Thèse soutenue

Apport de l'imagerie hyperspectrale pour la caractérisation optique des eaux issues de rejets industriels

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Auteur / Autrice : Louis Zaugg
Direction : Rodolphe MarionMalik ChamiXavier BriottetLaure Roupioz
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences du traitement du signal et des images
Date : Soutenance le 22/04/2024
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en informatique haute performance pour le calcul et la simulation (Bruyères-le-Châtel, Essonne ; 2021-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Thomas Corpetti
Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Lubac, Patrick Launeau
Rapporteurs / Rapporteuses : Bertrand Lubac, Patrick Launeau

Résumé

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L'étude de l'application de la télédétection à la pollution de l'eau dans les bassins industriels est d'un grand intérêt pour une surveillance rapide et peu coûteuse de la pollution. Cette étude présente une méthode permettant de détecter les polluants et cartographier leur distribution spatiale dans les bassins industriels en utilisant les propriétés optiques inhérentes (IOPs) de l'eau, à savoir les coefficients d'absorption et de rétrodiffusion, dérivées de images hyperspectrales. Les IOPs des polluants des eaux industrielles restent mal connues. Les méthodes actuelles de télédétection sont spécifiques au site d'étude et nécessitent des mesures in situ pour calibrer des modèles empiriques. Une approche générique est proposée ici, basée sur le modèle semi-analytique de transfert radiatif de Lee et al. (1998), adapté pour prendre en compte les coefficients d'absorption et de rétrodiffusion des particules de polluants. Le modèle est ensuite inversé à l'aide d'une méthode multi-pixel alternée, appelée IWOC (Industrial Wastewater Optical Characterization), afin de cartographier la distribution spatiale des polluants. Les performances d'IWOC sont évaluées à l'aide de jeux de données modélisés sans bruit et avec bruit pour des cas d'eaux naturelles, des cas d'eaux dominées par l'absorption des cas d'eaux dominées par la rétrodiffusion. Les performances de la méthode IWOC sont également évaluées à l'aide d'images hyperspectrales aéroportées acquises au-dessus de zones d'étude d'intérêts. L'approche menée dans cette étude est un premier pas vers une méthode d'inversion générique pour la caractérisation optique des eaux issues de rejets industriels et la pollution dans l'eau. Avec plus de recherches, cette méthode pourrait déboucher sur une méthode opérationnelle.