Modélisation DART du transfert radiatif Terre-Atmosphère pour simuler les bilans radiatif, images de télédétection et mesures LIDAR des paysages terrestres - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2012

DART modeling of Earth-Atmosphere radiative transfer to simulate radiative budget, remote sensing images and LIDAR measurements of Earth landscapes

Modélisation DART du transfert radiatif Terre-Atmosphère pour simuler les bilans radiatif, images de télédétection et mesures LIDAR des paysages terrestres

Abstract

Emission and propagation of light in Earth Landscapes (i.e. Radiative Transfer) constricts the functioning of the biosphere on one hand, and the remote sensing data (satellite imagery, lidar signals). The measured signals depend on many factors, both experimentals and instrumentals. The RT modeling links remote sensing data to biophysical variables that characterize the landscape, in order to refine the data analysis or to assist in the technical specification of future sensors. This thesis presents the Discrete Anisotropic Radiative Transfer (DART) model and its recent improvements. This model represents the 3-dimensional landscapes in a matrix of cells, with consideration of the atmosphere. Vegetation, which is the main study, can be represented by a 1D, 2D or detailed 3D description using triangles, or by a classical statistical approach. Improvements of the model I made are of different types : improvement of the RT in the atmosphere, implementation of LIDAR modeling with a Monte Carlo approach and implementation of an original approach to model vegetation covers with varying degrees of realism. In addition to these theoretical works, I have strongly contributed to improve the code, with in particular transformation to a C++ code, making DART more robust, efficient, and easy to use to study earth surfaces by remote sensing.
L'émission et la propagation de la lumière dans les paysages terrestres (i.e. le Transfert Radiatif (TR)) conditionne leur fonctionnement et leur observation par télédétection satellite (radiomètres, Lidar). Les signaux mesurés dépendent de multiples facteurs, à la fois et. La modélisation du TR est potentiellement l'outil idéal pour relier les mesures de télédétection à certaines caractéristiques biophysiques (occupation du sol, biomasse, etc.) des paysages observés, afin d'étudier les surfaces terrestres à partir de mesures satellites, mais aussi pour la préparation des futures missions spatiales dédiées à l'observation de la Terre. Cette thèse présente le modèle Discrete Anisotropic Radiative Transfer (DART) et les améliorations récentes apportées. Ce modèle simule la propagation du rayonnement dans le système "Terre - Atmosphère" à partir de la méthode de suivi de flux ou de la méthode de suivi de photons selon un nombre fini de directions discrètes dans un paysage 3D. Les améliorations que j'ai apportées au modèle DART sont de différents types : j'ai fortement amélioré la modélisation du TR dans l'atmosphère, j'ai introduit la modélisation Lidar à partir d'une modélisation Monte-Carlo pré-existante et j'ai introduit une approche pour modéliser les couverts végétaux avec différents degrés de réalisme. En plus de ces travaux théoriques, j'ai aussi fortement contribué à l'amélioration du code, avec en particulier le passage de code en C++. Finalement, DART est devenu un modèle plus performant et donc plus efficace pour l'étude des surfaces terrestres par télédétection.
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Dates and versions

tel-00841795 , version 1 (05-07-2013)

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  • HAL Id : tel-00841795 , version 1

Cite

Eloi Grau. Modélisation DART du transfert radiatif Terre-Atmosphère pour simuler les bilans radiatif, images de télédétection et mesures LIDAR des paysages terrestres. Océan, Atmosphère. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00841795⟩
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