Vegetation monitoring through retrieval of NDVI and LST time series from historical databases

par Yves Julien

Thèse de doctorat en Électronique, électrotechnique, automatique

Soutenue en 2008

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) en cotutelle avec l'Universitat de València .

  • Titre traduit

    Suivi de la végétation à travers l'étude de séries temporelles de NDVI et LST à partir de bases de données historiques


  • Résumé

    L’observation de la Terre a commencé avec l’apparition de la photographie au XIXe siècle, même si son développement a dû attendre jusqu’aux années 70 les débuts de l’ère spatiale pour atteindre les proportions qu’elle a aujourd’hui. Le travail de thèse présenté ici s’inscrit dans le cadre de l’observation de la Terre, plus spécialement de la végétation, incluant dans le terme végétation les différents états de surface des terres émergées de notre planète (forêts, cultures, savanes, toundra, mais aussi déserts, étendues glacées, etc. ). Ce travail, réalisé principalement au sein de l’Unité de Changement Global de l’Université de Valence (Espagne), consiste en l’exploitation extensive de bases de données historiques d’images satellite pour l’observation de la végétation, à travers deux paramètres, que sont la température de surface (LST pour sa traduction à l’anglais) et un indice de végétation (NDVI, voire Rouse et al. , 1973). Jusqu’ici, l’observation de la végétation s’est limitée à l’utilisation des indices de végétation, et l’insertion du paramètre de température de surface représente le principal aspect novateur de ce travail de doctorat. Ce mémoire est constitué de 5 chapitres, compilant les aspects théoriques et pratiques du travail réalisé. Le chapitre 1 s’attache à réaliser un état de l’art, d’un point de vue théorique et bibliographique, des thèmes abordés par ce doctorat. Les différents paramètres utilisés dans ce mémoire sont décrits dans le chapitre 2, ainsi que les différentes bases de données par lesquelles ces données ont été obtenues. Le chapitre 3 décrit en détail les algorithmes appliqués à ces données, afin d’obtenir les paramètres de NDVI et LST nécessaires à l’étude de la végétation. Les méthodes et résultats obtenus par l’étude temporelle du NDVI sont présentés chapitre 4. Finalement, le chapitre 5 décrit les avancées réalisées dans l’étude conjointe de la végétation à l’aide du NDVI et de la LST. . . [etc. ]


  • Résumé

    Earth observation began with the apparition of photography during 19th century, even though its development really started during the 1970’s with the coming of the Space Age, to reach the dimensions it has today. The PhD dissertation presented here falls into the Earth Observation field, specifically vegetation monitoring, and includes different states of the exposed surface of our planet (forests, cultures, savannahs, tundra, as well as deserts, ice, etc. ). This work, carried out mainly within the Global Change Unit of the University of Valencia (Spain), consists of the extensive exploitation of historical databases of satellite images for vegetation monitoring through two parameters, which are the land surface temperature (LST) and a vegetation index (NDVI, see Rouse et al. , 1973). Up to now, vegetation monitoring has been limited to the use of vegetation indices, so the addition of the land surface temperature parameter represents the main innovative character of this PhD study. This dissertation is divided into 5 chapters, including the theoretical and experimental aspects of the work carried out. In chapter 1, an overview of the state of the various issues addressed in this study is realized from a theoretical and a bibliographical point of view. The different parameters used in this dissertation are described in chapter 2, along with a description of the databases through which these data were retrieved. The algorithms applied to the data to obtain the NDVI and LST parameters needed for vegetation monitoring are described in chapter 3. The methods and results obtained through NDVI temporal analysis are presented in chapter 4. Finally, chapter 5 describes the advances realized in the simultaneous study of the vegetation through NDVI and LST parameters. . . [etc. ]


  • Résumé

    A pesar de que la observación a distancia de la superficie terrestre comenzó con la aparición de la fotografía durante el siglo XIX, no es hasta los años 70, con el advenimiento de la era espacial, cuando alcanza proporciones antes inimaginables. El trabajo de tesis doctoral aquí presentado se desarrolla en el marco de la observación de la Tierra, más específicamente de la vegetación terrestre, incluyendo en el termino de vegetación los diferentes estados de la superficie emergida de nuestro planeta (bosques, cultivos, sabanas, tundra, desiertos, campos de nieve o hielo, etc. ). Este trabajo, llevado a cabo principalmente en el seno de la Unidad de Cambio Global de la Universidad de Valencia (España), consiste en el uso extensivo de bases de datos históricas de imágenes de satélite para el monitoreo de la vegetación, a través de dos parámetros; la temperatura de superficie terrestre (LST por sus siglas en inglés) y el índice de vegetación NDVI (Rouse et al. , 1973). La inserción del parámetro de temperatura de superficie para el monitoreo de la vegetación constituye el principal aporte novedoso de esta tesis doctoral. La presente memoria se divide en 5 capítulos, que combinan aspectos teóricos y prácticos. El capítulo 1 describe el estado actual de la cuestión, desde los puntos de vista teórico y bibliográfico, Los parámetros abordados en esta memoria se describen en el capítulo 2, así como las diferentes bases de datos de las cuales se han obtenido. El capítulo 3 detalla los algoritmos aplicados a estos datos con el fin de obtener los parámetros de NDVI y LST necesarios al estudio de la vegetación. Los métodos y resultados obtenidos para el estudio temporal del NDVI se presentan en el capítulo 4. Finalmente, el capítulo 5 describe los avances realizados en el estudio conjunto de la vegetación con ayuda del NDVI y de la LST.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXII-288 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 34 p.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2008;....
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