Estimation du LAI et de la hauteur des cultures irriguées d’été

Cas du LAI

Concernant le maïs et le soja, parmi les différentes possibilités offertes par les données micro-ondes, les meilleurs résultats sont offerts par la bande C, avec la polarisation VH (Figure 95). Pour ces deux cultures d’été, la sensibilité à l’indice foliaire est maximale pour les valeurs de LAI n’excédant pas 2 m².m^-2 (environ 2,5 dB par unité de LAI). Les signaux radar saturent par la suite, la dynamique est alors de 2 dB, pour des valeurs de LAI

allant de 2 m².m^-2, aux valeurs maximales (soit 4 et 4,8 pour le maïs et le soja, respectivement). Concernant le

maïs, la relation est associée à une importante dispersion, surtout durant les premiers stades phénologiques où la contribution du sol est importante (humidité, rugosité). Cette dispersion est moindre concernant la culture de

soja. Cette différence entre les cultures s’explique d’une part, par le nombre de parcelles suivies (2 dans le cas du soja contre 8 pour le maïs), et par les différences de pratiques culturales entre exploitant (les parcelles de soja étant cultivées par le même exploitant, contrairement aux parcelles de maïs). Enfin, les estimations du LAI sont associées à une erreur de 0,60 m².m^-2 et 0,73 m².m^-2 pour le maïs et le soja respectivement.

Figure 95 : Relations empiriques entre l’indice foliaire du maïs (a) et du soja (b), et les coefficients de rétrodiffusion, σ⁰C-VH.

La Figure 96 présente un bilan des performances des données multi-fréquences pour le suivi de l’indice foliaire des cultures irriguées d’été.

Concernant le maïs (Figure 96a), les relations empiriques présentent des coefficients de détermination compris entre 0,23 et 0,79, avec des erreurs relatives inférieures à 20% (excepté dans le cas du rapport de co-polarisation, en bande C). Les meilleurs résultats sont obtenus par les relations basées sur les cross-co-polarisation, sur le rapport combinant VH et VV, et sur la polarisation HH en bande C. Les résultats en bande L sont prometteurs (R² de 0,73), toutefois les images sont acquises durant la phase de croissance, alors que les valeurs de LAI atteignent au maximum 1,57 m².m^-2.

Dans le cas du soja (Figure 96b), toutes les relations basées sur les données acquises en bande C sont associées à des coefficients de détermination supérieurs à 0,8, et à des erreurs inférieures à 20%. Les performances obtenues en bande L sont similaires, mais elles ne couvrent que les premiers stades de développement du couvert (caractérisés par un indice foliaire inférieur à 1 m².m^-2). A l’inverse, en bande C les relations sont valides jusqu’aux valeurs maximales de LAI, soit 4,83 m².m^-2.

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Figure 96 : Bilan des performances statistiques associées aux relations empiriques entre le LAI du maïs a) et du soja b), et les signaux satellites. Les valeurs maximales d’indice foliaire, ainsi que le niveau de saturation, sont indiqués au-dessus des indicateurs statistiques, en noir et gris respectivement.

Cas de la hauteur

Les relations obtenues entre les données satellites (optiques et radar), et la hauteur du maïs sont présentées sur la Figure 97. Ces relations sont associées à une importante dispersion. Dans le cas du NDVI (Figure 97a), cette dispersion est maximale pour les données de hauteur comprises entre 70 et 210 cm, durant la période de croissance. Concernant les données radar (Figure 97b), la dispersion est importante lors des premiers stades de développement de la végétation, alors que la hauteur est inférieure à 70 cm. Dans chacun des cas, la sensibilité diminue avec l’augmentation du paramètre. Avec un coefficient de détermination de 0,92 et une RMSE de 44 cm, les performances offertes par le NDVI pour le suivi de la hauteur sont meilleures que celles associées aux coefficients de rétrodiffusion (R²=0,70 et RMSE=66cm).

Figure 97 : Relations empiriques entre la hauteur du maïs et les signaux satellites, NDVI a) et σ⁰C-VH b).

La Figure 98 présente les relations établies entre la hauteur du soja et le NDVI, ou les coefficients de rétrodiffusion acquis en bande C, avec la polarisation VH. Sur cette culture, les deux relations obtenues sont assez proches, du point de vue de l’allure générale et des performances statistiques. Les données satellites augmentent lorsque le couvert se développe. La sensibilité à la hauteur diminue légèrement, au cours du cycle

a) b)

140 phénologique de la culture. Avec des coefficients de détermination supérieurs à 0,9 et des RMSE inférieures à 10 cm, ces deux relations sont adéquates pour le suivi de la hauteur du soja (pas d’impact de l’irrigation).

Figure 98 : Relations empiriques entre la hauteur du soja et les signaux satellites, NDVI a) et σ⁰C-VH b).

La Figure 99 présente un bilan des performances des données multi-fréquences pour le suivi de l’indice foliaire des cultures irriguées d’été.

Concernant le maïs (Figure 99a), les meilleurs résultats sont obtenus avec la relation basée sur le NDVI. Les performances associées aux cross-polarisations (HV ou VH) en bande C, et au rapport VH/VV sont également acceptables. Elles présentent des coefficients de rétrodiffusion supérieurs à 0,6, et une erreur similaire à celle obtenue avec les données acquises dans le visible (inférieure à 20%). Dans chacun des cas, la hauteur est suivie jusqu’aux valeurs maximales. Une nouvelle fois, les résultats en bande L sont intéressants. Avec 100 cm, la hauteur mesurée lors des acquisitions Alos est toutefois loin des valeurs maximales (350 cm)

Dans le cas du soja (Figure 99b), les relations basées sur une unique polarisation en bande C (HH, VV, HV ou

VH) sont associées à des coefficients de détermination supérieurs à 0,8, et à des erreurs inférieures à 20%. Ces performances sont similaires à celles observées avec le NDVI. D’autre part, elles sont valides jusqu’aux valeurs maximales de hauteur du couvert. A l’inverse, les rapports de polarisation ou les données en bande X présentent des coefficients de déterminations inférieurs à 0,5, et des erreurs relatives importantes (surtout dans le cas du ratio entre les co-polarisations). Enfin, les résultats obtenus en bande L sont intéressants, cependant les données sont acquises alors que la hauteur maximale du soja atteint seulement 20 cm.

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Figure 99 : Bilan des performances statistiques associées aux relations empiriques entre la hauteur du maïs a) et du soja b), et les signaux satellites. Les valeurs maximales de hauteur, ainsi que le niveau de saturation, sont indiqués au-dessus des indicateurs statistiques, en noir et gris respectivement.

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