Télédétection par analyse de retours d’onde LIDAR et spectrométrie à hautes résolutions des espaces sensibles en environnement côtier

par Antoine Ba

Thèse de doctorat en Terre solide et couches profondes

Sous la direction de Patrick Launeau, Saïd Moussaoui et de Marc Robin.

Le président du jury était Hervé Nicolas.

Le jury était composé de Patrick Pinet.

Les rapporteurs étaient Jocelyn Chanussot, Kamel Soudani.


  • Résumé

    Les dunes littorales représentent des écosystèmes d’intérêts écologiques et de défense côtière contre les aléas météo-marins, particulièrement dans le contexte actuel de changement climatique et d’érosion côtière généralisée. La compréhension de la morphologie et de la dynamique des constituants de la dune côtière permet d’appréhender son fonctionnement et ainsi de promouvoir une gestion pertinente et durable de la zone littorale. L’imagerie hyperspectrale est une technique permettant l’observation passive de propriétés optiques de surface des composants d’une scène. Cette méthode est particulièrement adaptée à la couverture de larges zones géographiques, à une échelle spatiale adéquate pour l’observation d’éléments types du littoral. La télédétection LiDAR (Light Detection And Ranging) est une méthode active de mesure de la topographie de la surface terrestre. La télédétection LiDAR par analyse de retours d’onde complets permet, en plus de l’estimation de l’élévation de la surface, d’obtenir des données sur la densité et le pouvoir de diffusion de la lumière des éléments constituants les scènes observées. Ainsi, l’acquisition couplée de ces deux types de données permet un suivi plus précis de l’évolution des surfaces. Afin de comparer et d’exploiter les produits de ces deux méthodes d’observations, une phase de pré-traitements géométriques et radiométriques doit être appliquée aux images hyperspectrales et aux données LiDAR à retours d’onde complet. A l’issue de cette étape, deux applications exploitant le couplage hyperspectral/LiDAR ont été développée afin d’estimer la répartition de la végétation dunaire sur deux sites dunaires du littoral de l’île de Noirmoutier, Vendée, France. La première application a permis d’offrir une méthodologie de cartographie de la végétation dunaire de l’échelle de l’habitat végétal à celle de l’espèce, afin de discuter de la distribution des espèces végétales ainsi que d’évaluer l’impact de leur répartition sur l’évolution morphologique dunaire. Dans la seconde application, une procédure de classification des habitats de la dune régionale est construite, combinant les propriétés chimiques et de diffusion de la lumière des surfaces de la dune.

  • Titre traduit

    LiDAR waveform analysis and high resolution spectrometry remote sensing for sensitive spaces in a coastal environment


  • Résumé

    Coastal dunes are ecosystems of high ecological interest as well as coastal defenses against marinerelated hazards, especially in the current climate change and coastal erosion context. The understanding of dune morphology and the dynamics of its components allows to apprehend its functioning and enables to provide a pertinent and durable coastal zone management. The hyperspectral imagery is a technique allowing the passive observation of optical properties of a surface scene constituents. This method is particularly adapted for covering large geographical areas, with an appropriate spatial scale for observing the coastal features. The LiDAR (Light Detection And Ranging) remote sensing is an active method measuring the Earth’s topography. The full-waveform LiDAR, in addition to provide data on the surface elevation, allows to acquire data on the density and light diffusion power of an observed scene features. Therefore, simultaneous acquisition of both data types should improve the monitoring of Earth’s surfaces. In order to compare and process the data from both types of remote sensing method, a pre-processing step of geometric and radiometric corrections should be applied to the hyperspectral images and full-waveform LiDAR data. Following this step, two applications on the hyperspectral/LiDAR data coupling were developed for the estimation on the vegetation distribution over two coastal dunes systems on the island of Noirmoutier, Vendée, France. The first application built up a mapping methodology for the dune vegetation, from a habitat to a specie scale, in order to discuss the species distribution as well as assessing their impact on the dune morphology evolution. The second application, a complete procedure of vegetation habitats was developed, combining the chemical and the light diffusion properties of the dune surfaces.


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