Modified vegetation indices for estimating crop fraction of absorbed photosynthetically active radiation.

Dong, T., Meng, J., Shang, J., Liu, J., Wu, B., et Huffman, E.C. (2015). « Modified vegetation indices for estimating crop fraction of absorbed photosynthetically active radiation. », International Journal of Remote Sensing, 36(12), p. 3097-3113. doi : 10.1080/01431161.2015.1042122  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

La fraction du rayonnement absorbé photosynthétiquement actif (fRAPA) est un important paramètre biophysique de la végétation. On l’estime fréquemment à partir des indices de végétation (IV) dérivés de données de télédétection, comme l’indice de végétation par différence normalisée (IVDN). On utilise idéalement une relation linéaire pour l’estimation, toutefois les indices de végétation les plus traditionnels sont affectés par la réflectance de fond du couvert et leur sensibilité à la fRAPA décroît si la biomasse est élevée. Dans cette étude, nous introduisons un coefficient multiplicateur, le rapport de la réflectance du vert sur celle du rouge, afin d’améliorer la relation linéaire entre les indices de végétation et la fRAPA d’une culture. Nous avons ainsi modifié trois indices de végétation très utilisés, l’indice de végétation par différence normalisée (IVDN), l’indice de végétation par différence normalisée dans le vert (IVDNV) et l’indice de végétation par différence renormalisée (IVDRN) pour créer respectivement l’indice IVDN modifié (IVDNM), l’indice IVDNV modifié (IVDNVM) et l’indice IVDRN modifié (IVDRNM). Nous avons effectué une étude de sensibilité pour analyser la corrélation entre les trois indices modifiés et l’indice foliaire en utilisant les données de réflectance simulées de la combinaison du modèle de propriétés optiques des feuilles PROSPECT et du modèle de réflectance bidirectionnel du couvert PROSAIL. Les résultats révèlent que par rapport aux anciens, ces nouveaux indices réduisent la tendance à la saturation aux indices foliaires élevés et donnent une meilleure linéarité avec les indices foliaires des cultures dont la biomasse va de basse à moyenne. Ces résultats ont aussi été validés par des mesures in situ de la fRAPA dans des cultures de blé et de maïs. En particulier, les estimations à l’aide de l’IVDNM ont un coefficient de détermination, R2 = 0,97 pour le blé et de R2 = 0,86 pour le maïs, comparé à 0,90 et 0,82 pour l’IVDN, alors que l’IVDNVM donne pour le blé et le maïs 0,97 et 0,88, comparé à 0,90 et 0,81 pour l’IVDNV. L’application sur le blé et le maïs des algorithmes basés sur les indices de végétation montre que l’IVDNM et l’IVDNVM donnent de meilleures relations linéaires avec la fRAPA (R2 = 0,92), par rapport à l’IVDN (R2 = 0,85) et l’IVDNV (R2 = 0.82). L’étude a démontré que l’utilisation du rapport de la réflectance du vert sur celle du rouge pouvait améliorer la précision des estimations de la fRAPA.

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