Caractérisation de polluants atmosphériques à haute résolution spatiale par télédétection optique

Gaseous pollutants characterization using airborne hyperspectral measurements at high spatial resolution

• Auteur / Autrice : Ramzi Idoughi
• Direction : Xavier Briottet, Pierre-Yves Foucher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Photonique et Systèmes Optoélectroniques
• Date : Soutenance le 15/09/2015
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Office national d'études et de recherches aérospatiales (France). Département d'optique théorique et appliquée
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Équipe d'accueil doctoral Optronique, laser, imagerie physique, environnement Spatial (Toulouse, Haute-Garonne)
• Jury : Président / Présidente : Grégoire Mercier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cathy Quantin-Nataf, François-Marie Bréon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie infrarouge

Imagerie hyperspectrale

Photonique

Mots clés libres

Imagerie hyperspectrale

Spectroscopie infrarouge

Panache de gaz

Régression nonlinéaire

Détection

Caractérisation

Classification

Hyperspectral imagery

Infrared spectroscopy

Gaseous plume

Non-Linear regression

Detection

Characterization

Classification

Résumé

Les émissions atmosphériques constitue un enjeu majeur pour la société, à la fois pour les problématiques santé – qualité de l’air (maladies respiratoires, allergies,. . . ) et pour les problématiques liées au réchauffement climatique et aux gaz à effet de serre. Les sources anthropiques, industrielles en particulier, émettent dans l’atmosphère gaz et aérosols qui jouent un rôle important dans les échanges atmosphériques. Néanmoins leur suivi à haute résolution spatiale reste peu précis, en raison des résolutions rencontrées pour les senseurs spatiaux. Les développements techniques récents des capteurs hyperspectraux aéroportés permettent d’améliorer la caractérisation des panaches. Lors de nos travaux nous avons développé un nouvel outil pour la détection et la caractérisation des panaches de gaz. Ainsi, une cartographie 3D des différentes concentrations est obtenue. Cet outil est ensuite validé sur des images synthétiques et sur des acquisitions aéroportés de scènes industrielles.

The air pollution is a very important issue for industrialized society, both in terms of health (respiratory diseases, allergies,. . . ) and in terms of climate change (global warming and greenhouse gas emissions). Anthropogenic sources, especially industrial, emit into the atmosphere gases and aerosols, which play an important role in atmospheric exchanges. However emissions remain poorly estimated as most of existing space sensors have a limited spectral range as well as a too low spatial resolution. The use of the new hyperspectral airborne image sensors in the infrared range opens the way to new development to improve the plume characterization. In our work, we developed a new method for detecting and characterizing gas plumes. It is based on an accurate non linear formalism of cloud gas radiative impact. This method was validated using synthetic scenes of industrial area, and airborne acquisitions obtained by a hyperspectral thermal infrared sensor.