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Lenot, Xavier (2005)
Languages: French
Types: Article
Subjects: Télédétection, Hyperspectral, Relief, BRDF, Réflectance, 621
L'imagerie hyperspectrale est une technique en plein essor, qui permet d’acquérir des images étalonnées en luminance, sur un grand nombre de bandes spectrales étroites et contigües. La luminance mesurée est le résultat d’une interaction entre l'éclairement solaire, l'atmosphère, et la surface du sol. Pour appliquer une méthode de détection ou de classification du sol, il est nécessaire d’isoler au préalable les propriétés optiques de la surface, en s'affranchissant des phénomènes d’absorption et de diffusion du rayonnement. Sur une zone montagneuse, une correction supplémentaire est nécessaire pour prendre en compte les variations du rayonnement montant inhérentes au relief. Cette thèse propose une nouvelle méthode de correction atmosphérique et topographique des images hyperspectrales dans le domaine réflectif (0,4 um à 2,5 pm). Cette méthode permet de remonter en quatre étapes successives, à une carte de réflectances indépendantes des conditions de mesures de l'image de luminances. De nouveaux modèles ont notamment été développés pour modéliser l'éclairement incident sur la scène, et la luminance diffuse montante. Une première validation effectuée par inversion d’images synthétiques, montre une bonne adéquation entre la réflectance restituée et la réflectance initiale. L'étude de sensibilité aux données d’entrée a montré que la source principale d’erreurs sur l'inversion est le Modèle Numérique de Terrain. Des imprécisions en altitude, ou sur l'ortho-rectification de l'image, engendrent des erreurs sur la réflectance supérieures à celles obtenues en supposant le sol plat. La campagne de mesures réalisée au cours de cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet HYPERGEMME, dont l’un des objectifs est d’évaluer l’apport de l'imagerie hyperspectrale en géologie. Aussi, le massif montagneux de Maqsad (Oman), dont la cartographie géologique est parfaitement maîtrisée, est survolé par l'imageur hyperspectral HYMAP. Les mesures acquises au sol par l’ONERA ont pour but de valider le code SIERRA. Comparée à la réflectance de surface mesurée sur le site, la réflectance restituée par inversion des images HYMAP est estimée avec une précision de 5%. Malgré de nombreuses imprécisions sur le MNT, cette campagne a également permis de mettre en évidence l'apport de la correction topographique réalisée dans SIERRA par rapport aux codes supposant le sol plat. Hyperspectral imagery, that provides radiance images at hundreds of frequency bands, has been considerably developed since last ten years. The at-sensor radiance is the result of the interact between the solar irradiance, the atmosphere, and the surface. Conventional detection and classification methods may not be used without atmospheric correction, that extracts the surface optics properties from the at-sensor radiance. Over a rugged terrain, a further correction is necessary to estimate radiance variations due to the relief. This thesis proposes a new atmospheric and topographic correction for hyperspectral imagery in the reflective spectral domain. A four step model has been developed in order to infer the surface reflectances that does not depend on solar incidence and observation angles. The model focuses on the estimations of irradiance at ground level and of the diffuse upwelling radiance. A first validation work has been carried out on synthetic radiance images. SIERRA gives in all the cases an accurate estimation of the spectral refiectances, compared to the initial ones. The inversion algorithm is also analysed in relation to uncertainties on the input data. This study shows that the inversion accuracy is dramatically related to the accuracy of the DEM and of the image orthorectification. In the frame of the HYPERGEMME project, a field measurement campaign has been realized in Oman, including HYMAP hyperspectral data and surface bidirectional reflectances measurements. Compared to the measured surface reflectance, the SIERRA retrieved reflectance is extracted from HYMAP images with a 5% accuracy. Despite of DEM and ortho-rectification uncertainties, SIERRA shows the improvement of the topographic correction on the inferred reflectance, as opposed to methods assuming a flat terrain.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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