Caractérisation de panaches industriels par imagerie hyperspectrale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Industrial plume characterization using hyperspectral imagery

Caractérisation de panaches industriels par imagerie hyperspectrale

Résumé

Hyperspectral sensors acquire images in the reflective domain([0.4-2.5 m]), with a high spatial resolution (several meters), in numerous spectral bands simultaneously. These images enable the estimation of both atmospheric aerosols and gases. The present work aims at characterizing industrial plumes. The particles emitted by factories have widely unknown properties and the current databases do not include the information needed to understand and model their radiative impact. So, the goal of the first part of this study is to characterize the physical and optical properties of such aerosols, from samples in situ collected. It has led to the establishment of a model, enabling the description of the radiative impact of a plume emitted by a metallurgical plant. In a second part, a method to jointly estimate CO2 and aerosols in a plume is proposed. A sensitivity analysis and the application of this method to two AVIRIS images have shown that, for optically thick plumes, this joint estimation leads to an error, in the CO2 estimation, divided by a factor of two, compared with existing techniques (e.g. JRGE). Finally, a method to estimate the aerosol type, EARTH (Estimation of Aerosol Type using Hyperspectral data), has been developed, specifically designed for industrial plumes. Its application to simulated and real data (CASI image) has shown that it enables to identify, without any a priori information, the presence of metallic particles in an optically thin plume.
Les capteurs hyperspectraux, qui acquièrent des images dans le domaine réflectif ([0,4-2,5 m]), avec une haute résolution spatiale (quelques mètres) et dans de nombreuses bandes spectrales simultanément, permettent d'estimer à la fois les propriétés des aérosols atmosphériques et de certains gaz. Les travaux présentés ici portent sur la caractérisation de panaches industriels. Les particules émises par les industries ont des propriétés encore très mal connues et les bases de données actuelles ne contiennent pas les informations nécessaires à la compréhension et la modélisation de leur impact radiatif. La première partie de cette étude consiste donc à caractériser les propriétés physiques et optiques de ces aérosols, à partir d'échantillons prélevés, et a conduit à l'établissement d'un modèle permettant de décrire l'impact radiatif d'un panache émis par une industrie métallurgique. Dans une seconde partie, une méthode d'estimation conjointe du CO2 et des aérosols est proposée. Il a été montré, à partir d'une étude de sensibilité et de l'application de cette méthode sur deux images AVIRIS, que cette estimation conjointe, dans le cas des panaches optiquement denses, conduisait à une erreur d'estimation du CO2 divisée d'un facteur 2 par rapport aux techniques existantes (e.g. JRGE). Enfin, une méthode d'estimation du type d'aérosols, EARTH (Estimation of Aerosol Type using Hyperspectral data), spécifiquement adaptée aux panaches industriels, a été développée. Une validation sur données simulées et réelles (image CASI) a montré qu'elle permettait de reconnaître, sans information a priori, la présence de particules métalliques dans un panache de faible épaisseur optique.
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Dates et versions

tel-00816224 , version 1 (20-04-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00816224 , version 1

Citer

Adrien Deschamps. Caractérisation de panaches industriels par imagerie hyperspectrale. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00816224⟩
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