Premiers résultats de validation du site ROSAS de Lamasquère

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Suite à sa mise en place en mars 2021, notre nouveau dispositif ROSAS de Lamasquère a produit une première série d’acquisitions sur un cycle complet de culture de maïs. Le dispositif ROSAS repose sur l’utilisation d’un photomètre multi-spectral pour non seulement réaliser des mesures angulaires et spectrales du rayonnement incident, mais aussi du rayonnement réfléchi par la surface. L’ensemble d’une séquence de mesure, qui dure 140 minutes, est ensuite pré-traité pour produire une réflectance bi-directionnelle (BRDF) de la surface du site de mesure. Il est alors possible de calculer les réflectances spectrales d’un instrument donné pour des conditions d’observation correspondant aux angles d’éclairement et de visée d’un produit de télédétection, et donc de valider les réflectances de surfaces calculées par une chaîne de correction des effets de l’atmosphère telle que Maja.

Le dispositif a été installé durant un cycle de culture intermédiaire. Un maïs fourrage a ensuite été semé sur la parcelle mi-avril, et récolté pour ensilage début octobre. Le photomètre a donc suivi tout le cycle de croissance du maïs, de la germination jusqu’au maximum de croissance (environ 2,60m autour du mât).

Malgré une nébulosité plus forte que sur le site ROSAS de La Crau (Sud d’Arles), et a fortiori qu’à Gobabeb (site Namibien), le photomètre a effectué suffisamment de cycles complets pour suivre l’évolution de l’état de surface.

On retrouve bien l’évolution des réflectances de surface Sentinel-2 produites par MAJA avec les acquisitions du dispositif ROSAS. Si l’échantillon est faible (9 observations après le filtre de la qualité des acquisitions), on peut néanmoins calculer l’erreur quadratique moyenne (RMSE) par bande Sentinel-2 ainsi que celle de l’épaisseur optique de l’atmosphère (AOT). Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous.

Si les RMSE sont très satisfaisantes pour les bandes B2 à B4 (on vise une RMSE à 1% pour l’estimation des réflectances de surface), on observe par contre une forte dégradation de la qualité des estimations de B6 à B11. Les écarts sont particulièrement importants dans le proche infra-rouge pour des réflectances supérieures à 0,2. Comme les erreurs de corrections atmosphériques sont en général plus fortes dans le bleu que dans le proche infra rouges, les écarts observés pourraient être dues à une hétérogénéité spatiale plus importante dans le PIR que dans le visible, à une modélisation de la BRDF imparfaite, à une calibration perfectible du photomètre, où à l’effet de l’irrigation et de son séchage, qui introduit une variation de la réflectance dans la journée, alors que la mesure de Sentinel-2 est instantanée et celle de ROSAS demande une journée entière. Plusieurs pistes sont donc à explorer. Le blé d’hiver, semé fin octobre dernier, va nous donner l’opportunité de continuer l’exercice, cette fois sur un couvert plus bas et plus dense (et, nous l’espérons, bien homogène), ce qui nous fournira des données supplémentaires pour affiner l’analyse.

A suivre

Un grand merci aux équipes du CNES qui exploitent ces données et ont produit ces premiers résultats (Lucas Landier, Sophie Coustance et Nicolas Guilleminot)

Comparison des réflectances mesurées par Sentinel-2 et Rosas pour quatre bandes spectrales (Bleu, Rouge, Proche Infrarouge, Moyen infrarouge), en bleu pour Sentinel-2A, en rouge pour Sentinel-2B. Cliquez sur les graphiques pour agrandir.