Nouveaux schémas de regroupement pour les données SAR en polarimétrie intégrale et compacte : une application pour la caractérisation de la phénologie du riz

Citation

Dey, S., Bhattacharya, A., Ratha, D., Mandal, D., McNairn, H., Lopez-Sanchez, J.M., Rao, Y.S. (2020). Novel clustering schemes for full and compact polarimetric SAR data: An application for rice phenology characterization. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, [online] 169 135-151. http://dx.doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2020.09.010

Résumé en langage clair

Dans le cadre de cette étude, nous avons mis au point une méthode permettant d’estimer le stade de croissance du riz au moyen d’images obtenues par satellite à radar à synthèse d'ouverture (SAR) en polarimétrie intégrale (PI) et compacte (PC). Deux nouveaux paramètres de diffusion (θPI et θPC) sont introduits, dont la réponse varie de -90 degrés à +90 degrés. Ces deux nouveaux paramètres utilisent le degré de polarisation de Barakat et la portée (puissance de diffusion totale du radar). Lorsqu’ils sont utilisés avec des mesures de l’entropie de diffusion (H-PI et H-PC), ces paramètres (θPI et θPC) peuvent permettre de caractériser la diffusion des micro-ondes à partir des rizières en ce qui a trait à son caractère diffus ou aléatoire, et de déterminer si la diffusion se produit comme un seul ou un double rebond de l’onde radar. Les nouveaux paramètres de diffusion sont utilisés avec l’entropie pour créer des tracés bidimensionnels et pour regrouper la diffusion radar en 12 zones. Cette méthode a été mise au point et validée à l’aide de données RADARSAT-2 recueillies sur un site de recherche à Vijayawada (Inde). Ces paramètres radar permettent de suivre le développement des cultures de riz et de corréler les 12 zones avec le stade de croissance du riz. Les résultats de cette recherche indiquent que la pleine capacité des modes polarimétriques compacts, tels qu’ils sont disponibles dans la mission de la Constellation RADARSAT, pourrait être exploitée pour suivre le développement de la croissance des cultures d’importance au Canada.

Résumé

© 2020 Société internationale de photogrammétrie et de télédétection, Inc. (ISPRS) Les données sur les stades phénologiques du riz tirées des images obtenues par radar à synthèse d’ouverture (SAR) sont d’un intérêt primordial pour la surveillance en cours de saison. Souvent, on ne dispose pas de mesures phénologiques préalables in situ. Dans de telles situations, le regroupement non supervisé des images SAR pourrait aider à distinguer les stades phénologiques d’une culture tout au long de sa période de croissance. Parmi les techniques existantes de groupement non supervisé utilisant des images SAR en polarimétrie intégrale (PI), le paramètre de diffusion invariant fondé sur la valeur et le vecteur propre et le paramètre d’entropie de diffusion sont largement utilisés dans la littérature. Dans cette étude, nous utilisons un paramètre de diffusion de cible unique, qui utilise conjointement le degré de polarisation de Barakat et les éléments de la matrice de cohérence polarimétrique. De même, nous utilisons un paramètre équivalent proposé pour les données SAR en polarimétrie compacte (PC). Ces paramètres de diffusion sont analogues au paramètre de Cloude-Pottier pour les données SAR en CI et au paramètre d’ellipticité pour les données SAR en PC. En plus de cela, nous introduisons également de nouveaux schémas de regroupement pour les données SAR en PI et en PC afin de segmenter divers mécanismes de diffusion dans les stades phénologiques du riz. Dans le cadre de la présente étude, nous avons utilisé les données RADARSAT-2 en PI et les données SAR en PI simulées acquises au-dessus du site d’essai indien de Vijayawada dans le cadre de l’initiative JECAM (Joint Experiment for Crop Assessment and Monitoring). L’analyse temporelle des paramètres de diffusion et les nouveaux schémas de regroupement nous aident à étudier en détail les caractéristiques de diffusion du riz à travers ses stades phénologiques.

Date de publication

2020-11-01

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