Published December 10, 2014
| Version v1
Publication
Open
Glacier topography and elevation changes derived from Pléiades sub-meter stereo images
Creators
- 1. Laboratoire d'Études en Géophysique et Océanographie Spatiales
- 2. Centre National pour la Recherche Scientifique et Technique (CNRST)
- 3. Université de Toulouse
- 4. Université Grenoble Alpes
- 5. University of Iceland
- 6. Instituto de Química del Noroeste Argentino
- 7. Centro Científico Tecnológico - Mendoza
- 8. International Centre for Integrated Mountain Development
- 9. Institut polytechnique de Grenoble
- 10. Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement
Description
Abstract. In response to climate change, most glaciers are losing mass and hence contribute to sea-level rise. Repeated and accurate mapping of their surface topography is required to estimate their mass balance and to extrapolate/calibrate sparse field glaciological measurements. In this study we evaluate the potential of sub-meter stereo imagery from the recently launched Pléiades satellites to derive digital elevation models (DEMs) of glaciers and their elevation changes. Our five evaluation sites, where nearly simultaneous field measurements were collected, are located in Iceland, the European Alps, the central Andes, Nepal and Antarctica. For Iceland, the Pléiades DEM is also compared to a lidar DEM. The vertical biases of the Pléiades DEMs are less than 1 m if ground control points (GCPs) are used, but reach up to 7 m without GCPs. Even without GCPs, vertical biases can be reduced to a few decimetres by horizontal and vertical co-registration of the DEMs to reference altimetric data on ice-free terrain. Around these biases, the vertical precision of the Pléiades DEMs is ±1 m and even ±0.5 m on the flat glacier tongues (1σ confidence level). Similar precision levels are obtained in the accumulation areas of glaciers and in Antarctica. We also demonstrate the high potential of Pléiades DEMs for measuring seasonal, annual and multi-annual elevation changes with an accuracy of 1 m or better if cloud-free images are available. The negative region-wide mass balances of glaciers in the Mont-Blanc area (−1.04 ± 0.23 m a−1 water equivalent, w.e.) are revealed by differencing Satellite pour l'Observation de la Terre 5 (SPOT 5) and Pléiades DEMs acquired in August 2003 and 2012, confirming the accelerated glacial wastage in the European Alps.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة: استجابة لتغير المناخ، تفقد معظم الأنهار الجليدية كتلتها وبالتالي تساهم في ارتفاع مستوى سطح البحر. مطلوب رسم خرائط متكررة ودقيقة لتضاريسها السطحية لتقدير توازن كتلتها واستقراء/معايرة القياسات الجليدية للمجال المتناثر. في هذه الدراسة، نقوم بتقييم إمكانات صور الاستريو دون المتر من الأقمار الصناعية Pléiades التي تم إطلاقها مؤخرًا لاستخلاص نماذج الارتفاع الرقمية (DEMs) للأنهار الجليدية وتغيرات ارتفاعها. تقع مواقع التقييم الخمسة الخاصة بنا، حيث تم جمع القياسات الميدانية المتزامنة تقريبًا، في أيسلندا وجبال الألب الأوروبية وجبال الأنديز الوسطى ونيبال والقارة القطبية الجنوبية. بالنسبة لأيسلندا، تتم مقارنة Pléiades DEM أيضًا بـ LIDAR DEM. تقل الانحيازات الرأسية لـ Pléiades DEMs عن 1 متر إذا تم استخدام نقاط التحكم الأرضية (GCPs)، ولكنها تصل إلى 7 أمتار بدون نقاط التحكم الأرضية (GCPs). حتى بدون GCPs، يمكن تقليل الانحيازات الرأسية إلى بضعة ديسمترات عن طريق التسجيل المشترك الأفقي والرأسي لـ DEMs للإشارة إلى بيانات قياس الارتفاع على التضاريس الخالية من الجليد. حول هذه التحيزات، تبلغ الدقة الرأسية لـ Pléiades DEMs ±1 متر وحتى ±0.5 متر على الألسنة الجليدية المسطحة (مستوى الثقة 1 σ). يتم الحصول على مستويات دقة مماثلة في مناطق تراكم الأنهار الجليدية وفي القارة القطبية الجنوبية. نوضح أيضًا الإمكانات العالية لـ Pléiades DEMs لقياس تغيرات الارتفاع الموسمية والسنوية والمتعددة السنوات بدقة 1 متر أو أفضل إذا كانت الصور الخالية من السحابة متوفرة. يتم الكشف عن التوازنات الكتلية السلبية على مستوى المنطقة للأنهار الجليدية في منطقة مونت بلانك (-1.04 ± 0.23 م أ-1 مكافئ مائي، أي) من خلال الاختلاف بين القمر الصناعي لمراقبة الأرض 5 (SPOT 5) و Pléiades DEMs المكتسبة في أغسطس 2003 و 2012، مما يؤكد الهدر الجليدي المتسارع في جبال الألب الأوروبية.Translated Description (French)
Résumé. En réponse au changement climatique, la plupart des glaciers perdent de la masse et contribuent donc à l'élévation du niveau de la mer. Une cartographie répétée et précise de leur topographie de surface est nécessaire pour estimer leur bilan massique et pour extrapoler/calibrer les mesures glaciologiques en champ clairsemé. Dans cette étude, nous évaluons le potentiel de l'imagerie stéréo sub-métrique des satellites Pléiades récemment lancés pour dériver des modèles numériques d'élévation (DEM) des glaciers et leurs changements d'altitude. Nos cinq sites d'évaluation, où des mesures de terrain presque simultanées ont été collectées, sont situés en Islande, dans les Alpes européennes, dans les Andes centrales, au Népal et en Antarctique. Pour l'Islande, le Pléiades DEM est également comparé à un lidar DEM. Les biais verticaux des Pléiades DEM sont inférieurs à 1 m si des points de contrôle au sol (GCP) sont utilisés, mais atteignent jusqu'à 7 m sans GCP. Même sans GCP, les biais verticaux peuvent être réduits à quelques décimètres par co-enregistrement horizontal et vertical des DEM pour référencer les données altimétriques sur un terrain sans glace. Autour de ces biais, la précision verticale des DEM des Pléiades est de ±1 m et même de ±0,5 m sur les languettes plates des glaciers (niveau de confiance 1σ). Des niveaux de précision similaires sont obtenus dans les zones d'accumulation des glaciers et en Antarctique. Nous démontrons également le potentiel élevé des DEM Pléiades pour mesurer les changements d'altitude saisonniers, annuels et pluriannuels avec une précision de 1 m ou mieux si des images sans nuages sont disponibles. Les bilans massiques négatifs à l'échelle de la région des glaciers de la région du Mont-Blanc (−1,04 ± 0,23 m a −1 équivalent eau, w.e.) sont révélés par la différenciation des DEM Satellite pour l'Observation de la Terre 5 (SPOT 5) et Pléiades acquis en août 2003 et 2012, confirmant le gaspillage glaciaire accéléré dans les Alpes européennes.Translated Description (Spanish)
Resumen. En respuesta al cambio climático, la mayoría de los glaciares están perdiendo masa y, por lo tanto, contribuyen al aumento del nivel del mar. Se requiere un mapeo repetido y preciso de su topografía superficial para estimar su balance de masa y para extrapolar/calibrar las mediciones glaciológicas de campo disperso. En este estudio evaluamos el potencial de las imágenes estéreo submétricas de los satélites Pléiades recientemente lanzados para derivar modelos digitales de elevación (DEM) de glaciares y sus cambios de elevación. Nuestros cinco sitios de evaluación, donde se recopilaron mediciones de campo casi simultáneas, se encuentran en Islandia, los Alpes europeos, los Andes centrales, Nepal y la Antártida. Para Islandia, el Pléiades DEM también se compara con un lidar DEM. Los sesgos verticales de los DEM de Pléiades son inferiores a 1 m si se utilizan puntos de control de tierra (GCP), pero alcanzan hasta 7 m sin GCP. Incluso sin GCP, los sesgos verticales pueden reducirse a unos pocos decímetros mediante el corregistro horizontal y vertical de los DEM para hacer referencia a datos altimétricos en terrenos libres de hielo. Alrededor de estos sesgos, la precisión vertical de los DEM de Pléiades es de ±1 m e incluso de ±0,5 m en las lenguas planas del glaciar (nivel de confianza 1σ). Se obtienen niveles de precisión similares en las zonas de acumulación de glaciares y en la Antártida. También demostramos el alto potencial de los DEM de Pléiades para medir los cambios de elevación estacionales, anuales y plurianuales con una precisión de 1 m o mejor si se dispone de imágenes sin nubes. Los balances de masa negativos en toda la región de los glaciares en el área del Mont-Blanc (−1.04 ± 0.23 m a −1 equivalente de agua, w.e.) se revelan mediante la diferenciación de Satellite pour l'Observation de la Terre 5 (SPOT 5) y Pléiades DEM adquiridas en agosto de 2003 y 2012, lo que confirma el desperdicio glacial acelerado en los Alpes europeos.Files
tc-8-2275-2014.pdf.pdf
Files
(8.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:695a7e73f9d3f881972775280e80bceb
|
8.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تضاريس الأنهار الجليدية وتغيرات الارتفاع المستمدة من صور ستيريو تحت متر Pléiades
- Translated title (French)
- Modifications de la topographie et de l'élévation des glaciers dérivées des images stéréo sub-métriques de Pléiades
- Translated title (Spanish)
- Cambios en la topografía y altitud de los glaciares derivados de las imágenes estéreo submétricas de Pléiades
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1988213535
- DOI
- 10.5194/tc-8-2275-2014
References
- https://openalex.org/W1511090058
- https://openalex.org/W1532315553
- https://openalex.org/W1918664214
- https://openalex.org/W1967881030
- https://openalex.org/W1973200177
- https://openalex.org/W1979403593
- https://openalex.org/W1992098736
- https://openalex.org/W1998416439
- https://openalex.org/W2000627440
- https://openalex.org/W2001071094
- https://openalex.org/W2003395900
- https://openalex.org/W2004245996
- https://openalex.org/W2004916112
- https://openalex.org/W2011198707
- https://openalex.org/W2019775458
- https://openalex.org/W2020969947
- https://openalex.org/W2027467310
- https://openalex.org/W2027987768
- https://openalex.org/W2029124060
- https://openalex.org/W2029153117
- https://openalex.org/W2044494416
- https://openalex.org/W2053162321
- https://openalex.org/W2056116094
- https://openalex.org/W2063400028
- https://openalex.org/W2065847473
- https://openalex.org/W2073968158
- https://openalex.org/W2088127691
- https://openalex.org/W2093936554
- https://openalex.org/W2101141366
- https://openalex.org/W2105458804
- https://openalex.org/W2109931483
- https://openalex.org/W2116564120
- https://openalex.org/W2119284220
- https://openalex.org/W2121264346
- https://openalex.org/W2121694455
- https://openalex.org/W2126780295
- https://openalex.org/W2130974641
- https://openalex.org/W2142374438
- https://openalex.org/W2143054940
- https://openalex.org/W2150680082
- https://openalex.org/W2154540906
- https://openalex.org/W2157580899
- https://openalex.org/W2161012546
- https://openalex.org/W2166958107
- https://openalex.org/W2170857900
- https://openalex.org/W2171466305
- https://openalex.org/W2323212545
- https://openalex.org/W2324627161
- https://openalex.org/W2327209443
- https://openalex.org/W2331101859
- https://openalex.org/W4242574319
- https://openalex.org/W4244010452
- https://openalex.org/W4253958803