Développement d'un modèle physique pour la réponse radar cohérente et polarimétrique de la végétation sahélienne, application à l'estimation de paramètres biophysiques

par Alejandro Monsivais Huertero

Thèse de doctorat en Électronique. Micro-ondes

Sous la direction de Isabelle Chênerie.

Soutenue en 2007

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Un modèle cohérent de diffusion est développé en aide à la compréhension de la réponse radar de la végétation sahélienne. Cette végétation est principalement composée de ligneux et des herbacées annuelles. Dans ce modèle, le générateur de la végétation prend en compte la morphologie des ligneux et des herbacées. Le houppier des ligneux est très irrégulier mais il peut être représenté comme contenu dans un volume cylindrique ou ellipsoïdal dépendant de la forme du ligneux. C'est ainsi, que l'onde électromagnétique n'est atténuée que lorsque celle-ci traverse le volume. Par ailleurs, le générateur représente les herbacées comme un ensemble de tiges cylindriques et de feuilles en forme de lames à section transversale en " V ". La statistique du coefficient de rétrodiffusion est obtenue à partir d'une simulation Monte Carlo sur plusieurs réalisations. La précision des simulations est vérifiée en comparant avec des données satellite en bande C et polarisation HH. Les simulations sont, dans la plupart de cas, proches aux mesures. Après avoir vérifié la précision du modèle, celui-ci est implémenté dans un algorithme d'inversion de paramètres végétaux. Afin de réduire le temps de calcul du modèle cohérent, nous construisons un modèle simplifié basé sur les droits de régression linéaires des résultats issus du modèle direct. Les paramètres sensibles de la végétation sahélienne sont l'humidité du sol, la densité des herbacées et l'humidité des herbacées. L'estimation de ces trois paramètres montre un bon accord avec les données terrain lorsqu'on utilise les mesures en bande C et polarisation HH.

  • Titre traduit

    Development of a physical model to calculate the coherent polarimétrique radar response of Sahelian vegetation, and application on biophysical parameter estimation


  • Résumé

    A coherent scattering model is developed for radar remote sensing of Sahelian grassland. This African vegetation is mainly composed of annual grass and shrubs. In this model first a generator of grass and shrub structures, which includes morphological information, is implemented. Shrubs’ crown is highly irregular, but for most part can be encompassed in an ellipsoidal or cylindrical volume depending on shrub shape. Thus, the extinction of the coherent wave is then calculated only when travelling in the volume. By the other hand, the generator represents the grass as a set of cylindrical stalks and blade leaves. Backscatter statistics are acquired via a Monte Carlo simulation over a large number of realizations. The accuracy of the model is verified using measured data acquired by a C-band satellite at HH polarization. In most of cases, simulations are closed to measurements. After being validated the model accuracy, the model is implemented in a vegetal-parameter retrieval algorithm. Since the coherent scattering model is significant time consuming, a simplified empirical model is constructed with the fitting of simulation results obtained by the forward model. The sensitive parameters of Sahelian vegetation are sol moisture content, grass density, and grass moisture content. The estimation of these three parameters using the set of C-band HH-polarized measured data shows a great agreement when comparing with ground data.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (216 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 145-155

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2007TOU30139
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