Centre dedocumentation
scientifique

Sentinel-1 sensitivity to soil moisture at high incidence angle and the impact on retrieval over seasonal crops / Davide Palmisano in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, Vol 59 n° 9 (September 2021)  

Public [article]  inIEEE Transactions on geoscience and remote sensing > Vol 59 n° 9 (September 2021) . - pp 7308 - 7321 Titre : Sentinel-1 sensitivity to soil moisture at high incidence angle and the impact on retrieval over seasonal crops Type de document : Article/Communication Auteurs : Davide Palmisano, Auteur ; Francesco Mattia, Auteur ; Anna Balenzano, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2021 Article en page(s) : pp 7308 - 7321 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image radar et applications [Termes IGN] analyse de sensibilité [Termes IGN] angle d'incidence [Termes IGN] bande C [Termes IGN] carte agricole [Termes IGN] Castille-et-Leon (Espagne) [Termes IGN] corrélation temporelle [Termes IGN] cultures [Termes IGN] humidité du sol [Termes IGN] image Sentinel-SAR [Termes IGN] Pouilles (Italie) [Termes IGN] réseau hydrographique [Termes IGN] rétrodiffusion [Termes IGN] transfert radiatif Résumé : (auteur) Approximately, 30% of the Sentinel-1 (S-1) swath over land is imaged with incidence angles higher than 40°. Still, the interplay among the scattering mechanisms taking place at such a high incidence and their implications on the backscatter information content is often disregarded. This article investigates, through an experimental and numerical study, the S-1 sensitivity to the surface soil moisture (SSM) over agricultural fields observed at low (~33°) and high (~43°) incidence angles and quantifies the impact of the incidence angle on the SSM retrieval accuracy. The study sites are the Apulian Tavoliere (Italy) and REd de MEDición de la HUmedad del Suelo (REMEDHUS) (Spain), which are both instrumented with a hydrologic network continuously measuring SSM. At low incidence angles, results confirm that for crops such as wheat and barley, dominated in C-band by surface scattering, there exists a good sensitivity of S-1 VV to SSM. At high incidence angles, the sensitivity to SSM holds through the combination of the soil attenuated and double bounce scattering. Conversely, over crops dominated by volume scattering, such as sugar beet, the S-1 VV signal is not correlated with the in situ SSM observations, neither at low nor at high incidence. For all the crops, the sensitivity of S-1 to SSM in VH is found significantly lower than in VV. The impact of the incidence angle on the SSM retrieval has been studied with a recursive algorithm based on a short-term change detection approach. An upper and lower bounds for the worsening of the S-1 VV retrieval performance at far versus near range observations have been estimated. In the worst-case scenario, the root mean square error (RMSE) increases from ~0.056 m 3 /m 3 , at low incidence, to ~0.071 m 3 /m 3 , at high incidence. The mechanism that lowers the retrieval accuracy at high incidence angles is further investigated in the synthetic experiment and its impact on the RMSE is estimated in terms of the volume scattering contribution. Numéro de notice : A2021-646 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1109/TGRS.2020.3033887 date de publication en ligne : 10/11/2020 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2020.3033887 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=98351 [article]

Improved supervised learning-based approach for leaf and wood classification from LiDAR point clouds of forests / Sruthi M. Krishna Moorthy in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 58 n° 5 (May 2020)  

Public [article]  inIEEE Transactions on geoscience and remote sensing > vol 58 n° 5 (May 2020) . - pp 3057 - 3070 Titre : Improved supervised learning-based approach for leaf and wood classification from LiDAR point clouds of forests Type de document : Article/Communication Auteurs : Sruthi M. Krishna Moorthy, Auteur ; Kim Calders, Auteur ; Matheus B. Vicari, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : pp 3057 - 3070 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie [Termes IGN] apprentissage automatique [Termes IGN] apprentissage dirigé [Termes IGN] atmosphère terrestre [Termes IGN] canopée [Termes IGN] classification dirigée [Termes IGN] classification par forêts aléatoires [Termes IGN] données lidar [Termes IGN] faisceau laser [Termes IGN] feuille (végétation) [Termes IGN] foresterie [Termes IGN] forêt de feuillus [Termes IGN] forêt tropicale [Termes IGN] plus proche voisin (algorithme) [Termes IGN] précision de la classification [Termes IGN] Python (langage de programmation) [Termes IGN] semis de points [Termes IGN] transfert radiatif Résumé : (auteur) Accurately classifying 3-D point clouds into woody and leafy components has been an interest for applications in forestry and ecology including the better understanding of radiation transfer between canopy and atmosphere. The past decade has seen an increase in the methods attempting to classify leaves and wood in point clouds based on radiometric or geometric features. However, classification purely based on radiometric features is sensor-specific, and the method by which the local neighborhood of a point is defined affects the accuracy of classification based on geometric features. Here, we present a leaf-wood classification method combining geometrical features defined by radially bounded nearest neighbors at multiple spatial scales in a machine learning model. We compared the performance of three different machine learning models generated by the random forest (RF), XGBoost, and lightGBM algorithms. Using multiple spatial scales eliminates the need for an optimal neighborhood size selection and defining the local neighborhood by radially bounded nearest neighbors makes the method broadly applicable for point clouds of varying quality. We assessed the model performance at the individual tree- and plot-level on field data from tropical and deciduous forests, as well as on simulated point clouds. The method has an overall average accuracy of 94.2% on our data sets. For other data sets, the presented method outperformed the methods in literature in most cases without the need for additional postprocessing steps that are needed in most of the existing methods. We provide the entire framework as an open-source python package. Numéro de notice : A2020-232 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1109/TGRS.2019.2947198 date de publication en ligne : 31/10/2019 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2019.2947198 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=94970 [article]

Caractérisation du manteau neigeux arctique, suivi climatique et télédétection micro-onde / Céline Vargel (2020)  

Public Titre : Caractérisation du manteau neigeux arctique, suivi climatique et télédétection micro-onde Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Céline Vargel, Auteur ; Ghislain Picard, Directeur de thèse ; Alain Royer, Directeur de thèse Editeur : Grenoble [France] : Université Grenoble Alpes Année de publication : 2020 Autre Editeur : Sherbrooke : Université de Sherbrooke Importance : 156 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Thèse pour obtenir les grades de : docteur de l'Université de Sherbrooke, Spécialité : Physique de la Télédétection docteur de l'Université Grenoble Alpes, Spécialité : Sciences de la Terre et Univers, Environnement Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection [Termes IGN] Arctique [Termes IGN] caractérisation [Termes IGN] changement climatique [Termes IGN] couvert végétal [Termes IGN] manteau neigeux [Termes IGN] modèle de simulation [Termes IGN] modèle de transfert radiatif [Termes IGN] télédétection en hyperfréquence [Termes IGN] température au sol [Termes IGN] température de luminance [Termes IGN] transfert radiatif Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Les régions de hautes latitudes nord se réchauffent de façon plus intense que sur le reste du globe. Ce phénomène, appelé amplification arctique, est dû en partie à la diminution de l'étendue de glace de mer et de la couverture de neige. Par ses changements de pouvoirs réfléchissant et isolant, la neige, présente 9 mois de l'année, pourrait avoir un effet important sur l'augmentation des températures du sol. Le dégel du pergélisol à travers le carbone ainsi libéré serait susceptible d'avoir un impact important sur le climat futur de l'Arctique. Ce projet de recherche a pour objectif d'améliorer le suivi du couvert nival arctique et des températures du sol. À l'heure actuelle, les modèles détaillés d'évolution du manteau neigeux tels que le modèle Crocus ne parviennent pas à reproduire la physique particulière de la neige arctique ce qui conduit à des incertitudes importantes dans la modélisation des températures du sol. De nouvelles paramétrisations physiques ont été implémentées au sein du modèle Crocus pour améliorer la stratification verticale du manteau neigeux en introduisant les effets de la végétation (neige moins dense en profondeur) et les effets du vent (neige plus dense en surface), ainsi que pour modifier la conductivité thermique de la neige. Ces nouvelles paramétrisations permettent une meilleure représentation des températures du sol sous la neige, validée avec un large jeu de données en Alaska, dans l'Arctique canadien et en Sibérie. Les simulations ainsi réalisées à l'aide du modèle Crocus modifié, piloté par la réanalyse météorologique ERA-Interim sur les 39 dernières années (1979-2018), à l'échelle panarctique, montrent une augmentation significative de la densité de la neige au printemps ainsi que de l'humidité de la neige principalement au printemps et en automne, accompagnée d'une diminution significative de la durée d'enneigement. Ces effets cumulés à l'augmentation des températures de l'air entraînent une augmentation des températures du sol allant jusqu'à +0.89 K par décade pour le mois de juin. De façon à pouvoir améliorer le suivi de l'évolution spatiale et temporelle du couvert nival, l'utilisation de données d'observations satellitaires micro-onde est proposée. À partir de l'analyse d'un jeu de données unique de mesures radiométriques en surface associées à la caractérisation in-situ du manteau neigeux (119 snowpits avec des observations simultanées) en zone arctique et subarctique, une paramétrisation optimale du modèle de transfert radiatif SMRT a été définie. En utilisant une longueur de corrélation exponentielle ajustée comme paramètre de microstructure de la neige dans le modèle électromagnétique Improved Born Approximation (IBA), l'étude montre, par rapport aux autres configurations de modèles testées, de meilleurs résultats avec une erreur moyenne (RMSE) inférieure à 30% des observations pour la neige subarctique et 24% pour la neige arctique. Couplées à Crocus, les températures de brillance simulées sur l'ensemble de l'Arctique sont significativement meilleures avec Crocus modifié qu'avec Crocus standard (38 K d'amélioration de l'erreur en moyenne). Ces résultats ouvrent la voie à l'utilisation de l'assimilation des observations micro-onde satellitaires dans le modèle Crocus à grande échelle afin d'améliorer les simulations de densité de la neige arctique, paramètre clef du manteau neigeux influant sur l'évolution des températures du sol sous la neige. Note de contenu : 1. Introduction générale 1.1 La cryosphère dans le système climatique 1.2 L’Arctique dans le contexte du changement climatique 1.3 Problématique 1.4 Objectifs du doctorat 1.5 Organisation du manuscrit de thèse 2. Matériel et Méthode 2.1 Modélisation du manteau neigeux 2.2 Modélisation des températures de brillance de la neige 3. Article 1 : Amélioration des simulations de la climatologie des propriétés de la neige arctique et de la température du sol sur la période 1979-2018 dans la taïga circumpolaire et les zones arctiques 3.1 Résumé de l’article 3.2 Article : Improved simulations of Arctic snow properties and soil temperature climatology over the 1979-2018 period in circumpolar taiga and Arctic areas 3.3 Complément d’analyse à l’article 3.4 Analyse des tendances d’évolution de la température du sol 3.5 Stockage de carbone organique dans le sol 4. Article 2 : Analyse de la microstructure de la neige arctique et subarctique pour des simulations de températures de brillance micro-onde 4.1 Résumé de l’article 4.2 Article : Arctic and Subarctic snow microstructure analysis for microwave brightness temperature simulations 4.3 Complément d’analyse à l’article 2 5. Modélisation micro-onde panarctique 5.1 Introduction 5.2 Méthode 5.3 Résultats 5.4 Discussion 5.5 Conclusion 6. Conclusion et perspectives 6.1 Conclusion 6.2 Contributions originales de la thèse 6.3 Perspectives du projet de recherche Annexes Numéro de notice : 26531 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Physique de la Télédétection : Sherbrooke : 2020 Thèse de Doctorat : Sciences de la Terre et Univers, Environnement : Grenoble : 2020 Organisme de stage : Centre d’Application et de Recherche en Télédétection (CARTEL) et de L’Institut des Geosciences de l’Environnement (IGE) nature-HAL : Thèse date de publication en ligne : 31/03/2021 En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03185802/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97562

Simulation d’éclairements des surfaces ombrées en zone urbaine par transfert radiatif 3D (modèle DART) / Yulu Xi (2020) 

Public Titre : Simulation d’éclairements des surfaces ombrées en zone urbaine par transfert radiatif 3D (modèle DART) Type de document : Mémoire Auteurs : Yulu Xi, Auteur ; Manchun Lei , Encadrant Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole nationale des sciences géographiques ENSG Année de publication : 2020 Importance : 58 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Mémoire de Master PPMD Photogrammétrie, Positionnement et Mesure de Déformation Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique [Termes IGN] correction atmosphérique [Termes IGN] correction des ombres [Termes IGN] correction radiométrique [Termes IGN] éclairement lumineux [Termes IGN] modulation du signal [Termes IGN] objet 3D [Termes IGN] réflectance urbaine [Termes IGN] télédétection spatiale [Termes IGN] transfert radiatif [Termes IGN] zone urbaine Index. décimale : MPPMD Mémoires du mastère spécialisé Photogrammétrie, Positionnement et Mesures de Déformation Résumé : (Auteur) La télédétection optique en zone urbaine est très impactée par l’hétérogénéité spatiale au sol. Plus précisément, les conditions d’illumination a la surface sont plus compliquées a cause de la variation topographique. L’obstruction du rayonnement solaire direct réduit fortement l’éclairement reçu par des surfaces ombrées, mais l’effet de multi-réflexion peut y ajouter une contribution non négligeable. L’analyse sur l’éclairement des surfaces ombrée en fonction de la distribution de luminance du ciel et la multi-réflexion permet de mieux corriger la radiométrie d’images de télédétection en zone urbaine, pourtant il est difficile de séparer la contribution de chaque facteur dans les vraies mesures. A l’aide de la modélisation de transfert radiatif 3D, on peut simuler le transfert du rayonnement dans une scène urbaine, et extraire les différentes contributions de l’éclairement, en maitrisant tous les propriétés optiques et géométriques de la scène. L’objectif de ce stage est donc de simuler les images en éclairement reçu par la surface des scènes urbaines qui contient de l’ombre. On utilise le modèle DART pour réaliser des simulations d’éclairements des scènes urbaines, afin d’évaluer l’éclairement des surfaces ombrées en fonction des facteurs environnementaux (ciel, bâtiments, ...). Le travail consiste en l’apprentissage du DART, l’étude sur la paramètrisation du DART, la conception des scènes, la conception des simulations et l’extraction des résultats. Note de contenu : Introduction 1. Notions de base physique 1.1 Glossaire 1.2 Modélisation du signal 2. Modèle DART 2.1 Présentation générale 2.2 Fonctionnalités principales 2.3 Paramétrisations 2.4 Choix des paramètres pour notre étude 3. Conception des scènes de simulation 3.1 Idée principale de conception 3.2 Scènes simplifiées 3.3 Paramètres susceptibles d’influencer l’éclairement de la scène 3.4 Scènes complexes 3.5 Création des objets d’une scène 3.6 Extraction des différents composants dans les résultats de simulation 4. Résultats de simulation 4.1 Comparaison des performances de différentes paramétrisations 4.2 Distribution de luminance du ciel Conclusion et perspectives Numéro de notice : 26451 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/URBANISME Nature : Mémoire PPMD Organisme de stage : LaSTIG (IGN) Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=96505

Documents numériques

peut être téléchargé Simulation d’éclairements ... - pdf version dépôt Adobe Acrobat PDF

Atmospheric correction over coastal waters using multilayer neural networks / Yongzhen Fan in Remote sensing of environment, vol 199 (15 September 2017)  

Public [article]  inRemote sensing of environment > vol 199 (15 September 2017) . - pp 218 - 240 Titre : Atmospheric correction over coastal waters using multilayer neural networks Type de document : Article/Communication Auteurs : Yongzhen Fan, Auteur ; Wei Li, Auteur ; Charles K. Gatebe, Auteur ; Cédric Jamet, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2017 Article en page(s) : pp 218 - 240 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique [Termes IGN] correction atmosphérique [Termes IGN] couleur de l'océan [Termes IGN] eaux côtières [Termes IGN] image Aqua-MODIS [Termes IGN] Perceptron multicouche [Termes IGN] transfert radiatif Résumé : (auteur) Standard atmospheric correction (AC) algorithms work well in open ocean areas where the water inherent optical properties (IOPs) are correlated with pigmented particles. However, the IOPs of turbid coastal waters may independently vary with pigmented particles, suspended inorganic particles, and colored dissolved organic matter (CDOM). In turbid coastal waters standard AC algorithms often exhibit large inaccuracies that may lead to negative water-leaving radiances (Lw) or remote sensing reflectance (Rrs). We introduce a new atmospheric correction algorithm for coastal waters based on a multilayer neural network (MLNN) method. We use a coupled atmosphere-ocean radiative transfer model to simulate the Rayleigh-corrected radiance (Lrc) at the top of the atmosphere (TOA) and the Rrs just above the surface simultaneously, and train a MLNN to derive the aerosol optical depth (AOD) and Rrs directly from the TOA Lrc. The method is validated using both a synthetic dataset and Aerosol Robotic Network – Ocean Color (AERONET–OC) measurements. The SeaDAS NIR algorithm, the SeaDAS NIR/SWIR algorithm, and the MODIS version of the Case 2 regional water - CoastColour (C2RCC) algorithm are also included in the comparison with AERONET–OC measurements. The performance of the AC algorithms is evaluated with four statistical metrics: the Pearson correlation coefficient (R), the average percentage difference (APD), the mean percentage bias, and the root mean square difference (RMSD). The comparison with AERONET–OC measurements shows that the MLNN algorithm significantly improves retrieval of normalized Lw in blue bands (412 nm and 443 nm) and yields minor improvements in green and red bands compared with the other three algorithms. On a global scale, the MLNN algorithm reduces APD in normalized Lw by up to 13% in blue bands and by 2–7% in green and red bands when compared with the standard SeaDAS NIR algorithm. In highly absorbing coastal waters, such as the Baltic Sea, the MLNN algorithm reduces APD in normalized Lw by more than 60% in blue bands compared to the standard SeaDAS NIR algorithm, while in highly scattering coastal waters, such as the Black Sea, the MLNN algorithm reduces APD by more than 25%. These results indicate that the MLNN algorithm is suitable for application in turbid coastal waters. Application of the MLNN algorithm to MODIS Aqua images in several coastal areas also shows that it is robust and resilient to contamination due to sunglint or adjacency effects of land and cloud edges. The MLNN algorithm is very fast once the neural network has been properly trained and is therefore suitable for operational use. A significant advantage of the MLNN algorithm is that it does not need SWIR bands. Numéro de notice : A2017-417 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern En ligne : https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.07.016 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=86310 [article]

Fundamental astronomy / Hannu Karttunen (2017)  

Permalink

Télédétection pour l'observation des surfaces continentales, Volume 2. Observation des surfaces continentales par télédétection micro-onde / Nicolas Baghdadi (2017)

Permalink

Estimating the solar transmittance of urban trees using airborne LiDAR and radiative transfer simulation / Haruki Oshio in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 54 n° 9 (September 2016)  

Permalink

Propagation des ondes électromagnétiques dans l’atmosphère terrestre / Jonathan Chenal (2016) 

Permalink

Seeing through shadow: Modelling surface irradiance for topographic correction of Landsat ETM+ data / Tobias Schulmann in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 99 (January 2015)  

Permalink

Hyperspectral-based adaptive matched filter detector error as a function of atmospheric water vapor estimation / Allan W. Yarbrough in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 52 n° 4 (April 2014)  

Permalink

The diffusion approximation for the linear Boltzmann equation with vanishing scattering coefficient / Claude Bardos in Communications in Mathematical Sciences, vol 13 n° 3 (2014)  

Permalink

Apport des mesures directionnelles et polarisées aux corrections atmosphériques au-dessus des océans ouverts. Application à la mission PARASOL / Tristan Harmel (2009)  

Permalink

Derniers développements en télédétection hyperspectrale / V. Carrere in Photo interprétation, vol 43 n° 3 (Septembre 2007)

Permalink

A method for the surface reflectance retrieval from PROBA/CHRIS data over land: application to ESA SPARC campaigns / L. Guanter in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 43 n° 12 (December 2005)

Permalink