Publications du Service canadien des forêts

Abstract tree crowns in 3D radiative transfer models: impact on simulated open-canopy reflectances. 2014. Widlowski, J.-L.; Côté, J.-F.; Béland, M. Remote Sensing of the Environment 142: 155-175.

Année : 2014

Disponible au : Centre de foresterie de l'Atlantique

Numéro de catalogue : 35317

La langue : Anglais

Disponibilité : PDF (demande par courriel)

Disponible sur le site Web de la revue ou du journal.
DOI : 10.1016/j.rse.2013.11.016

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Résumé

Des modèles tridimensionnels (3D) du transfert radiatif des couverts végétaux sont de plus en plus utilisés pour étudier les propriétés de réflexion de types d'occupation du sol spécifiques et interpréter les observations de télédétection par satellite de ces environnements. Ainsi, la plupart des modèles 3D de réflectance de la couverture végétale simplifient la représentation structurale des couronnes d'arbres individuels, par exemple, en utilisant une seule enveloppe ellipsoïdale ou une série de volumes cubiques (voxels) pour se rapprocher de la forme de la couronne réelle et de la distribution 3D des diffuseurs qu’elle contient. Souvent, ces abstractions d'arbres ne tiennent pas compte de l’architecture ligneuse du couvert ou le simplifient. En se concentrant sur les feuillus de savane, cette étude examine l'impact que peuvent avoir les simplifications de l'architecture sur la fidélité des observations satellitaires simulées du bas de l'atmosphère pour une variété de résolutions spatiales et de bandes spectrales, ainsi que pour les géométries d'affichage et d'éclairage. L'incertitude typique associée aux efforts d'étalonnage vicariant, soit 5 %, est utilisée comme objectif de qualité pour les facteurs de réflectance bidirectionnelle (FRB) simulés. Nos résultats indiquent que la taille des voxels ainsi que les conditions spectrales, de visualisation et d'éclairage influent sur le biais touchant les FRB à une résolution spatiale donnée. La simulation de données de télédétection à une résolution spatiale moyenne n'est pas affectée par des abstractions du couvert sauf dans le proche infrarouge (NIR) pour les cas où les structures ligneuses sont omises. Dans ce cas, les simulations des FRB de la couronne des arbres dépassaient la limite de tolérance de 5 % même à des résolutions spatiales grossières de 125 m. Pour l'imagerie satellitaire à haute résolution , à savoir , pour les tailles nominales de pixel 1 × 1 m2 ou plus petites, les biais locaux touchant les FRB peuvent être 10 fois plus élevés que le critère de tolérance de 5 %. Les biais locaux positifs et négatifs sont possibles en fonction des poids relatifs des composants seuls avec collision, seuls sans collision, ainsi qu’à collisions multiples.

Résumé en langage clair et simple

L’utilisation d’images satellitaires pour l’inventaire forestier a débuté dans les années 1970. Les techniques utilisées se sont affinées au cours des années et les résultats sont de plus en plus précis.

Afin d’améliorer encore plus l’efficacité de ces techniques, les chercheurs ont créé des modèles pour simuler ce que le satellite voit pour mieux comprendre les interactions entre la structure des arbres (tronc, branche et feuillage) et ce qui est mesuré par le satellite. La précision avec laquelle ces modèles peuvent simuler ce qui est vu par le satellite dépend du réalisme avec lequel la structure des arbres est définie. Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé des modèles très détaillés d’arbres en 3D qui se retrouve en milieu de savane. Ils ont fait varier la définition et le niveau de détails des attributs de structure des arbres pour y noter les différences sur les mesures par satellite. Les chercheurs ont effectivement constaté que, plus cette structure est réaliste, plus les résultats se rapprochent des données prises par le satellite.

Ces résultats permettront de réduire les coûts d’utilisation des images satellitaires en diminuant le nombre de sites de validation sur le terrain et le nombre de mesures à y effectuer.