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Mapping aboveground biomass and its prediction uncertainty using LiDAR and field data, accounting for tree-level allometric and LiDAR model errors / Svetlana Saarela in Forest ecosystems, vol 7 (2020)
[article]
Titre : Mapping aboveground biomass and its prediction uncertainty using LiDAR and field data, accounting for tree-level allometric and LiDAR model errors Type de document : Article/Communication Auteurs : Svetlana Saarela, Auteur ; André Wästlund, Auteur ; Emma Hölmstrom, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : n° 43 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] biomasse aérienne
[Termes IGN] carte thématique
[Termes IGN] données allométriques
[Termes IGN] données de terrain
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] erreur de modèle
[Termes IGN] inférence statistique
[Termes IGN] modèle d'incertitude
[Termes IGN] modèle de croissance végétale
[Termes IGN] modèle non linéaire
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] SuèdeRésumé : (auteur) Background: The increasing availability of remotely sensed data has recently challenged the traditional way of performing forest inventories, and induced an interest in model-based inference. Like traditional design-based inference, model-based inference allows for regional estimates of totals and means, but in addition for wall-to-wall mapping of forest characteristics. Recently Light Detection and Ranging (LiDAR)-based maps of forest attributes have been developed in many countries and been well received by users due to their accurate spatial representation of forest resources. However, the correspondence between such mapping and model-based inference is seldom appreciated. In this study, we applied hierarchical model-based inference to produce aboveground biomass maps as well as maps of the corresponding prediction uncertainties with the same spatial resolution. Further, an estimator of mean biomass at regional level, and its uncertainty, was developed to demonstrate how mapping and regional level assessment can be combined within the framework of model-based inference.
Results: Through a new version of hierarchical model-based estimation, allowing models to be nonlinear, we accounted for uncertainties in both the individual tree-level biomass models and the models linking plot level biomass predictions with LiDAR metrics. In a 5005 km2 large study area in south-central Sweden the predicted aboveground biomass at the level of 18 m ×18 m map units was found to range between 9 and 447 Mg ·ha−1. The corresponding root mean square errors ranged between 10 and 162 Mg ·ha−1. For the entire study region, the mean aboveground biomass was 55 Mg ·ha−1 and the corresponding relative root mean square error 8%. At this level 75% of the mean square error was due to the uncertainty associated with tree-level models.
Conclusions: Through the proposed method it is possible to link mapping and estimation within the framework of model-based inference. Uncertainties in both tree-level biomass models and models linking plot level biomass with LiDAR data are accounted for, both for the uncertainty maps and the overall estimates. The development of hierarchical model-based inference to handle nonlinear models was an important prerequisite for the study.Numéro de notice : A2020-814 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE/MATHEMATIQUE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1186/s40663-020-00245-0 Date de publication en ligne : 03/07/2020 En ligne : https://doi.org/10.1186/s40663-020-00245-0 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=96987
in Forest ecosystems > vol 7 (2020) . - n° 43[article]
Titre : Advances in digital image correlation (DIC) Type de document : Monographie Auteurs : Jean-Noël Perie, Éditeur scientifique ; Jean-Charles Passieux, Éditeur scientifique Editeur : Londres : Applied Science Publishers Année de publication : 2020 Importance : 252 p. Format : 17 x 25 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-03928-514-3 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Photogrammétrie numérique
[Termes IGN] appariement d'images
[Termes IGN] corrélation croisée normalisée
[Termes IGN] Déformation
[Termes IGN] données de terrain
[Termes IGN] étalonnage
[Termes IGN] modélisation 3D
[Termes IGN] pouvoir de résolution géométrique
[Termes IGN] prise de vues en accéléré
[Termes IGN] tomographieRésumé : (auteur) Digital image correlation (DIC) has become the most popular full field measurement technique in experimental mechanics. It is a versatile and inexpensive measurement method that provides a large amount of experimental data. Because DIC takes advantage of a huge variety of image modalities, the technique allows covering a wide range of space and time scales. Stereo extends the scope of DIC to non-planar cases, which are more representative of industrial use cases. With the development of tomography, digital volume correlation now provides access to volumetric data, enabling the study of the inner behavior of materials and structures.However, the use of DIC data to quantitatively validate models or accurately identify a set of constitutive parameters remains challenging. One of the reasons lies in the compromises between measurement resolution and spatial resolution. Second, the question of the boundary conditions is still open. Another reason is that the measured displacements are not directly comparable with usual simulations. Finally, the use of full field data leads to new computational challenges. Note de contenu : 1- Special issue on advances in digital image correlation (DIC)
2- Measurement of super-pressure balloon deformation with simplified digital image correlation
3- A cross-dichroic-prism-based multi-perspective digital image correlation system
4- Laboratory observations of repeated interactions between ruptures and the fault bend prior to the overall stick-slip instability based on a digital image correlation method
5- Application of 3D digital image correlation for development and validation of FEM model of self-supporting arch structures
6- Experimental study on the fracture process zone characteristics in concrete utilizing DIC and AE methods
7- 3D strain and elasticity measurement of layered biomaterials by optical coherence
elastography based on digital volume correlation and virtual fields method
8- 3D strain mapping of opaque materials using an improved digital volumetric speckle
photography technique with X-Ray microtomography
9- Enhanced digital image correlation analysis of ruptures with enforced traction continuity conditions across interfaces
10- Application of the non-contact video gauge on the mechanical properties test for steel cable at elevated temperature
11- New four points initialization for digital image correlation in metal-sheet
strain measurements
12- Dynamic response of copper plates subjected to underwater impulsive loading
13- Gradient correlation functions in digital image correlation
14- Image classification for automated image cross-correlation applications in the geosciences
15- Measurement of interlaminar tensile strength and elastic properties of composites using open-hole compression testing and digital image correlation
16- Digital image correlation applications in composite automated manufacturing, inspection, and testing
17- A method for calibrating a digital image correlation system for full-field strain
measurements during large deformationsNuméro de notice : 25933 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Monographie En ligne : https://doi.org/10.3390/books978-3-03928-515-0 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=96241 Développement d’outils ad-hoc open source pour des applications Web cartographiques / Bruno Verchère (2020)
Titre : Développement d’outils ad-hoc open source pour des applications Web cartographiques Type de document : Mémoire Auteurs : Bruno Verchère, Auteur Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole nationale des sciences géographiques ENSG Année de publication : 2020 Importance : 44 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Rapport de projet pluridisciplinaire, cycle ING2Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géomatique web
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] Apache (serveur)
[Termes IGN] données de terrain
[Termes IGN] GitHub
[Termes IGN] intégration de données
[Termes IGN] métadonnées géographiques
[Termes IGN] QGIS
[Termes IGN] série temporelle
[Termes IGN] SIG nomade
[Termes IGN] web mappingIndex. décimale : PROJET Mémoires : Rapports de projet - stage des ingénieurs de 2e année Résumé : (Auteur) Ce rapport présente mon stage, entièrement réalisé en télétravail, dans l’entreprise italienne Gter SRL. Il consiste en la réalisation de trois projets au cours de mes trois mois de stage. L’ensemble de ces projets se base sur le logiciel QGIS afin de préparer les données et métadonnées géographiques. Le premier travail est un comparatif d’applications SIG mobile, ayant pour objectif de trouver l’application la plus adaptée aux besoins de l’entreprise pour les relevés sur le terrain. Cette tâche est suivie par la mise en place d’une série temporelle dans une application Web cartographique créée avec LizMap. Différentes approchent ont aboutit sur le développement d’un outil ad-hoc open source de visualisation d’une série temporelle. Le dernier projet cherche à intégrer des métadonnées de couche QGIS dans LizMap avec pycsw. L’étude a amené au développement d’un transformateur Python des métadonnées QGIS en enregistrements CSW et d’un client pycsw pour LizMap. Certains de ces travaux ont conduit à une demande de contribution à des projets open source sur GitHub. Note de contenu :
Introduction
1. Présentation de Gter SRL
1.1 L’entreprise
1.2 Organisation
1.3 Services et clients
2. Technologies utilisées
2.1 SIG mobile
2.2 Apache HTTP Server
2.3 LizMap Web Client
2.4 PyCSW
3. Travaux réalisés
3.1 Comparatif d’applications SIG mobile
3.2 Séries temporelles dans LizMap
3.3 Intégration de métadonnées QGIS à LizMap avec pycswNuméro de notice : 26381 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : GEOMATIQUE Nature : Mémoire de projet pluridisciplinaire Organisme de stage : Gter SRL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95851 Documents numériques
peut être téléchargé
Développement d’outils ad-hoc open source... - pdf auteurAdobe Acrobat PDF Dynamique spontanée post-tempête de la végétation forestière en contexte de changement climatique / Lucie Dietz (2020)
Titre : Dynamique spontanée post-tempête de la végétation forestière en contexte de changement climatique Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Lucie Dietz, Auteur ; Jean-Claude Gégout, Directeur de thèse ; Catherine Collet, Directeur de thèse Editeur : Paris, Nancy, ... : AgroParisTech (2007 -) Année de publication : 2020 Importance : 175 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse pour obtenir le grade de Docteur de L’Institut des Sciences et Industries du Vivant et de l’Environnement (AgroParisTech), Spécialité : Biologie et écologie des forêts et des agrosystèmesLangues : Français (fre) Descripteur : [Termes IGN] Carpinus betulus
[Termes IGN] chablis (sylviculture)
[Termes IGN] changement climatique
[Termes IGN] croissance des arbres
[Termes IGN] densité du peuplement
[Termes IGN] données de terrain
[Termes IGN] dynamique de la végétation
[Termes IGN] état du sol
[Termes IGN] Fagus (genre)
[Termes IGN] forêt tempérée
[Termes IGN] France (végétation)
[Termes IGN] Grand Est (région 2016)
[Termes IGN] inventaire forestier local
[Termes IGN] peuplement forestier
[Termes IGN] placette d'échantillonnage
[Termes IGN] Quercus (genre)
[Termes IGN] reboisement
[Vedettes matières IGN] ForesterieIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Dans un contexte où les perturbations sont prédites plus sévères et/ou plus fréquentes, le choix des itinéraires sylvicoles à mettre en œuvre à la suite de perturbations se heurte à la méconnaissance de la dynamique spontanée de la régénération obtenue en contexte de changement climatique. A partir d’un réseau de placettes permanentes installées en France après les tempêtes de 1999, l’objectif de cette étude est d'analyser la dynamique de la végétation de moyen terme observée au sein de trouées forestières, d’identifier ses principaux déterminants et d’évaluer l’interaction entre perturbations et adaptation des communautés végétales au changement climatique. La régénération naturelle ligneuse, obtenue dans les trouées post-tempête, semble être satisfaisante en termes de densité et de diversité en essences, la majorité des sites ayant une densité de plus de 2000 tiges/ha avec en moyenne 4.4 espèces présentes dans la strate supérieure à 2 m. Les quelques situations préoccupantes ont pu être identifiées dès les jeunes stades de la régénération et regroupent des caractéristiques communes : ce sont des anciens peuplements résineux, sur sol acide où une végétation compétitrice s’est développée, induisant un blocage de la régénération. Dans ces contextes, une intervention sylvicole aurait été souhaitable pour favoriser la régénération. Une étude plus spécifique de la régénération naturelle de trois grandes essences feuillues européennes a été menée : le chêne, le charme et le hêtre. Nous avons ainsi pu mettre en évidence un déclin de l’abondance du chêne au cours du temps, au profit des deux espèces plus compétitrices qui sont le hêtre et le charme. Bien qu’ayant une densité faible, le chêne reste tout de même présent sur 22% des sites 19 ans après l’ouverture du couvert. Il présente également une croissance équivalente, voire supérieure, à celle du charme et du hêtre, ce qui suggère des stratégies de développements différentes entre les trois essences. Néanmoins, au vu de la dynamique observée du chêne, sans intervention pour favoriser sa régénération, son avenir semble incertain dans les décennies à venir. Enfin, notre étude a permis de mettre en évidence une thermophilisation plus importante des communautés végétales présentes au sein des forêts ayant connues une période d’ouverture du couvert par rapport à celles des peuplements non perturbés. En stimulant la thermophilisation, la perturbation joue donc un rôle écologique majeur dans l’adaptation des communautés végétales au changement climatique. L’importance des perturbations de grande ampleur ne doit donc pas être sous-estimée, en particulier dans un contexte climatique futur où celles-ci risquent de s’intensifier. Note de contenu : INTRODUCTION
1 - CADRE SCIENTIFIQUE ET OBJECTIFS
1.1. De la niche écologique à la distribution des espèces
1.2. Théorie de la succession végétale
1.3. Dynamique spontanée de la végétation forestière observée en contexte de perturbations
1.4. Objectif du travail de thèse
2 - METHODOLOGIE GENERALE
2.1. Démarche scientifique
2.2. Traitement et analyse des données
3 - DYNAMIQUE SPONTANEE DE LA REGENERATION POST-TEMPETE LIGNEUSE
3.1. Introduction
3.2. Matériels et méthodes
3.3. Résultats
3.4. Discussion
3.5. Annexes
4 - REGENERATION NATURELLE DE TROIS ESSENCES MAJEURES DES PEUPLEMENTS FORESTIERS FRANÇAIS ET EUROPEENS
4.1. Introduction
4.2. Material & methods
4.3. Results
4.4. Discussion
4.5. Supplementary figures and tables
5 - ROLE DES PERTURBATIONS SUR L’ADAPTATION DES COMMUNAUTES VEGETALES AU CHANGEMENT CLIMATIQUE
5.1. Introduction
5.2. Materials & methods
5.3. Results
5.4. Discussion
5.5. Conclusion
5.6. Supplementary information
6 - DISCUSSION GÉNÉRALE & PERSPECTIVES
6.1. Discussion générale
6.2. PerspectivesNuméro de notice : 26788 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : BIODIVERSITE/FORET Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Biologie et écologie des forêts et des agrosystèmes : AgroParisTech : 2020 Organisme de stage : INRAE nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 25/03/2021 En ligne : https://hal-agroparistech.archives-ouvertes.fr/tel-03134126v2/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99913 Inversion de données PolSAR en bande P pour l'estimation de la biomasse forestière / Colette Gelas (2020)
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, HydrologieLangues : 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 saisonnièreIndex. 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
ConclusionNuméro 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 Modélisation des effets de la compétition interspécifique et des pratiques sylvicoles sur la croissance de jeunes plants forestiers / Jean-Charles Miquel (2020)PermalinkBridging the gap: toward a French MS-NFI for territories / Jean-Pierre Renaud (2019)PermalinkIs field-measured tree height as reliable as believed – A comparison study of tree height estimates from field measurement, airborne laser scanning and terrestrial laser scanning in a boreal forest / Yunsheng Wang in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 147 (January 2019)PermalinkPermalinkPolarimetric radar vegetation index for biomass estimation in desert fringe ecosystems / Jisung Geba Chang in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 56 n° 12 (December 2018)PermalinkCartographie des forêts humides dans la région d’El Kala (Algérie) à l’aide des outils d’observation de la Terre / Asma Kahli in Revue d'écologie, vol 73 n° 4 (octobre - décembre 2018)PermalinkPredicting tree diameter distributions from airborne laser scanning, SPOT 5 satellite, and field sample data in the perm region, Russia / Jussi Peuhkurinen in Forests, vol 9 n° 10 (October 2018)PermalinkInference on forest attributes and ecological diversity of trees outside forest by a two-phase inventory / Marco Marchetti in Annals of Forest Science, vol 75 n° 2 (June 2018)PermalinkRemote estimation of canopy leaf area index and chlorophyll content in Moso bamboo (Phyllostachys edulis (Carrière) J. Houz.) forest using MODIS reflectance data / Xiaojun Xu in Annals of Forest Science, vol 75 n° 1 (March 2018)PermalinkUn inventaire forestier multisource pour la gestion des territoires / Dinesh Babu Irulappa-Pillai-Vijayakumar (2018)Permalink