[ Contribution au développement de l'inversion du modèle DART: Application à l'extraction des paramètres biophysiques à partir d'une image SPOT sur la forêt de fontainebleau (France) ]
Volume 11, Issue 2, May 2015, Pages 486–507
J. Mechbouh1, J. P. Gastellu-Etchegorry2, O. El Kharki3, N. El Malki4, and M. Rouchdi5
1 Centre Régional Africain des Sciences et Technologies de l'Espace, Rabat, Maroc
2 CESBIO, Toulouse, France
3 Cellule informatique, Université Ibn Zohr, ENCG, Agadir, Maroc
4 CESBIO, Toulouse, France
5 IAV Hassan II, Rabat, Maroc
Original language: French
Copyright © 2015 ISSR Journals. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
In optical remote sensing, relationships used to link radiometric data acquired by satellites and biophysical quantities of vegetation are generally established through semi-empirical relationships or inversion of radiative transfer models. The inversion method of DART model is based on the use of pre-calculated tables: simulations involve a wide set of input parameters. An interpolation procedure, coupled with an analytical model, can recreate a simulation for any values of the input parameters. Inversion is then achieved by minimizing the cost function representing the error between the measured reflectance (satellite images) and reflectance data model. In this paper, we propose an improvement of the inversion method, comparing four parametric models (RPV, MRPV, HAPKE and ESTEVE). To assess their ability to represent the reflectance simulated by DART, we compared the mean square error (RMSE) between the simulated reflectance and those obtained by the different models. The improved MRPV model proved to be more robust to effectively represent reflectance DART. At the end, we applied the inversion to estimate biophysical parameters (leaf area index, crown coverage) of the Fontainebleau forest (France) from a SPOT image. This application allowed us to perform the validation of inversion programs that we have developed and to illustrate the ability to get maps of biophysical parameters that are very useful for modeling the functioning of the forest.
Author Keywords: Inversion, radiometric data, remote sensing, DART, radiative transfer, biophysical parameters, reflectance, RPV, MRPV, HAPKE, ESTEVE, SPOT image.
Volume 11, Issue 2, May 2015, Pages 486–507
J. Mechbouh1, J. P. Gastellu-Etchegorry2, O. El Kharki3, N. El Malki4, and M. Rouchdi5
1 Centre Régional Africain des Sciences et Technologies de l'Espace, Rabat, Maroc
2 CESBIO, Toulouse, France
3 Cellule informatique, Université Ibn Zohr, ENCG, Agadir, Maroc
4 CESBIO, Toulouse, France
5 IAV Hassan II, Rabat, Maroc
Original language: French
Copyright © 2015 ISSR Journals. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract
In optical remote sensing, relationships used to link radiometric data acquired by satellites and biophysical quantities of vegetation are generally established through semi-empirical relationships or inversion of radiative transfer models. The inversion method of DART model is based on the use of pre-calculated tables: simulations involve a wide set of input parameters. An interpolation procedure, coupled with an analytical model, can recreate a simulation for any values of the input parameters. Inversion is then achieved by minimizing the cost function representing the error between the measured reflectance (satellite images) and reflectance data model. In this paper, we propose an improvement of the inversion method, comparing four parametric models (RPV, MRPV, HAPKE and ESTEVE). To assess their ability to represent the reflectance simulated by DART, we compared the mean square error (RMSE) between the simulated reflectance and those obtained by the different models. The improved MRPV model proved to be more robust to effectively represent reflectance DART. At the end, we applied the inversion to estimate biophysical parameters (leaf area index, crown coverage) of the Fontainebleau forest (France) from a SPOT image. This application allowed us to perform the validation of inversion programs that we have developed and to illustrate the ability to get maps of biophysical parameters that are very useful for modeling the functioning of the forest.
Author Keywords: Inversion, radiometric data, remote sensing, DART, radiative transfer, biophysical parameters, reflectance, RPV, MRPV, HAPKE, ESTEVE, SPOT image.
Abstract: (french)
En télédétection optique, Les relations utilisées pour relier les données radiométriques acquises par les satellites aux quantités biophysiques caractéristiques de la végétation et de son fonctionnement sont généralement établies via des relations semi-empiriques ou par inversion de modèles de transfert radiatif. La méthode d'inversion du modèle DART (Discrete Anisotropic Radiative Transfer) repose sur l'utilisation de tables précalculées : des simulations sont effectuées pour un nombre important de jeux de paramètres d'entrée. Une procédure d'interpolation, associée à un modèle paramétrique de réflectance, permet de recréer une simulation pour des valeurs quelconques des paramètres d'entrée. L'inversion est alors réalisée par la minimisation de la fonction coût, représentant l'erreur entre les réflectances mesurées (image satellite) et les réflectances simulées par le modèle. Dans ce papier, nous proposons une amélioration de la méthode d'inversion, en comparant quatre modèles paramétriques (RPV, MRPV, HAPKE et ESTEVE). Afin d'évaluer leur capacité à représenter la réflectance simulé par DART, nous avons comparés, l'erreur quadratique moyenne (RMSE) entre les réflectances simulées et celles obtenues par les différents modèles. Le modèle MRPV amélioré s'est avéré être le plus robuste pour bien représenter les réflectances DART. A la fin, nous avons appliqué l'inversion pour l'estimation des paramètres biophysiques (indice foliaire, taux de couverture arborée) de la forêt Fontainebleau (France), à partir d'une image SPOT. Cette application nous a permis à la fois d'effectuer la validation des programmes d'inversion que nous avons développé et de montrer la possibilité d'obtenir des cartes de paramètres biophysiques qui sont très utiles pour la modélisation du fonctionnement de la forêt.
Author Keywords: Inversion, données radiométriques, télédétection, DART, transfert radiatif, paramètres biophysiques, réflectance, RPV, MRPV, HAPKE, ESTEVE, image SPOT.
How to Cite this Article
J. Mechbouh, J. P. Gastellu-Etchegorry, O. El Kharki, N. El Malki, and M. Rouchdi, “Contribution to the development of the inversion DART model: Application to the extraction of biophysical parameters from a SPOT image on the forest of Fontainebleau (France),” International Journal of Innovation and Applied Studies, vol. 11, no. 2, pp. 486–507, May 2015.
