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Estimating spatio-temporal air temperature in London (UK) using machine learning and earth observation satellite data / Rochelle Schneider dos Santos 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) . - 10 p. Titre : Estimating spatio-temporal air temperature in London (UK) using machine learning and earth observation satellite data Type de document : Article/Communication Auteurs : Rochelle Schneider dos Santos, Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : 10 p. Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique [Termes descripteurs IGN] algorithme du gradient [Termes descripteurs IGN] apprentissage automatique [Termes descripteurs IGN] chaleur [Termes descripteurs IGN] classification par forêts aléatoires [Termes descripteurs IGN] ilot thermique urbain [Termes descripteurs IGN] image MODIS [Termes descripteurs IGN] Londres [Termes descripteurs IGN] modèle de régression [Termes descripteurs IGN] mortalité [Termes descripteurs IGN] Normalized Difference Vegetation Index [Termes descripteurs IGN] politique publique [Termes descripteurs IGN] Python (langage de programmation) [Termes descripteurs IGN] régression linéaire [Termes descripteurs IGN] santé [Termes descripteurs IGN] station météorologique [Termes descripteurs IGN] température au sol [Termes descripteurs IGN] température de l'air [Termes descripteurs IGN] zone urbaine Résumé : (auteur) Urbanisation generates greater population densities and an increase in anthropogenic heat generation. These factors elevate the urban–rural air temperature (Ta) difference, thus generating the Urban Heat Island (UHI) phenomenon. Ta is used in the fields of public health and epidemiology to quantify deaths attributable to heat in cities around the world: the presence of UHI can exacerbate exposure to high temperatures during summer periods, thereby increasing the risk of heat-related mortality. Measuring and monitoring the spatial patterns of Ta in urban contexts is challenging due to the lack of a good network of weather stations. This study aims to produce a parsimonious model to retrieve maximum Ta (Tmax) at high spatio-temporal resolution using Earth Observation (EO) satellite data. The novelty of this work is twofold: (i) it will produce daily estimations of Tmax for London at 1 km2 during the summertime between 2006 and 2017 using advanced statistical techniques and satellite-derived predictors, and (ii) it will investigate for the first time the predictive power of the gradient boosting algorithm to estimate Tmax for an urban area. In this work, 6 regression models were calibrated with 6 satellite products, 3 geospatial features, and 29 meteorological stations. Stepwise linear regression was applied to create 9 groups of predictors, which were trained and tested on each regression method. This study demonstrates the potential of machine learning algorithms to predict Tmax: the gradient boosting model with a group of five predictors (land surface temperature, Julian day, normalised difference vegetation index, digital elevation model, solar zenith angle) was the regression model with the best performance (R² = 0.68, MAE = 1.60 °C, and RMSE = 2.03 °C). This methodological approach is capable of being replicated in other UK cities, benefiting national heat-related mortality assessments since the data (provided by NASA and the UK Met Office) and programming languages (Python) sources are free and open. This study provides a framework to produce a high spatio-temporal resolution of Tmax, assisting public health researchers to improve the estimation of mortality attributable to high temperatures. In addition, the research contributes to practice and policy-making by enhancing the understanding of the locations where mortality rates may increase due to heat. Therefore, it enables a more informed decision-making process towards the prioritisation of actions to mitigate heat-related mortality amongst the vulnerable population. Numéro de notice : A2020-448 Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.jag.2020.102066 date de publication en ligne : 10/02/2020 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.jag.2020.102066 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95524 [article]

Object‐oriented tracking of thematic and spatial behaviors of urban heat islands / Rui Zhu in Transactions in GIS, Vol 24 n° 1 (February 2020)  

Public [article]  inTransactions in GIS > Vol 24 n° 1 (February 2020) . - pp 85 - 103 Titre : Object‐oriented tracking of thematic and spatial behaviors of urban heat islands Type de document : Article/Communication Auteurs : Rui Zhu, Auteur ; Eric Guilbert, Auteur ; Man Sing Wong, Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : pp 85 - 103 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection [Termes descripteurs IGN] Chine [Termes descripteurs IGN] ilot thermique urbain [Termes descripteurs IGN] modèle conceptuel de données spatio-temporelles [Termes descripteurs IGN] modèle dynamique [Termes descripteurs IGN] modélisation spatiale [Termes descripteurs IGN] PostgreSQL [Termes descripteurs IGN] station météorologique [Termes descripteurs IGN] système de gestion de bases de données orientées objet [Termes descripteurs IGN] température au sol [Termes descripteurs IGN] zone urbaine Résumé : (auteur) Modeling thematic and spatial dynamic behaviors of urban heat islands (UHIs) over time is important for understanding the evolution of this phenomenon to mitigate the warming effect in urban areas. Although previous studies conceptualized that a UHI only has a single life cycle with spatial behaviors, a UHI can be detected to appear and disappear several times periodically in terms of thematic and spatial integrated behaviors. Such multiple behaviors have not yet been illustrated with proof or evidence. This study conceptualizes a UHI as an object which has thematic and spatial behaviors simultaneously and proposes several graphs to depict periodic life‐cycle transitions triggered by behaviors. The conceptualized behaviors have been modeled and implemented in an object‐relational database management system and temperature readings collected from numerous weather stations were interpolated as temperature images per hour. The results of this study indicate that the model could track the spatial and thematic evolution of UHIs continuously and reveal their periodical patterns and abnormal cases. Numéro de notice : A2020-102 Thématique : GEOMATIQUE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1111/tgis.12586 date de publication en ligne : 22/10/2019 En ligne : https://doi.org/10.1111/tgis.12586 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=94693 [article]

Développement d’outils web de data visualization / Edson Olivares Medina (2020) 

Public Titre : Développement d’outils web de data visualization : valorisation de données d’îlots de chaleur urbain Type de document : Mémoire Auteurs : Edson Olivares Medina, Auteur Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole nationale des sciences géographiques ENSG Année de publication : 2020 Importance : 43 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Rapport de projet pluridisciplinaire, cycle ING2 Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géomatique web [Termes descripteurs IGN] aide à la décision [Termes descripteurs IGN] analyse des besoins [Termes descripteurs IGN] ArcGIS [Termes descripteurs IGN] climat urbain [Termes descripteurs IGN] filtrage d'information [Termes descripteurs IGN] ilot thermique urbain [Termes descripteurs IGN] interface de programmation [Termes descripteurs IGN] Javascript (langage de script) [Termes descripteurs IGN] Python (langage de programmation) [Termes descripteurs IGN] valorisation des données [Termes descripteurs IGN] visualisation cartographique [Termes descripteurs IGN] visualisation de données Index. décimale : PROJET Rapports de projet - stage des ingénieurs de 2e année Résumé : (Auteur) Le Cerema Sud-Ouest a un besoin fort en valorisation des données. En effet, il produit des cartographies dans plusieurs domaines, particulièrement dans celui du climat urbain (îlot de chaleur urbain). Cependant, l’établissement aimerait avoir à disposition des outils informatiques leur permettant de pouvoir mettre en valeur, de manière simple, leurs données produites afin de mieux les exploiter. L’objectif de mon stage est d’explorer une solution de Dataviz. Cette notion représente la vulgarisation de la donnée grâce à des diagrammes et de la cartographie web, elle est d’une grande aide à la prise de décision. Tout d’abord, j’ai mené une analyse du besoin pour mieux identifier les attentes du Cerema. Ensuite, après avoir réalisé une étude technique afin de choisir les technologies les plus adaptées, j’ai été amené à mettre l’outil en ligne et à disposition de l’équipe du Cerema. J’ai ainsi réalisé deux applications : la première qui est interne au Cerema et qui sera utilisée par des chargés d’étude dans le but de comparer des algorithmes de classification en LCZ, la deuxième qui permet de visualiser les données de l’algorithme qui sera retenu par les personnes ayant comparé les résultats. Tout cela en mettant en valeur, de façon synthétique, les informations devant être communiquées. Note de contenu : Introduction 1 Au Cerema, un besoin fort de la valorisation des données 1.1 La Data Visualization et l’objectif du stage 1.2 Analyse du besoin 2 Étude technique 2.1 Choix du framework Python : Dash - Bokeh 2.2 API Cartographique 2.3 Architecture de l’application 3 Résultats et mise en ligne 3.1 Données de travail 3.2 Limites de l’outil et résultats intermédiaires 3.3 Mise en ligne de l’application 4 Gestion du stage et retour d’expérience 4.1 Conditions particulières et organisation du travail 4.2 Bilan personnel du stage Conclusion Numéro de notice : 26353 Thématique : GEOMATIQUE Nature : Mémoire de projet pluridisciplinaire Organisme de stage : Cerema Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95784

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Comparison between convolutional neural networks and random forest for local climate zone classification in mega urban areas using Landsat images / Cheolhee Yoo in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 157 (November 2019)  

Public [article]  inISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 157 (November 2019) . - pp 155 - 170 Titre : Comparison between convolutional neural networks and random forest for local climate zone classification in mega urban areas using Landsat images Type de document : Article/Communication Auteurs : Cheolhee Yoo, Auteur ; Daehyeon Han, Auteur ; Jungho Im, Auteur ; Benjamin Bechtel, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 155 - 170 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique [Termes descripteurs IGN] analyse comparative [Termes descripteurs IGN] apprentissage automatique [Termes descripteurs IGN] apprentissage profond [Termes descripteurs IGN] Chicago (Illinois) [Termes descripteurs IGN] classification par forêts aléatoires [Termes descripteurs IGN] classification par réseau neuronal convolutif [Termes descripteurs IGN] climat urbain [Termes descripteurs IGN] Hong-Kong [Termes descripteurs IGN] ilot thermique urbain [Termes descripteurs IGN] image Landsat-8 [Termes descripteurs IGN] Madrid (Espagne) [Termes descripteurs IGN] Rome [Termes descripteurs IGN] World Urban Database and Access Portal Tools [Termes descripteurs IGN] zone urbaine dense Résumé : (Auteur) The Local Climate Zone (LCZ) scheme is a classification system providing a standardization framework to present the characteristics of urban forms and functions, especially for urban heat island (UHI) research. Landsat-based 100 m resolution LCZ maps have been classified by the World Urban Database and Portal Tool (WUDAPT) method using a random forest (RF) machine learning classifier. Some studies have proposed modified RF and convolutional neural network (CNN) approaches. This study aims to compare CNN with an RF classifier for LCZ mapping in great detail. We designed five schemes (three RF-based schemes (S1–S3) and two CNN-based ones (S4–S5)), which consist of various combinations of input features from bitemporal Landsat 8 data over four global mega cities: Rome, Hong Kong, Madrid, and Chicago. Among the five schemes, the CNN-based one with the incorporation of a larger neighborhood information showed the best classification performance. When compared to the WUDAPT workflow, the overall accuracies for entire land cover classes (OA) and for urban LCZ types (i.e., LCZ1-10; OAurb) increased by about 6–8% and 10–13%, respectively, for the four cities. The transferability of LCZ models for the four cities were evaluated, showing that CNN consistently resulted in higher accuracy (increased by about 7–18% and 18–29% for OA and OAurb, respectively) than RF. This study revealed that the CNN classifier classified particularly well for the specific LCZ classes in which buildings were mixed with trees or buildings or plants were sparsely distributed. The research findings can provide a basis for guidance of future LCZ classification using deep learning. Numéro de notice : A2019-495 Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2019.09.009 date de publication en ligne : 19/09/2019 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2019.09.009 Format de la ressource électronique : URL Article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=93728 [article]

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Quantifying the impact of trees on land surface temperature: a downscaling algorithm at city-scale / Elena Barbierato in European journal of remote sensing, sans n° (2019)  

Public [article]  inEuropean journal of remote sensing > sans n° (2019) . - 11 p. Titre : Quantifying the impact of trees on land surface temperature: a downscaling algorithm at city-scale Type de document : Article/Communication Auteurs : Elena Barbierato, Auteur ; Iacopo Bernetti, Auteur ; Irene Capecchi, Auteur ; Claudio Saragosa, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : 11 p. Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection [Termes descripteurs IGN] arbre urbain [Termes descripteurs IGN] changement climatique [Termes descripteurs IGN] climat urbain [Termes descripteurs IGN] couvert végétal [Termes descripteurs IGN] données lidar [Termes descripteurs IGN] données localisées 3D [Termes descripteurs IGN] données météorologiques [Termes descripteurs IGN] flore urbaine [Termes descripteurs IGN] ilot thermique urbain [Termes descripteurs IGN] image Landsat-8 [Termes descripteurs IGN] image thermique [Termes descripteurs IGN] température au sol [Termes descripteurs IGN] Toscane (Italie) Résumé : (auteur) The climate of a city influences the ways in which its outdoor spaces are used. Especially, public spaces intended for use by pedestrians and cyclists, such as parks, squares, residential and commercial streets, and foot and cycle paths will be used and enjoyed more frequently if they have a comfortable and healthy climate. Due to the predicted global temperature increase, urban climate is likely to become more uncomfortable, especially in summer when an increase in heat stress is expected. Urban forestry has been proposed as one approach for mitigating the human health consequences of increased temperature resulting from climate change. The aims of the current research were to (a) provide a transferable methodology useful for analyzing the effect of urban trees on surface temperature reduction, particularly in public spaces, and (b) provide high-resolution urban mapping for adaptation strategies to climate change based on green space projects. To achieve the established aims, we developed a methodology that uses multisource data: LiDAR data, high-resolution Landsat imagery, global climate model data from CMIP5 (IPPC Fifth Assessment), and data from meteorological stations. The proposed model can be a useful tool for validating the efficiency of design simulations of new green spaces for temperature mitigation. Numéro de notice : A2019-320 Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.1080/22797254.2019.1646104 date de publication en ligne : 29/07/2019 En ligne : https://doi.org/10.1080/22797254.2019.1646104 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=93266 [article]

Investigating the effects of 3D urban morphology on the surface urban heat island effect in urban functional zones by using high-resolution remote sensing data : A case study of Wuhan, Central China / Xin Huang in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 152 (June 2019)  

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Monitoring surface urban heat island formation in a tropical mountain city using Landsat data (1987–2015) / Ronald C. Estoque in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 133 (November 2017)  

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La combinaison de l'image satellitaire avec les données citoyennes pour la mesure de l'ïlot de chaleur urbain : Premiers résultats sur la métropole de Lyon / Florent Renard in Ingénierie des systèmes d'information, ISI : Revue des sciences et technologies de l'information, RSTI, vol 22 n° 5 (septembre - octobre 2017)  

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Effects of urban tree canopy loss on land surface temperature magnitude and timing / Arthur Elmes in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 128 (June 2017)  

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Armature urbaine / Martine Kis in Géomètre, n° 2146 (avril 2017)

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Characterizing the relationship between land use land cover change and land surface temperature / Duy X. Tran in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 124 (February 2017)  

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Land Surface Remote Sensing in Urban and Coastal Areas, 1. Optical remote sensing in urban environments / Xavier Briottet (2016)  

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An analysis of urban expansion and its associated thermal characteristics using Landsat imagery / Wei Huang in Geocarto international, vol 30 n° 1 - 2 (January - February 2015)

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Development of a 3-D urbanization index using digital terrain models for surface urban heat island effects / Chih-Da Wu in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 81 (July 2013)

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Temporal characteristics of thermal satellite images for urban heat stress and heat island mapping / J.E. Nichol in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 74 (Novembrer 2012)

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