Perspectives et discussions 5.1 Applications liées au filtrage 5.2 Perspectives d’améliorations de l’inversion en biomasse 5.3 Références Conclusion Numéro de notice : 26556 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : BIODIVERSITE/FORET/IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Surface et interfaces continentales, Hydrologie : Toulouse 3 Paul Sabatier : 2020 Organisme de stage : Centre d'Etudes Spatiales de la BIOsphère CESBIO nature-HAL : Thèse Date de publication en ligne : 05/07/2021 En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03278312/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=98045

Soil and vegetation scattering contributions in L-Band and P-Band polarimetric SAR observations / S. Hamed Alemohammad in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 57 n° 11 (November 2019)  

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Cartographier le relief sous les forêts, et le substrat sous les déserts de sable : les attentes de la mission radar Biomass / Laurent Polidori in XYZ, n° 154 (mars - mai 2018)

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Coverage of high biomass forests by the ESA BIOMASS mission under defense restrictions / João M.B. Carreiras in Remote sensing of environment, vol 196 (July 2017)  

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Forest classification and impact of BIOMASS resolution on forest area and aboveground biomass estimation / Michael Schlund in International journal of applied Earth observation and geoinformation, vol 56 (April 2017)  

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Measure of temporal variation of P-Band radar cross section and temporal coherence of a temperate tree / Clément Albinet in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 54 n° 11 (November 2016)  

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Airborne DLSLA 3-D SAR image reconstruction by combination of polar formatting and L_1 regularization / Xueming Peng in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 54 n° 1 (January 2016)  

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Compressive sensing for multibaseline polarimetric SAR tomography of forested areas / Xinwu Li in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 54 n° 1 (January 2016)  

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Radar based classification prior to biomass retrieval from P-Band SAR data / Pierre-Louis Frison (2016)  

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Correcting distortion of polarimetric SAR data induced by ionospheric scintillation / Jun Su Kim in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 53 n° 12 (December 2015)  

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Capabilities of BIOMASS tomography for investigating tropical forests / Ho Tong Minh Dinh in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 53 n° 2 (February 2015)  

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