Algorithme d’inversion des données PolSAR bande P en biomasse des forêts
4.3 Procédure d’inversion
4.4.2 Résultats expérimentaux pour le site de Nouragues
4.4.2.1 Relation entre les indicateurs polarimériques et la biomasse
À partir des cartes d’indicateurs polarimétriquesγ0et t0estimées sur les sites de Pa-racou et Nouragues, les valeurs moyennes des ROI ont été extraites et reportées sur la figure4.20en fonction de la biomasse forestière. Les modèles de régression associés ont été calculés sur la base d’une relation logarithmique d’ordre 1, et sont représentés par les traits continus identifiés sous l’appellation « global » dans la légende. Les résultats des régressions sont regroupés dans le tableau4.9.
Nouragues est le deuxième site d’acquisition choisi pour la campagne TropiSAR. À partir des 5 ROI principaux définis dans le chapitre2, 33 parcelles de 1 ha sont référencées pour de fortes valeurs de biomasse allant de 250 à 580 t/ha qui s’ajoutent aux 85 parcelles disponibles sur le site de Paracou.
La figure4.20montre la répartition des ROI des sites de Paracou (en bleu) et de Nou-ragues (en vert) pour la gamme de biomasses allant de 250 à 580 t/ha. Dans le cas duγ0
(partie gauche de l’image), les ROI de Paracou ont un comportement identique à ceux observés dans la section4.4.1. Les ROI de Nouragues, qui appartiennent à une gamme de biomasses plus élevée (> 400t/ha) sont répartis horizontalement pour des valeurs de γ0 allant de -11 à -9 dB avec une tendance décroissante au-delà de 500 t/ha de biomasse.
Ce comportement des valeurs deγ0correspond à un phénomène de saturation de l’indi-cateur polarimétrique et met en avant les limites duγ0pour l’estimation de la biomasse au-delà de 450 t/ha. Ce phénomène de saturation ne s’observe pas dans le cas du t0 (par-tie droite de la figure4.20), au contraire, la sensibilité du modèle de régression est très importante comme le montre la valeur du paramètre a dans le tableau4.9. De plus, les valeurs de corrélation des ROI avec les modèles de régression, renseignées dans le ta-bleau4.9sont meilleures avec l’indicateur t0 qu’avec leγ0ce qui confirme la meilleure sensibilité du t0à la biomasse forestière pour le site de Nouragues.
FIGURE4.20 – Indicateur polarimétrique de rétrodiffusionγ0(à gauche) et t0(à droite) en fonc-tion de la biomasse forestière pour l’intégralité des sites couverts pendant la campagne TropiSAR. Les paramètres des régressions logarithmiques d’ordre 1 symbolisés par le trait noir continu sont détaillés dans le tableau4.9
TropiSAR a (dB.ha/t) b (dB) rp RMSE χ2
γ0 6.82 -29.75 0.43 119 116
t0 5.02 -23.88 0.54 133 116
TABLEAU4.9 – Résultats de la régression logarithmique qui lie les indicateurs polarimétriquesγ0
CHAPITRE 4- Section 4.4 C.GELAS
4.4.2.2 Estimation des cartes de biomasse
Les cartes de biomasse du site de Nouragues représentées ci-après sont estimées en appliquant les deux méthodes d’inversion présentées dans la section4.2, à travers les mo-dèles de régression détaillés dans le tableau4.9. Elles sont affichées en résolution 25 et 100 m par souci de correspondance avec les objectifs BIOMASS (cf. chapitre1). Les résultats de l’inversion directe sont toujours sur la partie gauche des images et les résultats de l’in-version bayésienne sur la partie droite.
Les cartes de biomasses visibles sur les figures4.21et4.22ont été estimées à partir de l’inversion de l’indicateurγ0à 25 et 100 m de résolution. Dans le cas de l’inversion directe, les effets géométriques propres auγ0se cumulent à la saturation de l’indicateur observée sur la figure4.20et de nombreuses zones de la carte ont des valeurs de biomasse pla-fonnées à 500 t/ha. Dans le cas de l’inversion bayésienne, les impacts géométriques sont minimisés cependant, la carte est totalement homogène et ne permet pas de discerner les variations de biomasses.
FIGURE4.21 – Cartes de biomasse à 25 m de résolution, estimées pour le site de Nouragues à partir de la carte deγ0 calculée pour les données acquises pendant la campagne TropiSAR. Les para-mètres du modèle d’inversion utilisé sont dans le tableau4.9. La carte de gauche à été obtenue après une inversion directe, celle de droite après une inversion bayésienne.
Les cartes de biomasses visibles sur les figures4.23et4.24ont été estimées à partir de l’inversion de l’indicateur t0à 25 et 100 m de résolution. Dans le cas de l’inversion directe, des effets géométriques sont observables sur la gauche des cartes où les valeurs de bio-masse ont tendance à atteindre les 500 t/ha. Cependant, on observe un bon gradient des valeurs de biomasse avec notamment au centre des cartes des variations de la biomasse totale qui n’étaient pas visibles sur les cartes issues duγ0(cf. figure4.21). Dans le cas de l’inversion bayésienne, ces zones de variations de biomasse sont conservées et les effets géométriques visibles sur la gauche de l’image sont atténués ce qui permet une meilleure observation des variations de biomasse.
FIGURE 4.22 – Cartes de biomasse à 100 m de résolution, estimées pour le site de Nouragues à partir de la carte deγ0calculée pour les données acquises pendant la campagne TropiSAR. Les paramètres du modèle d’inversion utilisé sont dans le tableau4.9. La carte de gauche à été obtenue après une inversion directe, celle de droite après une inversion bayésienne.
FIGURE4.23 – Cartes de biomasse à 25 m de résolution, estimées pour le site de Nouragues à partir de la carte de t0 calculée pour les données acquises pendant la campagne TropiSAR. Les para-mètres du modèle d’inversion utilisé sont dans le tableau4.9. La carte de gauche à été obtenue après une inversion directe, celle de droite après une inversion bayésienne.
4.4.2.3 Étude statistique des valeurs de biomasse estimées
Pour l’étude statistique des valeurs de biomasse estimées, comme pour la section
4.4.2.1, les résultats sont exprimés pour l’ensemble des sites considérés sur la campagne TropiSAR, soient Nouragues et Paracou. Comme pour le site de Nouragues, les valeurs de biomasse estimées pour le site de Paracou ont été calculées à partir du modèle de régres-sion détaillé dans le tableau4.9.
La figure4.25permet de comparer les biomasses estimées, notées AGBe, à partir des indicateurs polarimétriquesγ0 (à gauche) et t0 (à droite) en fonction des biomasses in
CHAPITRE 4- Section 4.4 C.GELAS
FIGURE4.24 – Cartes de biomasse à 100 m de résolution, estimées pour le site de Nouragues à partir de la carte de t0calculée pour les données acquises pendant la campagne TropiSAR. Les paramètres du modèle d’inversion utilisé sont dans le tableau4.9. La carte de gauche à été obtenue après une inversion directe, celle de droite après une inversion bayésienne.
situ, notées AGBi, dans le cas d’une inversion directe. Pour l’indicateurγ0, de nombreuses valeurs de biomasse sont surestimées et certaines dépassent même les 700 t/ha. Ce phé-nomène, également observé pour l’indicateur t0, est tout de même moins important comme l’indiquent les résultats statistiques rassemblés dans le tableau4.10. Comparé auγ0, la dispersion estimée à partir duχ2 est deux fois moins importante à partir du t0 ce qui permet d’obtenir des valeurs de biomasse AGBemieux corrélées aux valeurs in situ AGBi (rp= 0.55 contre 0.42 avec leγ0).
FIGURE4.25 – Graphes de comparaison entre les biomasses estimées, AGBe, et les mesures terrain, AGBidans le cas d’une inversion directe des cartes d’indicateurs polarimétriquesγ0(à gauche) et
t0(à droite) à partir des modèles de régression détaillés dans le tableau4.9pour les données de la campagne TropiSAR. Les résultats statistiques associés sont regroupés dans le tableau4.10.
La figure4.26permet de comparer les biomasses estimées, à partir des indicateurs polarimétriquesγ0(à gauche) et t0(à droite) en fonction des biomasses in situ, dans le
I. Directe ME MPE MAPE RMSD RMSDR% rp rs χ2
γ0 45.18 0.12 0.39 182 49.89 0.42 0.4 10262
t0 18.66 0.05 0.26 137 37.58 0.55 0.48 5360
TABLEAU4.10 – Résultats statistiques de l’estimation des biomasses en haute résolution à partir des indicateurs polarimétriquesγ0et t0après une inversion directe.
cas d’une inversion bayésienne. Pour l’indicateurγ0, la saturation de l’indicateur est très visible sur les ROI issus du site de Nouragues (en vert) qui plafonnent à 400 t/ha de bio-masse. La droite de tendance est d’ailleurs presque horizontale. Pour le t0, l’estimation des AGBe est croissante et linéaire cependant la tendance de sous-estimation des bio-masses, déjà constatée dans la section4.4.1, reste marquée. Les statistiques issues de la figure 4.26 sont rassemblées dans le tableau 4.11. Comme attendu, les valeurs de bio-masse estimées sont plus proches des mesures in situ lorsque le t0est utilisé.
FIGURE4.26 – Graphes de comparaison entre les biomasses estimées, AGBe, et les mesures ter-rain, AGBi dans le cas d’une inversion bayésienne des cartes d’indicateurs polarimétriquesγ0(à gauche) et t0 (à droite) à partir des modèles de régression détaillés dans le tableau4.9pour les données de la campagne TropiSAR. Les résultats statistiques associés sont regroupés dans le ta-bleau4.11.
I. Bayes ME MPE MAPE RMSD RMSDR% rp rs χ2
γ0 -17.22 -0.02 0.17 74 20.54 0.34 0.32 1701
t0 -21.81 -0.04 0.15 65 18.08 0.56 0.52 1340
TABLEAU4.11 – Résultats statistiques de l’estimation des biomasses en haute résolution à partir des indicateurs polarimétriquesγ0et t0après une inversion bayésienne.
CHAPITRE 4- Section 4.4 C.GELAS
4.4.2.4 Bilan
Les résultats obtenus dans cette section ont mis en avant les limites duγ0pour l’es-timation des valeurs de biomasse supérieures à 400 t/ha. Et confirment les résultats ob-tenus dans la section4.4.1sur le site de Paracou. En effet, pour les sites de la campagne TropiSAR, l’indicateur t0offre une meilleure sensibilité à la biomasse, et permet de limiter la dispersion des valeurs de biomasse estimées en limitant les erreurs d’estimation liées à la géométrie d’acquisition notamment. L’inversion bayésienne s’adapte également très bien à ce deuxième site et combinée au t0, elle permet l’obtention de cartes de biomasse précises et robustes.