Estimation of Leaf Area Index (LAI) in corn and soybeans using multi-polarization C- and L-band radar data.

Hosseini, M., McNairn, H., Merzouki, A., et Pacheco, A. (2015). « Estimation of Leaf Area Index (LAI) in corn and soybeans using multi-polarization C- and L-band radar data. », Remote Sensing of Environment, 170, p. 77-89. doi : 10.1016/j.rse.2015.09.002  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

La possibilité de recourir à la télédétection optique pour la surveillance des cultures a été abondamment étudiée au cours des trente dernières années. Étant donné les avantages qui sont offerts par les hyperfréquences de longueur d’onde relativement grande, le principal étant la capacité de recueillir des données par temps nuageux, l’utilisation d’un radar à synthèse d’ouverture (SAR) pour la surveillance des cultures présente un grand intérêt. Dans le cadre de la présente étude, nous nous sommes servis du radar multipolarisation RADARSAT-2 (bande C) et du radar UAVSAR (radar à synthèse d’ouverture sur véhicule aérien sans pilote) (bande L) afin d’évaluer le potentiel des radars à synthèse d’ouverture pour l’estimation de l’indice foliaire, qui est un très bon indicateur de la productivité des cultures. Une nouvelle approche d’estimation de l’indice foliaire, fondée sur le couplage de deux modèles existants, a été élaborée. Nous avons étalonné et validé le modèle couplé pour deux plantes cultivées d’importance économique, le maïs et le soja, à l’aide des données recueillies au cours de l’expérience de validation passive-active de l’humidité du sol de 2012 (SMAPVEX12) dans une localité des Prairies canadiennes. La validation du modèle a généralement montré des coefficients de corrélation (R) élevés entre les valeurs d’indice foliaire mesurées au sol et estimées, lorsque des polarisations croisées de type double étaient utilisées (HH–HV ou VV–HV). Dans le cas de la bande C, les corrélations étaient similaires pour les deux polarisations doubles : les valeurs R du maïs s’établissaient à 0,83 et 0,81 pour HH–HV et VV–HV, respectivement, tandis que les valeurs R du soja s’établissaient à 0,80 à la fois pour HH–HV et VV–HV. La bande L s’est avérée moins sensible à l’indice foliaire du maïs, les valeurs R variant entre 0,79 pour HH–HV et 0,59 pour VV–HV. Notre méthode n’a pas permis d’estimer avec exactitude l’indice foliaire des cultures de soja à l’aide du radar UAVSAR. Selon les erreurs d’estimation (erreur quadratique moyenne et erreur moyenne arithmétique), nous avons établi qu’il était possible d’utiliser la bande C pour les couverts de maïs et de soja et la bande L pour les couverts de maïs afin d’estimer l’indice foliaire avec des taux d’exactitude semblables à ceux indiqués dans les études faisant appel à des capteurs satellitaires optiques. Ces mesures de l’indice foliaire par capteur optique sont actuellement utilisées pour corriger les estimations du rendement et de la biomasse issues de modèles de croissance des cultures. La présente étude est importante, car elle montre qu’il est également possible d’utiliser les radars SAR pour estimer l’indice foliaire dans toutes les conditions météorologiques, ce qui constitue un avantage de taille pour la surveillance des cultures.

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