Mécanismes de diffusion et variations intra-champs

La relation entre le signal rétrodiffusé et les conditions des cultures n'est pas toujours directe. Par exemple, au moment de l'observation, une zone d'un champ de blé contenant beaucoup de biomasse peut, relativement à une autre moins riche, présenter une rétrodiffusion moins ou plus intense, à cause du stade phénologique de la culture ou des conditions environnementales (notamment l'humidité du sol). Par exemple, dans un champ de blé dont le sol est très humide, les zones contenant peu de biomasse rétrodiffuseront davantage le signal que les zones plus riches en biomasse. L'inverse peut être vrai si l'humidité volumique du sol est faible.

On peut utiliser des algorithmes de classification , comme ceux dérivés de l'algorithme H-A- de Cloude et Pottier pour identifier le mécanisme de diffusion et donc faciliter l'interprétation du signal rétrodiffusé.

Les données présentées ont été collectées à proximité d'Indian Head (Saskatchewan) avec le RSO-C, à bord du Convair 580. On a pu synthétiser plusieurs polarisations à partir des données complexes. On a réalisé une classification non dirigée des images avec les polarisations HH, VV, HV, DD, DG et avec des polarisations linéaires orientées à 45°et 135°. La carte résultante montre six zones de rendement pour trois cultures (figure 9 9).

Lors d'une de leurs études, McNairn et coll. ont collecté des données polarimétriques avec le RSO C, près d'Indian Head (Saskatchewan) en juin 2000. Ils ont synthétisé des données dans plusieurs polarisations à partir des données complexes, dont deux polarisations circulaires (DD et DG). Les polarisations linéaires ont été synthétisées en fixant l'ellipticité () à 0°et en augmentant l'orientation () par intervalles de 45° depuis 0° jusqu'à 180°. Les angles d'incidence au dessus du site expérimental se situaient entre 42°et 46°. Ils ont classé l'image radar en 16 groupements (nuages), à partir de sept polarisations - nommément HH, VV, HV, DD, DG et les polarisations linéaires orientées à = 45° et = 135°. - et un algorithme à K moyennes (figure 9 9). À partir de ces sept images, ils ont classés les parcelles d'un champ de blé en six classes représentant trois zones de culture : excellente croissance (zone 1), croissance moyenne (zone 2) et croissance médiocre (zone 3).

Figure 9-9. Zones de productivité révélées par la classification non dirigée d'images dans les polarisations HH, VV, HV, DD, DG et les polarisations linéaires orientées à = 45° and = 135° °, pour le blé (1), le canola (2) et les pois (3). Les données ont été collectées le 28 juin 2000.

On a utilisé comme masque pour extraire les grandeurs du plan H- de Cloude et Pottier, ces trois zones de croissance représentant la quantité de biomasse (d'abondante à faible) dans des champs de blé. La figure 9 10 présente le plan H- d'un site contenant beaucoup de biomasse. En général, les régions 1, 4 et 7 correspondent à des régions ou les diffusions multiples sont prévalentes, les régions 2, 5 et 8 sont celles ou prédomine la diffusion dans le volume, tandis que les régions 3, 6 et 9 sont caractéristiques d'une diffusion surtout en surface.

La figure 9-10 suggère que le signal diffusé par les zones contenant beaucoup de biomasse soit le fait d'une diffusion de volume. La figure 9-11 provient d'une zone de croissance moyenne et, encore, la diffusion de volume par le couvert végétal est le mécanisme de diffusion principal. La figure 9-12 montre les données d'une zone de croissance médiocre, où prédomine la diffusion en surface (McNairn, communication personnelle).

Zone 24 : Blé, ligne 0, passe 0 0
Alpha () en fonction de l'entropie (H) - histogramme de densité

A : diffusions multiples B : diffusion de volume C : diffusion en surface
D : entropie basse E : entropie moyenne F : entropie élevée

	Entropie	Anisotropie
Moyenne	0,81	0,43	42,04	17,51
Écart-type	0,03	0,07	2,65	2,89

Figure 9-10. Plan H / avec ses limites et son découpage montrant une zone forte en biomasse dans un champ de blé.

Zone 48 : blé, ligne 0, passe 0 0
Alpha () de Cloude en fonction de l'entropie (H) - histogramme de densité

A : diffusions multiples B = diffusion de volume C : diffusion en surface
D : entropie basse E : entropie moyenne F : entropie élevée

	Entropie	Anisotropie
Moyenne	0,75	0,53	41,34	16,39
Écart-type	0,03	0,06	1,76	3,19

Figure 9-11. Diffusion dans le plan H/ plane for a medium biomass area within the spring wheat field.

Zone 13 : blé, ligne 0, passe 0 0
Alpha () de Cloude en fonction de l'entropie (H) - histogramme de densité

A : diffusions multiples B = diffusion de volume C : diffusion en surface
D : entropie basse E : entropie moyenne F : entropie élevée

	Entropie	Anisotropie
Moyenne	0,74	0,44	35,52	15,27
Écart-type	0,04	0,06	3,45	2,99

Figure 9-12. Diffusion dans le plan H/ d'une zone contenant peu de biomasse, dans un champ de blé de printemps.

Comparez les différences de phase de polarisation d'un champ en jachère et d'un champ de maïs sur pied.

Dans le premier cas, la différence de phase polarisée serait proche de zéro, avec un petit écart type et, dans le deuxième, la différence de phase ne sera pas égale à zéro et son écart-type serait plus élevé.