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RESEARCH PRODUCT

Coupling two radar backscattering models to assess soil roughness and surface water content at farm scale

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Remote sensing techniques are useful for agro-hydrological monitoring at the farm scale because the availability of spatially and temporally distributed data improves agricultural models for irrigation and crop yield optimization under water scarcity conditions. This research focuses on the surface water content retrieval using active microwave data. Two semi-empirical models were chosen as these showed the best performances in simulating cross and co-polarized backscatter. Thus, these models were coupled to obtain reliable assessments of both soil water content and soil roughness. The use of the coupled model enables one to avoid using roughness measured in situ. Remote sensing images and in situ data were collected between April and July 2006 within the European Space Agency-funded project AgriSAR 2006. The images data set includes L-band in HH, VV and VH polarizations acquired from the airborne E-SAR sensor, operated by the German Aerospace Centre. Results were validated using in situ soil water content and roughness measurements. The results show that reliable assessment of both soil roughness (r2 up to ˜0.8) and soil water content (r2 ˜ 0.9) can be retrieved in fields characterized by low fractional coverage. Les techniques de télédétection sont utiles pour la surveillance agro-hydrologique à l’échelle d’une exploitation agricole, compte tenu de la disponibilité des données distribuées spatialement et temporellement. Cela peut améliorer l’efficacité des modèles d’optimisation de l’irrigation et de la production agricole dans des conditions de pénurie d’eau. Cette recherche se concentre sur les techniques qui permettent d’estimer l’humidité du sol en surface en utilisant les données enregistrées par des capteurs actifs fonctionnant dans la gamme des micro-ondes. Deux modèles semi-empiriques ont été choisis car ils ont montré les meilleurs résultats en simulant la rétrodiffusion croisée et la copolarisation. Ces modèles ont été couplés afin d’obtenir des estimations de l’humidité du sol et de sa rugosité. L’utilisation du modèle couplé permet de s’affranchir de la nécessité de connaître la rugosité de surface par des mesures in situ. Les images de télédétection et les données in situ ont été acquises entre Avril et Juillet 2006 dans le cadre du projet AgriSar 2006, financé par l’Agence Spatiale Européenne. L’ensemble de données comprend des images polarisées HH, VV et VH dans la bande L, acquises par le capteur E-SAR monté sur un avion (exploité par le Centre Aérospatial Allemand). Les résultats ont été validés par comparaison avec des données d’humidité et de rugosité mesurées in situ. Les résultats montrent des estimations fiables de l’humidité (r2 ˜ 0,9) et de la rugosité (r2 jusqu’à ˜ 0,8), ce qui montre que les deux variables peuvent être obtenues dans le cas de sols faiblement couverts de végétation.