Petite histoire de la deuxième bande SWIR de Sentinel-2

Sentinel-2 a deux bandes dans le moyen infrarouge, la bande 11 dite SWIR1 (centrée à 1,6 µm) et la bande 12 dite SWIR2 (centrée à 2,2 µm). Mais pourquoi deux bandes SWIR ?

Le « Mission Requirements Document » (MRD) est un document central dans la définition d’une mission spatiale car il décrit les besoins auxquels la mission doit répondre. Les besoins identifiés servent ensuite à définir les caractéristiques techniques de la mission (orbite, capteur, etc.). Dans le cas de Sentinel-2, le MRD publié en 2004 et révisé à la marge en 2010 [1] fournit notamment les justifications nécessaires pour le choix des bandes spectrales. En particulier, la bande SWIR2 a été justifiée par trois arguments:

• « Improved assessment of Mediterranean vegetation conditions, as underlined in the GEOLAND Requirements on EO Space & Ground Segment [RD-10].
• Distinction of clay soils for the monitoring of soil erosion [RD-28].
• Distinction between live biomass, dead biomass and soil [RD-29], e.g. for burn scars mapping. »

Voici les références utilisées :

• RD-10 Geoland requirements on EO Space & Ground Segment, issued by the Geoland Executive Board Members, 10/02/2006, http://www.gmes-geoland.info
• RD-28 Drake, N. A., Mackin, S., Settle, J. J., 1999. Mapping Vegetation, Soils, and Geology in Semiarid Shrublands Using Spectral Matching and Mixture Modeling of SWIR AVIRIS Imagery. Remote Sensing of Environment, Volume 68, Issue 1, April 1999, Pages 12-25.
• RD-29 Mougenot et al., 2000. Applications of VEGETATION data to resource management in arid and semi-arid rangelands. SPOT-VEGETATION Workshop.

Je n’ai pas réussi à retrouver le contenu de la référence RD-10. Voici à quoi ressemble actuellement la page web indiquée :

La deuxième référence RD-28 porte sur la cartographie de la géologie de surface, ce qui parait assez marginal pour la mission Sentinel-2 (la revisite de 5 jours n’étant pas critique pour les cartes géologiques !). La troisième référence RD-29 renvoie à un travail mené par … tiens tiens, un chercheur du Cesbio, Bernard Mougenot ! Cet article montre des spectres de différents couverts obtenus par des mesures in situ allant jusqu’à 2.2 µm au Mexique près de la frontière avec les États-Unis. Ces mesures indiquent en effet que les spectres ‘Green’ (une végétation verte) et ‘Brown’ (sénescente) divergent à 2.2 µm alors qu’il sont proches à 1.6 µm (la bande SWIR1 de Sentinel-2).

Dix-huit ans plus tard, en hommage à la référence RD-29 voici la comparaison de la bande SWIR1 et SWIR2 d’une image Sentinel-2 au dessus du même site « Zapata » (31°14’09.0″N 110°15’49.0″W) où furent mesurées les spectres présentés ci-dessus avec un radiomètre Exotech !

On voit en effet des différences, par exemple des zones plus sombres en SWIR2 : un peu de végétation « verte » ? Je pense que je vais aller demander à Dr Mougenot 🙂

PS. Un autre argument non mentionné (et pourtant pas des moindres) pour la bande SWIR2 de Sentinel-2 est d’assurer une continuité avec les capteurs Landsat TM/ETM+ qui sont dotés d’une bande à 2,2 µm aussi. Vous pouvez consulter les archives de Landsat si RD-29 ne vous suffit pas !

Références

[1] ESA Sentinel-2 Team (2010) GMES Sentinel-2 Mission Requirements Document, final version http://esamultimedia.esa.int/docs/GMES/Sentinel-2_MRD.pdf

[2] Texte intégral: http://www.spot-vegetation.com/pages/vgtprep/vgt2000/begue.pdf