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International audience; The amount of remote sensing images is constantly growing due to the increasing amount of satellites with Very High Resolution or very short revisiting time. In this context, exact large scale OBIA segmentation algorithms have been proposed to process remote sensing images of arbitrary size , to overcome the memory limitation issue. It is important to note that in this context, The word _exact_ means that algorithms ensure resulting segments to be identical to those obtained without tiling, while using a tiling strategy with a proper stability margin. However those solutions have been proposed for sequential execution, and current implementations can use only one single processing unit on one single computer. Thus the execution time can be very important, which still prevents those approaches to be used for OBIA processing in an operational context. Meanwhile, resorting to High Performance Computing (HPC) is becoming a common practice to tackle the computational complexity in Earth Observation information extraction, since it provides environments and programming facilities able to speed-up processes. In this paper, we focus on the parallelization of segmentation algorithms to process large images in a reasonable time, using HPC techniques. Our approach consists in a generic strategy of parallelization using the Message Passing Interface (MPI) standard with the concept of remote window. While MPI enables the scaling through multiple processing nodes, threaded parallelism is used in the shared memory context to optimize core algorithms. A specific attention has also been paid to IO operations which is a well known bottleneck in HPC environments. We have successfully applied our method to two state of the art segmentation algorithms commonly used in remote sensing images processing, namely the Generic Region Merging and the Mean Shift Smoothing based segmentation. The hybrid distributed-shared memory approach enables algorithms to benefit from both multiple CPUs of one processing node, and also multiple nodes connected through network thank to the MPI. As our aim is to enable those algorithms for operational applications, we have implemented our approach for the two segmentation algorithms cited above in the Orfeo ToolBox, a well known open-source library for geospatial images processing. In the final paper and presentation, trends of execution times for different configurations of real remote sensing input data and HPC ressources will be presented and discussed. The source code corresponding to the application presented in this paper is available for download, and will be integrated in the forthcoming releases of the Orfeo Toolbox. 34 diapos.

International audience; This chapter presents the features offered by the Orfeo ToolBox (OTB) for spatial information extraction from remote sensing images. It describes the general presentation of the OTB namely: history, content, access and internal mechanisms, but also how to get it working, and what the main interfaces are when using it. The chapter examines the problems that are frequently encountered in remote sensing image processing: what applications can address a given problem, and how to use them. The OTB applications aim to provide users with a number of implemented processes. The chapter also presents the use of OTB applications typically encountered in remote sensing, from image preprocessing to retrieval of information. It introduces some preprocessing tools needed to produce data that can be used in a spatial context from raw remote sensing images. The chapter also describes some OTB applications for extracting information from the preprocessed images.; Utilisation des applications de l'Orféo Toolbox pour traiter les images satellitaires.

National audience; This chapter presents the features offered by the Orfeo ToolBox (OTB) for spatial information extraction from remote sensing images. It describes the general presentation of the OTB namely: history, content, access and internal mechanisms, but also how to get it working, and what the main interfaces are when using it. The chapter examines the problems that are frequently encountered in remote sensing image processing: what applications can address a given problem, and how to use them. The OTB applications aim to provide users with a number of implemented processes. The chapter also presents the use of OTB applications typically encountered in remote sensing, from image preprocessing to retrieval of information. It introduces some preprocessing tools needed to produce data that can be used in a spatial context from raw remote sensing images. The chapter also describes some OTB applications for extracting information from the preprocessed images.; Utilisation des applications de l'Orféo Toolbox pour traiter les images satellitaires.

International audience; Présentation des dernières avancées de le librairie de traitement d'image satellitaire Orféo ToolBox

Métagénomique et transcriptomique appliqués au management des écosystèmes de méthanisation. Journées Recherche et Industrie biogaz méthanisation - JRI 2017

International audience; A French inter-laboratory campaign on BMP assessment was realised in two phases: free protocol at first, then harmonized protocol. Results show good intra-laboratory repeatability and reproducibility, but in spite of an attempt in the harmonization of practices, the inter-laboratoryreproducibility could not be improved and ranges in the magnitude of 20% RSD.

National audience

absent

International audience; Forest biomass estimation is an important component for understanding the carbon cycle in the environment. An accurate forest biomass assessment is essential for modeling global Carbon fluxes and analyzing the impact on global climate change. Laser altimetry has a high potential for the estimation of forest canopy heights to estimate the forest canopy height, which is used in the biomass estimation. This study describes the processing of airborne laser data in order to estimate canopy heights over several study areas located in dense equatorial forest settings in French Guiana. The data used consist of dense airborne laser data (between 0.9 and 5.6 points by m²). The laser data points are filtered in order to select the laser points corresponding to the top and bottom of the canopy within a moving window of N points. The window size was selection is based on the variogram of the laser elevations that doesn’t show a nugget effect after the filtering of the laser points. Next, the canopy height is calculated for these points (top and bottom of the canopy).

National audience; The objective of this study is to investigate the potential of TerraSAR-X (X-band) in monitoring sugarcane growth on Reunion Island. Multi-temporal TerraSAR-X data acquired at various incidence angles (31°, 37°, 47°) and polarizations (HH, HV, VV) were analyzed in order to study the behaviour of SAR (synthetic aperture radar) signal as a function of sugarcane height. The potential of TerraSAR-X for mapping the sugarcane harvest was also studied. Results show that the backscattered radar signal increased quickly with crop height until a threshold height, which depends on polarization and incidence angle. Beyond this threshold, the signal increased only slightly, remained constant, or even decreased. The threshold height is slightly higher with cross polarization and higher incidence angles (47° in comparison with 31°). Results also showed that the co-polarizations channels (HH and VV) were well correlated. TerraSAR-X data showed that after strong rains the soil contribution for the backscattering of sugarcane fields can be consequent for canes with heights less than 50cm. This increase in radar signal after strong rains could involve an ambiguity in the detection of young and mature canes because of the high sensitivity of the radar signal to surface soil moisture. Finally, TerraSAR-X data at high spatial resolution were shown to be useful for monitoring sugarcane harvest when the fields are of small sizes and when the cut is spread out in time. The comparison between incidences of 37° and 47° shows that 37° is more suitable to monitor the sugarcane harvest. The cut is easily detectable on TerraSAR-X images for data acquired less than two or three months after the cut. The radar signal decreases of about 5dB for images acquired some days after the cut and of 3dB for data acquired two months after the cut (VV-37°). The difference in radar signal becomes negligible (; L'objectif de cette étude est d'examiner le potentiel de l'imagerie radar TerraSAR-X (en bande X) pour le suivi de la croissance de la canne à sucre sur l'Île de la Réunion. Des données TerraSAR-X multi-temporelles acquises à différents angles d'incidence (31°, 37°, 47°) et polarisations (HH, HV, VV) ont été analysées pour étudier le comportement du signal radar en fonction de la hauteur de canne à sucre. Le potentiel de TerraSAR-X pour cartographier la récolte de canne à sucre a également été étudié. Notre étude démontre que le signal radar rétrodiffusé augmente rapidement avec la hauteur de la canne jusqu'à une hauteur de seuil, qui dépend de l'angle d'incidence et de la polarisation. Au-delà de ce seuil, le signal augmente légèrement, reste constant, voire diminue. La hauteur de seuil est légèrement plus élevée avec la polarisation croisée et aux forts angles d'incidence (47° en comparaison à 31°). Les résultats ont aussi montré que les polarisations parallèles (HH et VV) étaient bien corrélées. Des données TerraSAR-X ont montré qu'après des fortes pluies, la contribution du sol à la rétrodiffusion des parcelles de canne à sucre peut être conséquente pour des hauteurs de cannes inférieures à 50cm. Cette augmentation du signal radar après des fortes pluies pourrait impliquer une ambiguïté d'identification entre des cannes jeunes et des cannes matures à cause de la haute sensibilité du signal radar à l'humidité superficielle du sol. Finalement, les données TerraSAR-X à haute résolution spatiale se montrent utiles pour suivre la coupe de canne à sucre lorsque les champs sont de petites tailles et que la date d’acquisition de l'image est proche de la date de coupe. La comparaison entre les incidences de 37° et 47° montre que la première est plus appropriée pour suivre la récolte de canne à sucre. La coupe est facilement détectable sur des images TerraSAR-X pour des données acquises moins de deux ou trois mois après la coupe. Le signal radar diminue de 5dB pour des images acquises quelques jours après la coupe et de 3dB pour des données acquises deux mois après la coupe (VV-37°). La différence dans le signal radar devient négligeable (< 1dB) entre les cannes à sucre matures et les champs récoltés depuis trois mois ou plus.

National audience; The objective of this study is to investigate the potential of TerraSAR-X (X-band) in monitoring sugarcane growth on Reunion Island. Multi-temporal TerraSAR data acquired at various incidence angles (31°, 37°, 47°) and polarizations (HH, HV, VV) were analyzed in order to study the behaviour of SAR (synthetic aperture radar) signal as a function of sugarcane height. The potential of TerraSAR for mapping the sugarcane harvest was also studied. Radar signal increased quickly with crop height until a threshold height, which depends on polarization and incidence angle. Beyond this threshold, the signal increased only slightly, remained constant, or even decreased. The threshold height is slightly higher with cross polarization and higher incidence angles (47° in comparison with 31°). Results also showed that the co-polarizations channels (HH and VV) were well correlated. TerraSAR data showed that after strong rains the soil contribution for the backscattering of sugarcane fields can be consequent for canes with heights less than 50cm. This increase in radar signal after strong rains could involve an ambiguity in the detection of young and mature canes because of the high sensitivity of the radar signal to surface soil moisture. Finally, TerraSAR data at high spatial resolution were shown to be useful for monitoring sugarcane harvest when the fields are of small sizes and when the cut is spread out in time, and in particular in humid tropics where cultivated lands are often hidden by clouds in optical remote sensing. The comparison between incidences of 37° and 47° shows that 37° is more suitable to monitor the sugarcane harvest. The cut is easily detectable on TerraSAR images for data acquired less than two or three months after the cut. The radar signal decreases of about 5dB for images acquired some days after the cut and of 3dB for data acquired two months after the cut (VV-37°). The difference in radar signal becomes negligible (; L'objectif de cette étude est d'examiner le potentiel de l'imagerie radar TerraSAR-X (en bande X) pour le suivi de la croissance de la canne à sucre sur l'Île de la Réunion. Des données TerraSAR multi-temporelles acquises à différents angles d'incidence (31°, 37°, 47°) et polarisations (HH, HV, VV) ont été analysées pour étudier le comportement du signal radar en fonction de la hauteur de canne à sucre. Le potentiel de TerraSAR pour cartographier la récolte de canne à sucre a également été étudié. Le signal radar augmente rapidement avec la hauteur de la canne jusqu'à une hauteur de seuil, qui dépend de l'angle d'incidence et de la polarisation. Au-delà de ce seuil, le signal augmente légèrement, reste constant, voire diminue. La hauteur de seuil est légèrement plus élevée avec la polarisation croisée et aux forts angles d'incidence (47° en comparaison à 31°). Les résultats ont aussi montré que les polarisations parallèles (HH et VV) étaient bien corrélées. Des données TerraSAR ont montré qu'après des fortes pluies, la contribution du sol à la rétrodiffusion des parcelles de canne à sucre peut être conséquente pour des hauteurs de cannes inférieures à 50cm. Cette augmentation du signal radar après des fortes pluies pourrait impliquer une ambiguïté d'identification entre des cannes jeunes et des cannes matures à cause de la haute sensibilité du signal radar à l'humidité superficielle du sol. Finalement, les données TerraSAR à haute résolution spatiale se montrent utiles pour suivre la coupe de canne à sucre lorsque les champs sont de petites tailles et que la date d'acquisition de l'image est proche de la date de coupe, et en particulier sous les tropiques humides où les zones de cultures sont souvent masquées par les nuages en imagerie optique. La comparaison entre les incidences de 37° et 47° montre que la première est plus appropriée pour suivre la récolte de canne à sucre. La coupe est facilement détectable sur des images TerraSAR pour des données acquises moins de deux ou trois mois après la coupe. Le signal radar diminue de 5dB pour des images acquises quelques jours après la coupe et de 3dB pour des données acquises deux mois après la coupe (VV-37°). La différence dans le signal radar devient négligeable (< 1dB) entre les cannes à sucre matures et les champs récoltés depuis trois mois ou plus.

National audience; L'objectif de cette étude est d'examiner le potentiel de l'imagerie radar TerraSAR-X (en bande X) pour le suivi de la croissance de la canne à sucre sur l'Île de la Réunion. Le signal radar augmente rapidement avec la hauteur de la canne jusqu'à une hauteur de seuil, qui dépend de l'angle d'incidence et de la polarisation. Au-delà de ce seuil, le signal augmente légèrement, reste constant, voire diminue. La hauteur de seuil est légèrement plus élevée avec la polarisation croisée et aux forts angles d'incidence (47° en comparaison à 31°). Des données TerraSAR ont montré qu'après des fortes pluies, la contribution du sol à la rétrodiffusion des parcelles de canne à sucre peut être conséquente pour des hauteurs de cannes inférieures à 50cm. Cette augmentation du signal radar après des fortes pluies pourrait impliquer une ambiguïté d'identification entre des cannes jeunes et des cannes matures à cause de la haute sensibilité du signal radar à l'humidité superficielle du sol. Finalement, les données TerraSAR à haute résolution spatiale se montrent utiles pour suivre la coupe de canne à sucre lorsque les champs sont de petites tailles et que la date d'acquisition de l'image est proche de la date de coupe. La coupe est facilement détectable sur des images TerraSAR pour des données acquises moins de deux ou trois mois après la coupe. Le signal radar diminue de 5dB pour des images acquises quelques jours après la coupe et de 3dB pour des données acquises deux mois après la coupe (VV-37°). La différence dans le signal radar devient négligeable (< 1dB) entre les cannes à sucre matures et les champs récoltés depuis trois mois ou plus.; The objective of this study is to investigate the potential of TerraSAR-X (X-band) in monitoring sugarcane growth on Reunion Island. Radar signal increased quickly with crop height until a threshold height, which depends on polarization and incidence angle. Beyond this threshold, the signal increased only slightly, remained constant, or even decreased. The threshold height is slightly higher with cross polarization and higher incidence angles (47° in comparison with 31°). TerraSAR data showed that after strong rains the soil contribution for the backscattering of sugarcane fields can be consequent for canes with heights less than 50cm. This increase in radar signal after strong rains could involve an ambiguity in the detection of young and mature canes because of the high sensitivity of the radar signal to surface soil moisture. Finally, TerraSAR data at high spatial resolution were shown to be useful for monitoring sugarcane harvest when the fields are of small sizes and when the cut is spread out in time. The cut is easily detectable on TerraSAR images for data acquired less than two or three months after the cut. The radar signal decreases of about 5dB for images acquired some days after the cut and of 3dB for data acquired two months after the cut (VV-37°). The difference in radar signal becomes negligible (

Remote sensing images allow the monitoring of field techniques among crops. CIRAD and SPOT imaging set up between 2003 and 2005 a powerful tool to help the management of sugar cane crops within the framework of GIS and optical images (SUCRETTE project). CIRAD sets up MARGOUILLA in 2009, its own project in La Réunion. The purpose of this training period is to study the potentiality of the RADAR images to characterize the cultural stage of sugar cane crops (harvested mapping), in order to increment and to fulfill information already acquired by optical images. That said, we focused on the influence on three different parameters affecting the RADAR signal: incident angle, polarization, thanks to RADAR images acquired by the sensor TERRASAR-X (X Band). First, we studied backscatter coefficient values (σ) of sugar cane reference field at different dates and secondly, analyze the temporal evolution of σ. We observed on several points the RADAR signal sensibility at different growing stage of sugar cane, validating a characterization potential. Nonetheless, this potential remains limited for soil and sugar cane under moisture (causing by rain) which could be confused with other growing stage.; Les images satellitaires permettent d'étudier les pratiques agricoles de cultures diverses. Le CIRAD et SPOT Image ont mis en place entre 2003 et 2005 un outil d'aide à la gestion de la culture de la canne à sucre avec un SIG et les images optiques (projet SUCRETTE). Le CIRAD installe en 2009 à La Réunion son propre projet, baptisé MARGOUILLA. L'objectif de ce stage est de prolonger ces travaux et d'évaluer le potentiel des images RADAR à caractériser les états culturaux des parcelles de cannes à sucre (cartographie des coupes), afin d'enrichir et de compléter les informations déjà obtenues avec les images optiques. Pour cela, nous avons analysé plus précisément l'influence sur le signal RADAR des paramètres suivants : angle d'incidence et polarisation grâce à l'analyse d'images RADAR acquises par le capteur hyperfréquence TERRASAR-X (bande X). Nous nous sommes intéressés aux valeurs de coefficient de rétrodiffusion (σ°) des parcelles de canne à sucre de référence à différentes dates et nous avons suivi dans un second temps l'évolution dans le temps de σ°. Nous avons observé sous plusieurs approches la sensibilité du signal RADAR aux différents stades de développement de la canne à sucre. Les résultats confirment bien le fort potentiel de caractérisation de ces stades.

soutenue le 3 avril 2006 Diffusion du document : publique Diplôme : Dr. d'Universite; The start-up of high rate anaerobic biofilm processes is a long and difficult step, which is a major obstacle for a broad implementation of this type of processes at the industrial level. This stage is closely related to the formation and maturation of an active biofilm that largely conditions the performances of the system. The objectives of this work were to understand and better control the biofilm formation, in order to reduce the duration of this start-up phase. The study of the influence of several parameters, such as the duration of the inoculation phase, the variation of the hydrodynamic strengths (controled by the velocity of biogas recirculation), the control strategies of the organic load increase and the hydraulic retention time, was assessed during the start-up of inverse turbulent bed reactors at laboratory scale. This approach led to the development of start-up strategies focused on the optimization of the bioreactors performances and on the biofilm development. Some of the selected strategies were applied to start-up a pre-industrial scale up-flow fixed bed reactor (1m3), fed with a real effluent. The impact of the strategies implemented on the dynamics of the anaerobic microbial populations was also assessed using molecular tools such as PCR-SSCP and FISH. Molecular monitoring of the biofilm population dynamics by a full cycle 16S rDNA approach made it possible to connect the dynamics of the population and the operational parameters of each reactor. This analytical system combining a macroscopic approach, based on the reactors performances assessment, to a microscopic one, based on molecular techniques, made it possible to better understand the interactions between physiology, mixed population dynamics and bioreactor implementation conditions. Knowledge produced constitutes a valuable data base for the anaerobic biofilms processes engineering. These could be used to adapt the operating conditions of the bioreactors to optimize the biofilm formation and start-up of the intensive anaerobic wastewater treatment processes.; Le démarrage des réacteurs intensifs de gestion anaérobie à biomasse fixée est une étape encore mal maîtrisée, dont la durée et la difficulté de mise en œuvre demeurent des obstacles majeurs à une large application de ce type de procédés au niveau industriel. Cette étape est étroitement liée à la formation et à la maturation d’un biofilm actif qui conditionne largement les performances du système. Les travaux résentés ici ont pour objectif de comprendre et de mieux contrôler la formation du biofilm afin de réduire la durée de cette phase de démarrage. L’influence de certains paramètres, tels que la durée de la phase d’inoculation, la variation des contraintes hydrodynamiques (imposées par la vitesse de recirculation du biogaz), les stratégies de contrôle de la montée en charge et le temps de séjour hydraulique, a été évaluée lors du démarrage de réacteurs à lit turbulé inverse (LTI) de laboratoire. Cette approche a permis la mise au point de stratégies de montée en charge centrées sur l’optimisation des performances des réacteurs et sur le développement du biofilm. Certaines des stratégies sélectionnées ont été appliquées au démarrage d’un réacteur préindustriel (1m3) à lit fixe orienté (LF) alimenté en flux ascendant par un effluent réel. Leur impact a également été évalué au niveau microbiologique (identification et dynamique des populations) grâce à l’utilisation d’outils moléculaires (clonage, séquençage, PCR-SSCP et FISH). Cette démarche analytique combinant une approche macroscopique, basée sur le suivi des réacteurs, à une approche microscopique, basée sur des techniques moléculaires, a permis de mieux comprendre les interactions entre la physiologie, la dynamique des populations mixtes et les conditions de mise en œuvre dans les bioréacteurs. Les connaissances créées constituent une base de données précieuse pour le développement des procédés anaérobies à biofilms. Elles pourront être mises à profit pour adapter les conditions opératoires des bioréacteurs afin d’optimiser la formation du biofilm et le démarrage des procédés intensifs de méthanisation.

Le démarrage des réacteurs intensifs de gestion anaérobie à biomasse fixée est une étape encore mal maîtrisée, dont la durée et la difficulté de mise en œuvre demeurent des obstacles majeurs à une large application de ce type de procédés au niveau industriel. Cette étape est étroitement liée à la formation et à la maturation d’un biofilm actif qui conditionne largement les performances du système. Les travaux résentés ici ont pour objectif de comprendre et de mieux contrôler la formation du biofilm afin de réduire la durée de cette phase de démarrage. L’influence de certains paramètres, tels que la durée de la phase d’inoculation, la variation des contraintes hydrodynamiques (imposées par la vitesse de recirculation du biogaz), les stratégies de contrôle de la montée en charge et le temps de séjour hydraulique, a été évaluée lors du démarrage de réacteurs à lit turbulé inverse (LTI) de laboratoire. Cette approche a permis la mise au point de stratégies de montée en charge centrées sur l’optimisation des performances des réacteurs et sur le développement du biofilm. Certaines des stratégies sélectionnées ont été appliquées au démarrage d’un réacteur préindustriel (1m3) à lit fixe orienté (LF) alimenté en flux ascendant par un effluent réel. Leur impact a également été évalué au niveau microbiologique (identification et dynamique des populations) grâce à l’utilisation d’outils moléculaires (clonage, séquençage, PCR-SSCP et FISH). Cette démarche analytique combinant une approche macroscopique, basée sur le suivi des réacteurs, à une approche microscopique, basée sur des techniques moléculaires, a permis de mieux comprendre les interactions entre la physiologie, la dynamique des populations mixtes et les conditions de mise en œuvre dans les bioréacteurs. Les connaissances créées constituent une base de données précieuse pour le développement des procédés anaérobies à biofilms. Elles pourront être mises à profit pour adapter les conditions opératoires des bioréacteurs afin d’optimiser la formation du biofilm et le démarrage des procédés intensifs de méthanisation., The start-up of high rate anaerobic biofilm processes is a long and difficult step, which is a major obstacle for a broad implementation of this type of processes at the industrial level. This stage is closely related to the formation and maturation of an active biofilm that largely conditions the performances of the system. The objectives of this work were to understand and better control the biofilm formation, in order to reduce the duration of this start-up phase. The study of the influence of several parameters, such as the duration of the inoculation phase, the variation of the hydrodynamic strengths (controled by the velocity of biogas recirculation), the control strategies of the organic load increase and the hydraulic retention time, was assessed during the start-up of inverse turbulent bed reactors at laboratory scale. This approach led to the development of start-up strategies focused on the optimization of the bioreactors performances and on the biofilm development. Some of the selected strategies were applied to start-up a pre-industrial scale up-flow fixed bed reactor (1m3), fed with a real effluent. The impact of the strategies implemented on the dynamics of the anaerobic microbial populations was also assessed using molecular tools such as PCR-SSCP and FISH. Molecular monitoring of the biofilm population dynamics by a full cycle 16S rDNA approach made it possible to connect the dynamics of the population and the operational parameters of each reactor. This analytical system combining a macroscopic approach, based on the reactors performances assessment, to a microscopic one, based on molecular techniques, made it possible to better understand the interactions between physiology, mixed population dynamics and bioreactor implementation conditions. Knowledge produced constitutes a valuable data base for the anaerobic biofilms processes engineering. These could be used to adapt the operating conditions of the bioreactors to optimize the biofilm formation and start-up of the intensive anaerobic wastewater treatment processes.