Télédétection optique des eaux côtières du Québec

Mabit, Raphaël (2021). Télédétection optique des eaux côtières du Québec. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 89 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Les apports fluviaux de matière particulaire en suspension (MPS) et de matière organique dissoute colorée (MODC) sont les principaux constituants optiquement actifs rencontrés dans les eaux côtières. Les capteurs satellitaires optiques à moyenne et haute résolution, tels que l'Operational Land Imager (OLI) monté sur Landsat-8 et le MultiSpectral Instrument (MSI) sur Sentinel-2, offrent maintenant une vue synoptique des systèmes côtiers sur une base hebdomadaire, permettant l'étude de la dynamique côtière (panaches de rivières, remise en suspension des sédiments, efflorescence d'algues nuisibles). L'estimation précise de la MODC et des MPS depuis l'espace nécessite l'adaptation régionale des algorithmes bio-optiques. Ce travail est basé sur un jeu de données in situ des mesures de MODC, MPS et des propriétés optiques (apparentes et intrinsèques) provenant de différentes campagnes de terrain conduites entre 2015 et 2019 dans les eaux côtières de l'Estuaire et du Golfe du Saint-Laurent (EGSL) et de l'est de la Baie James (BJ). L'assemblage des données acquises selon différentes configurations avec différents instruments à mené à la création d'une structure générique de stockage et de traitement des données. Bâtie sur cette structure, une nouvelle librairie R dédiée à l'automatisation de la gestion des données intègre des outils d'analyse de la qualité et d'exploration des données, en tirant parti des technologies web interactives. Après une analyse exploratoire de ce jeu de données, des algorithmes régionaux ont été développés spécifiquement pour les capteurs OLI et MSI. Les résultats montrent que l'absorption de la MODC à 440 nm peut être estimée par l'utilisation d'un seul algorithme basé sur unratio de la bande rouge sur la bande verte, tant pour l'EGSL que pour la BJ. L'estimation de la concentration des MPS requiert des algorithmes régionaux pour l'EGSL et la BJ, ceci à cause de différences dans la nature des particules, telle qu'exprimée par leur propriété optique intrinsèque spécifique à la masse. Finalement, l'application de ces algorithmes aux images satellitaires correspondant aux points d'acquisition in situ, a montré que l'algorithme de correction atmosphérique C2RCC donne les meilleurs résultats pour retrouver la Rrs comparés aux autres algorithmes de corrections atmosphérique testés. -- Mot(s) clé(s) en français : télédétection, algorithmes, MPS, MODC, eaux optiquement complexes, eaux côtières, corrections atmosphériques. -- ABSTRACT: Fluvial inputs of suspended particulate matter (SPM) and coloured dissolved organic matter (CDOM) are the primary optical constituents found in most coastal waters. Moderate and high-resolution satellite optical sensors, such as Operational Land Imager (OLI) on Landsat-8 and MultiSpectral Instrument (MSI) on Sentinel-2, now offer a synoptic view of coastal systems at a weekly temporal resolution allowing the study of coastal dynamics (river plumes, sediment resuspension events, harmful algal bloom). Accurate estimations of CDOM and SPM from space require regionally tuned bio-optical algorithms. This work is based on an extensive in situ data set of CDOM, SPM, and optical properties (both apparent and inherent) from various field campaigns carried in coastal waters of the Estuary and Gulf of St. Lawrence (EGSL) and eastern James Bay (JB). The assembly of the data acquired with different configurations and instruments led to the creation of a generic structure for storage and processing. Building on that structure, a new R package dedicated to automation of data management, integrate tools for quality analysis and data exploration taking advantage of interactive web technologies. After an exploratory data analysis, we developed regional algorithms for OLI and MSI sensors. We found that CDOM at 440 nm can be retrieved using a single band ratio of green-to-red for both EGSL and JB. At the same time, SPM algorithms required regional adjustments due to differences in the distinct nature of the particles, as ex-pressed by their mass-specific inherent optical properties. Finally, the application of those algorithms to satellite images corresponding with in situ acquisition points, showed that the atmospheric correction algorithm C2RCC gives the best results to retrieve the Rrs compared to others algorithms tested. -- Mot(s) clé(s) en anglais : remote sensing, algorithms, SPM, CDOM, optically complex waters, coastal waters, atmospheric correction.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Bélanger, Simon
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Bourgault, Daniel
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en océanographie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences.
Mots-clés :	Télédétection ; Eaux territoriales - Québec (Province) ; Matière particulaire ; Matière particulaire en suspension ; Matière organique ; Matière organique dissoute colorée ; Eaux côtières - Québec (Province).
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	22 mars 2022 13:27
Dernière modification :	22 mars 2022 13:27
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1991

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