Etude des facteurs contrôlant la profondeur maximale de mesure bathymétrique par LiDAR aéroporté.

Feldmann, Baptiste (2018) Etude des facteurs contrôlant la profondeur maximale de mesure bathymétrique par LiDAR aéroporté. [Mémoire]

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Item Type: Mémoire
Creators: Feldmann, Baptiste
Directeur de recherche: Lague, Dimitri
Divisions: UFR Sciences, Espaces, Sociétés > Département Géographie-Aménagement-Environnement
Diplôme: M2 Sciences Géomatiques en environneMent et Aménagement
Subjects: INFORMATIQUE MATHEMATIQUES TECHNOLOGIES > Informatique > Analyse numérique
SCIENCES HUMAINES ET SOCIALES > Etudes de l'environnement > Environnement et société
SCIENCES HUMAINES ET SOCIALES > Géographie > Géographie physique
SCIENCES HUMAINES ET SOCIALES > Géographie > Hydrologie
Uncontrolled Keywords: LiDAR aéroporté, bathymétrie, géomatique, Rennes, lasergrammétrie
Mots-clés dans une autre langue: Airborne LiDAR, bathymetry, geomatics, Rennes, lasergrammetry
Abstract: L’étude des facteurs qui influencent la profondeur maximale de mesure bathymétrique constitue un enjeu majeur pour la compréhension des limites des levés LiDAR aéroportés topo-bathymétrique. La plateforme de recherche topo-bathymétrique Nantes-Rennes réalise depuis 2015 des campagnes de levés bathymétriques par LiDAR aéroporté. Les données collectées au cours des projets de recherches constituent un ensemble d’échantillons possédant des caractéristiques diverses et représentant trois types d’environnement aquatiques distincts : le domaine côtier, les rivières et les lacs. Le but de ce travail de recherche est d’identifier les principaux facteurs limitants la profondeur maximale de mesure et de quantifier leurs impacts. Une chaine de traitements Matlab a été adaptée en Python. Elle permet la classification des nuages de points bruts. De plus, les positions des points bathymétriques sont corrigées des effets de réfraction. La méthodologie utilisée pour ce projet s’appuie sur les travaux de Guenther (1985) qui décrit le comportement du faisceau laser dans l’eau, et Abdallah et al. (2012) qui propose un modèle physique de décomposition du signal laser (Wa-Lid). Différents facteurs limitants sont étudiés à partir d’échantillons collectés, selon une version simplifiée du modèle physique Wa-Lid. L’impact de la turbidité de l’eau est quantifié en analysant le coefficient d’atténuation diffus de l’eau traversé par le faisceau laser. La réflectance du fond est observée par le calcul du ratio d’intensité entre une surface sèche et une surface immergée. L’impact de la hauteur de vol est analysé à l’aide d’échantillons représentant la même zone à des altitudes différentes. Enfin, l’impact de l’angle d’émission est étudié à partir des gammes d’angles utilisées lors de différents vols. Ces analyses sont complétées par une étude du coût d’un levé LiDAR en fonction de la stratégie appliquée. Les résultats obtenus sont qualifiés statistiquement dans le but de connaitre la significativité de chaque critère. Enfin, Les observations sont comparées par rapport au modèle utilisé et aux travaux précédents. Références : Abdallah, H., Baghdadi, N., Bailly, J. S., Pastol, Y., & Fabre, F. (2012). Wa-LiD: A new LiDAR simulator for waters. IEEE Geoscience and remote sensing letters, 9(4), 744-748. Guenther, G. C. (1985). Airborne laser hydrography: System design and performance factors. NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION ROCKVILLE MD.
Résumé dans une autre langue: The study of the factors controlling the maximum depth of measurement forms a major issue for understanding the limits in LiDAR bathymetric surveys. Since 2015, the Nantes-Rennes topo-bathymetric research platform has been performing bathymetric surveys using airborne LiDAR. The data collected during research projects form a set of samples with different characteristics and representing three different types of aquatic environment: coastal environment, rivers and lakes. The purpose of this work is to identify the main limiting factors on maximum depth of measurement and to quantify their impact. A chain of Matlab treatments has been adapted in Python and allows the classification of raw points clouds. Moreover, the positions of bathymetric points are corrected for refractive effects. The methodology established for this project is based on the work of Guenther (1985) which describes the behavior of laser beam in water, and Abdallah et al. (2012) which proposes a physical model of laser signal decomposition (Wa-Lid). Different limiting factors are studied from collected samples, according to a simplified version of Wa-Lid physical model. The impact of water turbidity is quantified by analyzing diffuse attenuation coefficient of the water passed through by the laser beam. The bottom reflectance is observed by compute intensity ratio between a dry surface and a submerged surface. The impact of flight height is analyzed using samples representing the same area but at different altitudes. Finally, impact of emission’s angle is studied from the range of angles that are used during projects. These analyzes are complemented by a study of cost of a LiDAR survey according to strategy applied. The results obtained are qualified statistically to know the significance of each criterion. Finally, observations are compared with the model used and previous work. References : Abdallah, H., Baghdadi, N., Bailly, J. S., Pastol, Y., & Fabre, F. (2012). Wa-LiD: A new LiDAR simulator for waters. IEEE Geoscience and remote sensing letters, 9(4), 744-748. Guenther, G. C. (1985). Airborne laser hydrography: System design and performance factors. NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION ROCKVILLE MD.
URI: http://dante.univ-tlse2.fr/id/eprint/6417