Issue
Agronomie
Volume 19, Number 2, 1999
Page(s) 83 - 96
DOI http://dx.doi.org/10.1051/agro:19990201
Agronomie 19 (1999) 83-96
DOI: 10.1051/agro:19990201

Radiometry at infrared wavelengths for agricultural applications

Thomas J. Schmugge and W.P. Kustas

USDA/ARS Hydrology Lab, Bldg 007, BARC-West, Beltsville, MD 20705-2350, USA

Abstract - Measurements of thermal radiation at infrared wavelengths (7-14 μm) yield much information about the land surface. The primary use of these observations is for surface temperature determination as the emissivity is usually close to one. For this purpose it is fortuitous that the peak in the thermal emission occurs in an atmospheric transmission window. In additions there are variations in the emissivity of minerals and soils in the 7-14-μm region which can be interpreted for identification purposes. The emissivity for vegetative canopies has been found to be close to one with little spectral variation. Applications of the derived surface temperature to study the surface energy balance and to estimate the energy fluxes from the land surface are discussed. The basic concepts of the energy balance at the land surface are presented along with an example of how remotely sensed surface brightness temperatures can be used to estimate the sensible heat and to estimate plant water use. The example is from the Monsoon 90 experiment conducted over an arid watershed in the state of Arizona in the United States. In this case, surface temperatures derived from an aircraft thermal infrared sensor and vegetation and land use characteristics derived from a Landsat TM image were used in a two-source model to predict the surface heat fluxes. The agreement with ground measurements is reasonably good for the 3 days of observations. (© Inra/Elsevier, Paris.)


Résumé - Applications agricoles de la radiométrie infrarouge. Les mesures de radiation thermique aux longueurs d'ondes infrarouges (7 à 14 μm) fournissent une riche information concernant la surface des terres. Ces observations sont utilisées en premier lieu pour déterminer la température de surface, puisque l'émissivité en est généralement proche. Dans ce cas il arrive par hasard que le pic dans l'émission thermique se trouve dans la fenêtre de transmission atmosphérique. En outre il y a des variations de l'émissivité des minéraux et des sols dans la bande 7 à 14 μm, qui peuvent être interprétées dans des buts d'identification. On a trouvé que l'émissivité des canopées de la végétation était proche de la valeur un, avec une petite variation spectrale. On discute des applications de la température de surface dérivée à l'étude de l'équilibre énergétique de surface et à l'estimation des flux d'énergie envoyé par la surface des terres. Les concepts de base de l'équilibre énergétique à la surface des terres sont présentés avec un exemple qui montre comment les températures de brillance de surface télédétectées peuvent être utilisées pour estimer la chaleur sensible et l'utilisation de l'eau par la plante. L'exemple est tiré de l'expérience Mousson 90 qui a été faite au-dessus d'une ligne de partage des eaux en région aride, dans l'état d'Arizona. Dans ce cas, les températures de surface provenant du détecteur infrarouge thermique de l'avion et les caractéristiques de la végétation et de l'utilisation des terres provenant de l'image Landsat TM ont été utilisées dans un modèle à deux sources pour prédire les flux de chaleur de surface. Les résultats concordent assez bien avec les mesures de terrain faites durant les trois jours d'observation. (© Inra/Elsevier, Paris.)


Key words: remote sensing / thermal infrared / surface fluxes

Mots clés : télédétection / infrarouge thermique / flux de surface