Suivi du développement phénologique des plantes cultivées à l’aide de données polarimétriques multitemporelles Radarsat-2
Citation
Canisius, F., Shang, J., Liu, J., Huang, X., Ma, B., Jiao, X., Geng, X., Kovacs, J.M., Walters, D. (2018). Tracking crop phenological development using multi-temporal polarimetric Radarsat-2 data. Remote Sensing of Environment, [online] 210 508-518. http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2017.07.031
Résumé en langage clair
L’information sur les stades de développement phénologique des plantes cultivées est essentielle pour la surveillance de la production des cultures et la prévision du rendement. De fréquentes observations par télédétection sont nécessaires pour cartographier la variabilité spatiale et temporelle de la phénologie des cultures dans une région, et le radar à synthèse d’ouverture (SAR) est un outil souhaitable à cette fin, car l’acquisition des données n’est pas touchée par les nuages. Dans la présente étude, les paramètres phénologiques du canola et du blé de printemps sont reliés à l’évolution temporelle des variables polarimétriques dérivées des données canadiennes RADARSAT-2. Une étude menée pendant trois années consécutives, de 2012 à 2014, dans un site expérimental du nord de l’Ontario, montre qu’il existe une forte corrélation entre la hauteur de la plante et l’angle alpha, ainsi qu’entre l’indice foliaire effectif et l’angle bêta d’après la décomposition de Cloude-Pottier. La combinaison des angles alpha et bêta présente une forte corrélation avec le nombre de jours après l’ensemencement des deux cultures et pourrait donc être exploitée pour suivre les stades de développement phénologique des cultures.
Résumé
© 2017. L’information sur les stades de développement phénologique des plantes cultivées, comme la levée, la floraison, la fructification, la maturation et la sénescence, est essentielle à la surveillance de la production des cultures et à la prévision du rendement. Elle est depuis longtemps associée à des signatures spectrales optiques telles que l’indice de végétation par différence normalisée (NDVI) ou à des déplacements spectraux dans la plage de la bordure rouge. Au cours des dernières années, davantage d’efforts ont été faits pour étudier la sensibilité des radars à synthèse d’ouverture (SAR), en particulier les signatures SAR polarimétriques, aux paramètres biophysiques ou aux stades phénologiques des cultures. Dans la présente étude, nous avons établi un lien entre les paramètres phénologiques du canola (Brassica napus) et du blé de printemps (Triticum spp.) et l’évolution temporelle des paramètres SAR polarimétriques obtenus à partir des données SAR entièrement polarimétriques en bande C de RADARSAT-2. Les deux plantes cultivées sont très communes dans le nord-est de l’Ontario, au Canada, mais leurs processus de développement sont très différents sur le plan anatomique. Les données multitemporelles de RADARSAT-2 acquises au cours de trois années consécutives (2012–2014) ont permis d’observer des corrélations significatives entre un certain nombre de paramètres SAR polarimétriques et les paramètres de croissance des deux cultures. Nous avons observé une forte corrélation entre la hauteur de la plante et l’angle alpha de la décomposition de Cloude-Pottier, le R2 étant de 0,91 et de 0,66 pour le canola et le blé, respectivement. Le R2 a augmenté lorsque les paramètres polarimétriques ont été aplanis dans le domaine temporel (R2 de 0,98 pour le canola et de 0,88 pour le blé). Une forte corrélation a également été observée pour les deux cultures entre l’indice foliaire effectif (LAIe) et l’angle bêta, et entre le nombre de jours après l’ensemencement et une combinaison des angles alpha et bêta. Ces résultats montrent que les paramètres SAR polarimétriques multitemporels en bande C pourraient être utilisés pour suivre les stades de développement phénologique des plantes cultivées.