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Fiche détaillée Thèses
Ecole Polytechnique X (30/06/2010), Ismaël Moya (Dir.)
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Contribution à la télédétection passive de la fluorescence chlorophyllienne des végétaux
Fabrice Daumard1

Les travaux effectués durant cette thèse portent sur l'étude et l'utilisation d'une méthode de mesure passive pour la télédétection de la fluorescence chlorophyllienne induite par le rayonnement solaire à l'échelle du couvert végétal. Cette méthode est basée sur la mesure de la déformation des bandes d'absorption du spectre solaire dans le spectre d'irradiance, après interaction avec la végétation. Dans ce cadre, un nouvel algorithme permettant de mesurer la fluorescence a été élaboré. Il s'applique à des mesures faites dans quelques canaux autour des bandes d'absorption de l'oxygène atmosphérique. Son originalité est qu'il permet de tenir compte des variations de réflectance de la végétation qui perturbent l'estimation de la fluorescence. Dans le cadre de mesures à grande distance, une modélisation à l'aide du code de transfert radiatif MODTRAN a permis l'étude des effets atmosphériques affectant la mesure de la fluorescence. Nous avons établi que MODTRAN pouvait être utilisé pour corriger ces effets. Il a par ailleurs été montré qu'en plus de la connaissance des conditions atmosphériques, il était essentiel de pouvoir caractériser l'environnement de la cible. En effet, sa contribution, qui peut être supérieure au signal de fluorescence, est fortement variable spatialement. Une méthode opérationnelle de corrections des effets atmosphériques a été définie à partir de cette étude et appliquée à des mesures avionnées effectuées pendant la campagne ESA-CEFLES2. Les résultats de cette campagne mettent en évidence la grande variabilité spatiale et temporelle du signal de fluorescence. Une plateforme de mesure de la fluorescence à l'échelle du couvert a été mise en place et un nouveau capteur développé. Cette plateforme a permis de conduire des mesures établissant que la fluorescence mesurée dans le proche infrarouge pouvait être utilisée comme indicateur de biomasse, et que le rapport des fluorescences rouge/proche infrarouge, était porteur d'informations sur la structure de la végétation.
1 :  LMD - Laboratoire de Météorologie Dynamique
Fluorescence chlorophyllienne – Mesures passives – Bande absorption oxygène – végétation – télédétection – Corrections atmopshériques

Contribution to passive remote sensing of chlorophyll fluorescence of vegetation
The work performed during this thesis focuses on the study and use of a passive measurement method for remote sensing of sun-induced chlorophyll fluorescence at canopy scale. This method is based on the measurement of the deformation of the oxygen absorption bands of the solar spectrum in the irradiance spectrum, after interaction with vegetation. A new algorithm for calculating the fluorescence was developed. It applies to measurements made in a few channels around the absorption bands of oxygen and takes into account variations in reflectance of vegetation interfering with the estimation of fluorescence. In the context of long-distance measurements, a modelisation using the radiative transfer code MODTRAN has allowed the study of atmospheric effects affecting the measurement of fluorescence. It was shown that in addition to knowledge of atmospheric conditions, the characterization of the environment of the target is essential: its contribution, highly variable spatially, may be greater than the fluorescence signal. An operational method of atmospheric effects correction has been proposed and applied to the measurements made during the airborne campaign ESA-CEFLES2. A field platform for continuous measurement of fluorescence at the canopy was set up and a new sensor developed. Several measurements campaigns were made showing that the fluorescence measured in the near infra-red could be used as an indicator of biomass, and that the ratio of red fluorescence / near infra-red fluorescence, carries information about the structure of vegetation.
Remote sensing – Vegetation – Chlorophyll fluroescence – Passive measurements – Oxygen atmospheric absorption band – Atmospheric corrections