Agronomie 22 (2002) 537-546
DOI: 10.1051/agro:2002049

Assessing the narrowband to broadband conversion to estimate visible, near infrared and shortwave apparent albedo from airborne PolDER data

Frédéric Jacob^a, Marie Weiss^b, Albert Olioso^b and Andrew French<sup>a

a</sup>  USDA/ARS Hydrology and Remote Sensing Laboratory, Bldg 007, BARC-West, Beltsville, MD 20705-2350, USA
^b  INRA Climat-Sol-Environnement, Domaine St-Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon Cedex 9, France

(Received 7 December 2001; accepted 18 June 2002)

Abstract
The airborne PolDER data acquired during the ReSeDA experiment were used to assess the accuracy of the narrowband to broadband conversion, commonly used to express the integrated value of albedo as a linear combination of waveband estimates. We focused on the estimation of shortwave, visible and near infrared apparent albedos from waveband hemispherical reflectances. The latter were computed using four classical linear BRDF kernel-driven models. The relative discrepancy over the estimates from the four models was about 10%. The narrowband to broadband conversion was performed considering several coefficient sets devoted to recent sensors. The validation against field measurements showed a relative accuracy of shortwave albedo about 9%, whereas it emphasized the quality of visible and near infrared albedos through an indirect procedure. However, the consequences of the theoretical uncertainties, made when calibrating the coefficient sets we used, remain unknown. Similarly, the calibration of coefficient sets devoted to the shortwave albedo estimation from PolDER data showed that it was not possible to discriminate the information provided by the blue, green and red PolDER channels. Indeed, the hemispherical reflectance data set we used was not accurate enough to address experimentally the validity of the spectral interpolation method. Finally, the calibration of coefficients showed that it might be possible to calculate shortwave albedo with a relative error of 8% using only red and near infrared channels.

Résumé
Évaluation de la méthode "narrowband to broadband conversion" pour estimer l'albedo apparent visible-proche infrarouge-courtes longueurs d'onde à partir de données aéroportées PolDER. Les données aéroportées PolDER acquises durant l'expérimentation ReSeDA ont été utilisées pour évaluer la précision de la méthode "narrowband to broadband conversion", communément utilisée pour exprimer la valeur intégrée de l'albedo comme une combinaison linéaire de mesures spectrales. Nous sommes intéressés à l'estimation de l'albedo apparent visible-proche infrarouge-courtes longueurs d'onde à partir de la réflectance hémisphérique. Cette dernière a été calculée en utilisant quatre modèles classiques de FDRB à noyaux. La dispersion relative entre les estimations des quatre modèles était de l'ordre de 10 %. Nous avons calculé la valeur intégrée de l'albedo en utilisant des jeux de coefficients proposés dans la littérature pour des capteurs récents. La validation a montré que l'albedo courtes longueurs d'onde PolDER avait une précision relative de l'ordre de 9 %, alors qu'une procédure indirecte a mis en évidence la qualité des albedo visible et proche infrarouge. Cependant, les estimations de réflectance hémisphérique n'étaient pas assez précises pour évaluer les conséquences des incertitudes théoriques des jeux de coefficients. De même, la calibration de jeux de coefficients à l'aide des données ReSeDA a montré qu'il n'était pas possible de discriminer l'information fournie par les canaux PolDER bleu, vert et rouge. Finalement, il était possible de calculer l'albedo avec une précision relative de 8 % en ne considérant que les canaux rouge et proche infrarouge.

Key words: remote sensing / multidirectional data / multispectral data / visible / near infrared / apparent albedo

Mots clés : télédétection / données multidirectionnelles / données multispectrales / albedo apparent / visible / proche infrarouge

Correspondence and reprints: Frédéric Jacob
    e-mail: fjacob@hydrolab.arsusda.gov

Communicated by Frédéric Baret (Avignon, France)

© INRA, EDP Sciences 2002