Relations entre les indices de végétation et le taux de couverture

RELATIONS EMPIRIQUES BASÉES SUR LES MESURES AU SOL 

Acquisition des données

Afin d’atteindre nos objectifs, des mesures de biomasse, d’indice de surface foliaire,du taux de couverture viennent se greffer aux mesures de réflectances au sol ainsi qu’à l’acquisition des données de télédétection.

Données spectro-radiométriques

L’étude de la végétation nécessite des mesures de réflectances dans les longueurs d’onde autour du visible et du proche infrarouge. Les réflectances dans le proche infrarouge sont en général un témoin de l’activité photosynthétique de la plante, alors que les réflectances dans le rouge, en complément avec celles dans le proche infrarouge, permettent de mieux distinguer la végétation des sols et des formations rocheuses.
Les mesures de réflectances sont prises au long de la journée dans les longueurs d’ondes du visible et du proche infrarouge, et l’équipement nécessaire pour effectuer ces mesures est :
• Un spectroradiomètre modèle Fiedspec Handheld d’ASD {Analytical Spectral Divece),
• Un Ordinateur portable pour l’enregistrement des données,
• Une surface lambertienne « Spectalon » pour l’étalonnage des mesures spectroradiométriques,
• Perche télescopique (issue d’une mire télescopique graduée d’une longueur maximale de 7,6 m)
• Chariot transportant le matériel à l’intérieur de la parcelle ou du champ
• Véhicule tout-terrain
Les caractéristiques des prises de mesures sont :
• la zone doit avoir une dimension de 1 m2;
• la zone balisée à l’aide d’un GPS;
• l’appareil au-dessus de la zone : NADIR à 2,46 mètres;
• l’heure de prises de données : entre lOhOO et 14h 00
• Moins de 10% de couverture nuageuse au moment de la prise de données
• Fréquence des mesures : 1 à 2 fois par semaine, de la première levée jusqu’au moment de récolte de chaque culture.
• Prise de mesures dans le rang et l’inter-rang pour chaque point d’échantillonnage. La vraie mesure correspond à la moyenne des deux.

Images hyperspectrales CASI

CASI est un imageur hyperspectral aéroporté, conçu pour acquérir des images dans un grand nombre de bandes spectrales. La gamme spectrale couverte par 288 canaux varie entre 0.4 et 0.9 p.m (Virnstein et Tepera, 1997). D’un point de vue géométrique, c’est un capteur de type push broom, c’est-à-dire qu’une barrette de détecteurs située dans le plan focal observe à un instant donné une ligne du terrain, perpendiculaire à la trajectoire. C’est le déplacement de l’avion qui permet d’obtenir successivement toutes les lignes de l’image.
Les avantages que présente ce type de capteur sont liés à ses résolutions spatiale et spectrale. Le fait d’utiliser un capteur aéroporté permet d’obtenir une meilleure résolution spatiale que les capteurs sur plate-forme satellitale usuels. D’autre part l’emploi d’un imageur hyperspectral comme CASI, utilisant un grand nombre de bandes spectrales, assure une résolution spectrale fine qui doit permettre une meilleure discrimination des objets selon leurs caractéristiques spectrales (leur couleur).La supériorité du spectro-imageur aéroporté en termes de résolutions spatiale et spectrale a une contre-partie, liée à la nécessité de voler très bas. Cela implique des distorsions géométriques importantes, des scènes étroites qui alourdissent la procédure de mosaïquage et des effets liés à la grande ouverture angulaire (effets atmosphériques, effets optiques…). Ces effets sont corrigés en grande partie mais des effets résiduels restent présents dans le produit final mais qui ne présentent pas un impact sur les paramètres extraites de l’image.
À la ferme expérimentale de l’Acadie, des images CASI ont été acquises le 14 Août 2003 à différentes résolutions spectrales (lm, 2m, 4m, 10m, 15m et 20m) de façon à couvrir spatialement les sites étudiés. Ces images permettent de bien distinguer nettement les cultures qui se distinguent par leurs caractéristiques spectrales.
La distinction se fait par une différence dans la texture et les teintes (figure 3). Les teintes claires montrent des fortes réflectances alors que les teintes plus sombres ont des
faibles réflectances. Cette analyse visuelle indique qu’il existe des différences radiométriques entre les cultures. Et les principales causes possibles sont:
– propriétés optiques foliaires différentes,
– différences du LAI,
– architectures différentes du couvert. Un effet “structure” peut intervenir à l’échelle de la parcelle, avec la densité et les dimensions des végétaux.

 Variables biophysiques

 LAI

Les mesures de l’indice de surface foliaire LAI, représentant une mesure de la superficie du feuillage par unité de surface au sol, autrement dit, la surface foliaire totale d’une plante divisée par la surface de sol qu’elle occupe. Elles sont prises elles aussi tout au long de la saison. Il est mesuré avec le LAI-2000 (Figure 5) pour tous les cultivars, excepté pour deux ou trois dates en début de saison lorsque les plants sont petits et qui doivent être mesurés avec le planimètre. Les deux méthodes de prise de données de LAI sont équivalentes. Ces données ont été acquises dans les parcelles de L’Acadie en même temps que les mesures de réflectances.

Biomasse

Des mesures de la biomasse ont été effectuées pour tous les cultivars. Des quadrats de 1 mètre ont été délimités et récoltés. Le poids frais du feuillage et des fruits a été mesuré pour chaque 1 mètre carré de biomasse. La biomasse a été séchée et de nouveau pesée pour déterminer le pourcentage d’humidité et le poids de la biomasse sèche.

Taux de couverture

Les photographies, prises en même temps que les mesures de réflectances, sont également intéressantes. Elles permettent d’avoir une approche multidate du terrain. Pour déterminer la densité du couvert végétal, on a utilisé une caméra numérique et les photos enregistrées étaient en format RAW.

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Table des matières

RESUME
REMERCIEMENTS
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
CHAPITRE 1: INTRODUCTION 
1.1 Contexte scientifique
1.2 Problématique
1.3 Objectifs de la recherche
1.4 Plan du mémoire
CHAPITRE 2: REVUE DE LITTÉRATURE 
2.1 Introduction
2.2 Indices de végétation
2.3 Variables biophysiques
2.3.1 LAI
2.3.2 Biomasse
2.3.3 Taux de couverture défini.
CHAPITRE 3: MATÉRIEL ET METHODES
CHAPITRE 4: RELATIONS EMPIRIQUES BASÉES SUR LES MESURES AU SOL 
4.1 Introduction
4.2 Relations entre les indices de végétation et le LAI
4.3 Relations entre les indices de végétation et le taux de couverture
4.4 Relations entre les indices de végétation et la biomasse
4.5 Conclusions
RÉFÉRENCES
ANNEXE

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