Agronomie 22 (2002) 555-565
DOI: 10.1051/agro:2002039

Reliability of the estimation of vegetation characteristics by inversion of three canopy reflectance models on airborne POLDER data

Cédric Bacour^a, Stéphane Jacquemoud^a, Marc Leroy^b, Olivier Hautecoeur^{b, c}, Marie Weiss^{c, d}, Laurent Prévot^d, Nadine Bruguier^d and Habiba Chauki<sup>d

a</sup>  Laboratoire Environnement et Développement (LED), Université Paris 7, CP 7071, 2 place Jussieu, 75251 Paris Cedex 5, France
^b  Centre d'Étude Spatiale de la BIOsphère (CESBIO), 18 avenue Edouard Belin, BPI 2801, 31401 Toulouse Cedex 4, France
^c  NOVELTIS, Parc Technologique du canal, 2 avenue de l'Europe, 31520 Ramonville Saint-Agne, France
^d  Unité Climat, Sol et Environnement, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), site Agroparc, 84914 Avignon Cedex 9, France

(Received 18 December 2001; accepted 11 June 2002)

Abstract
The Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) of several plant canopies was extensively sampled by the POLDER airborne instrument in the Alpilles-ReSeDA campaign. The 16 flights carried out over the Alpilles test site from January to October 1997 cover all the plant growth stages. Estimation of biophysical variables was undertaken by inversion of three one-dimensional radiative transfer models, SAIL, KUUSK and IAPI, coupled with the PROSPECT leaf optical properties model, in order to fully utilize both the directional and the spectral information of the images. This study mainly focuses on the capability of model inversion to retrieve the leaf area index (LAI) of wheat, maize, sunflower and alfalfa crops, for which ground validation was available. In order to evaluate the quality of inversions and to map the LAI or the chlorophyll content C_ab, the associated estimation errors are determined for these two biophysical variables.

Résumé
Erreurs associées à la caractérisation des couverts végétaux par inversion de trois modèles de réflectance sur des données POLDER aéroporté. La Fonction de Distribution de Réflectance Bidirectionnelle (BRDF) de plusieurs couverts végétaux a été intensivement échantillonnée par l'instrument POLDER aéroporté lors de la campagne Alpilles-ReSeDA. Les 16 vols effectués au-dessus du site des Alpilles, couvrent la période de janvier à octobre 1997 et donc tous les stades de croissance des plantes. Les variables biophysiques ont été estimées par inversion de trois modèles de transfert radiatif unidimensionnels, SAIL, KUUSK, et IAPI, couplés au modèle de propriétés optiques des feuilles PROSPECT afin de tirer pleinement parti de l'information spectrale et directionnelle des images. Cette étude porte plus particulièrement sur la capacité des modèles à restituer l'indice de surface foliaire (LAI) dont la mesure au champ a été réalisée sur différentes parcelles de blé, maïs, tournesol et luzerne. Afin d'évaluer la qualité des inversions et de cartographier le LAI ou la concentration en chlorophylle C_ab, les erreurs d'estimation associées ont été déterminées pour ces deux variables biophysiques.

Key words: remote sensing / canopy reflectance model / inverse problem / estimation uncertainty

Mots clés : télédétection / modèle de réflectance des couverts végétaux / problème inverse / incertitude d'estimation

Correspondence and reprints: Cédric Bacour
    e-mail: cbacour@avignon.inra.fr

Communicated by Frédéric Baret (Avignon, France)

© INRA, EDP Sciences 2002