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Full-Waveform LiDAR Pixel Analysis for Low-Growing Vegetation Mapping of Coastal Foredunes in Western France

Authors :
Launeau, Patrick
Giraud, Manuel
Ba, Antoine
Moussaoui, Saïd
Robin, Marc
Debaine, Françoise
Lague, Dimitri
Le Menn, Erwan
Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112] (LPG)
Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N)
Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Littoral, Environnement, Télédétection, Géomatique (LETG - Nantes)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Géographie et d'Aménagement Régional de l'Université de Nantes (IGARUN)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)
Littoral, Environnement, Télédétection, Géomatique UMR 6554 (LETG)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université d'Angers (UA)-École pratique des hautes études (EPHE)
Géosciences Rennes (GR)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Géographie et d'Aménagement Régional de l'Université de Nantes (IGARUN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université d'Angers (UA)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Remote Sensing, Vol 10, Iss 5, p 669 (2018), Remote Sensing, Remote Sensing, MDPI, 2018, 10 (5), pp.669. ⟨10.3390/rs10050669⟩, Remote Sensing, 2018, 10 (5), pp.669. ⟨10.3390/rs10050669⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
MDPI AG, 2018.

Abstract

The monitoring of coastal sand dunes requires regular high-resolution aerial photography along hundreds of kilometers of coastal strips. Light detection and ranging (LiDAR) is now the most widely used method for detailed topographic and vegetation studies. The aim of this work is to show how the full-waveform shapes returned from single or multiple targets can carry information relating to low-vegetation cover and ground roughness of dunes. This work focuses on marram grass, widely involved in the development of mobile dunes. Low-growing plants often exhibit identical pigmentary composition and can only be distinguished by the height of their foliage, which modifies the shape of the LiDAR waveform around the main returns at the top of the foliage. We show that ray tracing of full LiDAR waveforms on the regular grid of pixels of hyperspectral images, acquired synchronously, can resolve the confusion between low-vegetation gradients and bare sand by analyzing the waveform damping induced by cumulating microdiffusion on foliage height, but also with glint effects on the surface roughness of compact materials. Analysis of successive shorelines of wet to dry sand, sand to pioneer couch grass, and couch grass to consolidating marram grass can thereby be conducted routinely.

Details

Language :
English
ISSN :
20724292
Volume :
10
Issue :
5
Database :
OpenAIRE
Journal :
Remote Sensing
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..3b17184bf7ac80da409f2f21dc3337a1