Sensitivity of the radar data to the temporal variability and the geometrical configuration of temperate and tropical forests from in-situ high resolution measurements. Extension to simulation in the prospect of radar and optical data fusion.
Sensibilité des observables radars à la variabilité temporelle et à la configuration géométrique de forêts tempérées et tropicales à partir de mesure de proximité haute-résolution. Extension à la simulation dans la perspective de fusion de données radar-o
Résumé
The significant increase of the world population, and therefore its needs, induces a growing influence on the forest areas. The best tool for a global monitoring of forests across the globe is spaceborne remote sensing. This is the context in which this thesis takes place, as it aims at improving the retrieval of biophysical parameters of forests from remote sensing data. The originality of this work was to study the estimation of biophysical parameters through several sensitivity studies based on an experimental approach and on simulated data. First, time series of radar scatterometry measurements were obtained and analyzed on two sites: one characterized by a cedar tree in the temperate zone and the other by a forest plot of tropical forest. Then, the sensitivity analysis was pursued by imaging with high resolution several forest plots with different configurations within a pine forest. Finally, simulated radar and optical data were combined to evaluate the contribution of optical and radar data fusion in the inversion of biophysical parameters. The results showed a varying temporal behavior of the radar response with the seasons, with in particular daily cycles for coherence and intensity during the periods without rain, both in tropical and temperate zone. Furthermore, it was found that while the biophysical parameters related to the wood or to the soil moisture content resulted in radar signal variations of about 1 or 2 dB, the parameters related to the geometry of the trees or to the slope of the ground induced stronger variations up to 5-7 dB. Finally, the optical-radar simulator showed the use that could be made of such combined data in the frame of the retrieval of the biophysical parameters.
L'augmentation importante de la population mondiale, et par conséquent de ses besoins, exerce une pression de plus en plus importante sur les surfaces forestières. L'outil le mieux adapté au suivi des forêts, à l'échelle du globe, est la télédétection satellitaire. C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse, qui vise à améliorer l'estimation des paramètres biophysiques des forêts à partir de données de télédétection. L'originalité de ce travail a été d'étudier cette estimation des paramètres biophysiques en menant plusieurs études de sensibilité avec une démarche expérimentale et sur des données simulées. Tout d'abord, l'étude a porté sur des séries temporelles de mesures de diffusiométrie radar obtenues sur deux sites : l'un constitué d'un cèdre en zone tempérée et l'autre d'une parcelle de forêt tropicale. Cette étude de sensibilité a été poursuivie en imageant, avec une résolution élevée, plusieurs parcelles aux configurations différentes à l'intérieur d'une forêt de pin. Enfin, des données optiques et radars simulées ont été combinées afin d'évaluer l'apport de la fusion de telles données dans l'inversion des paramètres biophysiques. Les résultats expérimentaux ont montré des comportements différents de la réponse radar dans le temps suivant la saison, avec notamment l'apparition de cycles journaliers lors des périodes sans pluie, autant en zone tropicale que tempérée. De plus, il a été constaté que, alors que les paramètres biophysiques liés à l'humidité du bois et du sol entraînaient des variations du signal radar de l'ordre de 1 ou 2 dB, les paramètres liés à la géométrie des arbres et à la pente du sol donnaient des variations allant jusqu'à 5 à 7 dB. Finalement, le simulateur optiqueradar a montré l'utilisation qui pourrait être faite de telles données dans le cadre de l'inversion de paramètres biophysiques.
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