Analyse d'images SAR polarimétriques aéroportées pour l'estimation de paramètres bio-physiques des sols agricoles.
Résumé
This work deals with the feasibility of the soil moisture estimation over different kind of agricultural fields from polarimetric SAR data acquired in L band by the airborne radar of Germany Aerospatiale center E-SAR. Different electromagnetic models are studied in order to stimulate the basckscattering behavior from bare and vegetable soils and to determine the soil moisture influence on radar response. Furthermore, the plowed agricultural fields are modelled by using periodic structure within the surface geometry in order to understand their particular electromagnetic behavior. Classical inversion methods are proved no valid for the periodic soils. Thus, a new inversion method based on the polarimetric paramater alpha 1 is developped and applied on radar images where bare soils occur. Thus, different moisture mapping are obtained. Moreover, a method based on a time-frequency decomposition allows to detect nonstationary fields. The last study is performed using multi-temporal images over fields covered by vegetation. In order to determine the feasibililty to estimate soil moisture, an identification of different kind of vegetation is necessary. Thus, a classification based on the support vector machine and on the analysis of polarimetric parameter behavior is developed. The obtained vegetation maps allow to follow temporal evolution of plants.
Ce travail porte sur la faisabilité d'estimer l'humidité de différents types de sols agricoles cultivés à l'aide de données SAR polarimétriques acquises en bandes L par le radar aéroporté du centre aérospatial allemand E-SAR. Différents modèles électromagnétiques sont étudiés afin de simuler le comportement de la rétrodiffusion des ondes par les sols nus et recouverts de végétation et de déterminer l'influence de l'humidité du sol sur la réponse du radar. Par ailleurs, les sols agricoles à structure périodique sont modélisés afin de comprendre leur comportement électromagnétique particulier. Les méthodes d'inversion classiques sont démontrées non valides pour les sols périodiques. Ainsi, une nouvelle méthode d'inversion de l'humidité basée sur le paramètre polarimétrique alpha 1 est développée et appliquée sur des images radar contenant des sols nus. Différentes cartes d'humidité sont ainsi obtenues. De plus une méthode basée sur une décomposition temps-fréquence du signal radar permet de détecter ces champs non stationnaires. Une dernière étude est menée avec des images multi-dates sur des champs recouverts de végétation. Afin de déterminer la faisabilité d'estimer l'humidité de ces sols agricoles, une identification des différents types de végétation est nécessaire. Ainsi, une classification basée sur la méthode des machines à vecteur support et sur l'analyse du comportement des paramètres polarimétriques est développée. Les cartes de végétation résultantes permettent de suivre l'évolution temporelle des cultures.