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Fiche détaillée Thèses
Ecole nationale superieure de l'aeronautique et de l'espace (11/01/2010), Xavier Briottet (Dir.)
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Caractérisation des aérosols atmosphériques en milieu urbain par télédétection à très haute résolution spatiale
Colin Thomas1

La réalisation de nouveaux instruments de télédétection à très haute résolution spatiale offre la possibilité d'étudier plus précisément les villes. Pour ces études, la connaissance de l'atmosphère et plus particulièrement des aérosols peut s'avérer essentielle. Le but de cette thèse est donc de développer une méthode de caractérisation des aérosols adaptée aux images de télédétection des milieux urbains à l'échelle métrique dans les domaines visible et proche-infrarouge. Dans un premier temps, les propriétés optiques de ces particules ont été étudiées en utilisant les données fournies par 68 stations urbaines du réseau AERONET. Ensuite, afin de pouvoir évaluer l'impact des aérosols présents dans les villes sur le signal, un code de transfert radiatif 3D a été réalisé : AMARTIS v2. L'utilisation de cet outil pour une scène urbaine typique a permis de quantifier l'impact des particules sur le signal, à l'ombre et au soleil, en fonction de leurs propriétés optiques. Enfin, une méthode de télédétection des aérosols a été définie, basée sur l'observation de transitions ombre/soleil. Afin de mettre en oeuvre cette méthode, un code d'inversion a été développé : OSIS. Une étude de sensibilité d'OSIS a alors été menée à partir d'images synthétiques générées avec AMARTIS v2 et une utilisation expérimentale a été effectuée sur des acquisitions PELICAN obtenues lors de la campagne aéroportée MUSARDE sur la ville de Toulouse. Ces études ont notamment permis de quantifier la précision intrinsèque d'OSIS, comparable aux précisions obtenues avec les produits satellitaires pour l'inversion des épaisseurs optiques, et de montrer que cette procédure est applicable à tout instrument à très haute résolution spatiale, multispectral ou hyperspectral, aéroporté ou satellitaire.
1 :  Chatillon - Onera - The French Aerospace Lab
télédétection – très haute résolution spatiale – aérosols urbains – milieu urbain – transfert radiatif 3D – corrections atmosphériques – ombres

Remote sensing of atmospheric aerosols in urban areas from very high spatial resolution images
The achievement of new very high spatial resolution sensors allows studying more precisely the cities. For those studies the knowledge of the atmosphere and particularly of the aerosols can be fundamental. The goal of this thesis is so to develop an aerosol characterisation method adapted to urban remote sensing images of metric scale acquired in the visible and near-infrared spectral domains. First, the aerosols optical properties have been studied from 68 urban stations of the AERONET network. Then, a 3D radiative transfer code, AMARTIS v2, has been developed in order to evaluate the aerosols impact on the signal in urban medium. This tool has allowed the quantification of the particles impact on the signal for a typical urban scene, both in the shadow and in the sun, depending on their optical properties. Finally, an aerosols remote sensing method has been defined, based on the observation of shadow/sun transitions. To use this technique, an inversion code has been developed: OSIS. A sensibility study of OSIS has been performed from AMARTIS v2 synthetic images and an experimental use has been done from PELICAN images acquired during the MUSARDE airborne campaign over Toulouse. Those studies have allowed quantifying the intrinsic precision of OSIS that is similar to the precision of satellite products, and to show the possibility of applying such method to every very high spatial resolution instrument, multispectral or hyperspectral, airborne or spaceborne.
remote sensing – very high spatial resolution – urban aerosols – urban areas – 3D radiative transfer – atmospheric corrections – shadows

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