Agronomie 19 (1999) 185-210
DOI: 10.1051/agro:19990302

Three-dimensional plant modelling for remote sensing simulation studies using the Botanical Plant Modelling System

Philip Lewis

Remote Sensing Unit, Department of Geography, University College London, 26 Bedford Way, London WC1H 0AP, UK

Abstract - A canopy reflectance model, the Botanical Plant Modelling System (BPMS), is described. The model is capable of ingesting information on plant structure from a variety of sources, such as stereo photogrammetric measurements, dynamic models and direct manual measurements, and creating three-dimensional (3D) models of the structure of individual plants in a canopy and/or underlying soil/topography. The canopy radiation regime is simulated from the definition of the illumination conditions, camera imaging properties and plant and soil radiometric attributes using Monte Carlo ray tracing. The model is aimed at simulating the canopy shortwave radiometric regime and its component parts to allow the study of the effect of plant geometry and other factors on the remote sensing signal. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - Utilisation du Botanical Plant Modelling System pour modéliser en 3D des plantes pour des études de simulation par télédétection. Un modèle de réflectance de couverts végétaux, le Botanical Plant Modelling System (BPMS), est présenté. Ce modèle permet de traiter des données sur la structure des plantes provenant de différentes sources, comme des mesures de stéréophotographie, des modèles dynamiques, ou bien des mesures manuelles directes, et permet de créer des modèles tridimensionnels de plantes individuelles et de former un couvert végétal disposé sur un modèle de sol. Les propriétés optiques du couvert végétal sont simulées par un algorithme de lancer de rayons basé sur la méthode de Monte Carlo à partir de la définition des conditions d'illumination, des propriétés optiques des capteurs et des caractéristiques radiométriques des plantes et du sol. Le modèle a pour but de simuler les différentes composantes du régime radiométrique des couverts végétaux dans les courtes longueurs d'onde pour permettre d'étudier les effets de la géométrie des plantes ainsi que des autres facteurs sur le signal radiométrique. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Key words: remote sensing / 3D modelling / Monte Carlo ray tracing / canopy reflectance modelling

Mots clés : télédétection / modélisation 3D / lancer de rayon Monte Carlo / modélisation de la réflectance du couvert