Évaluation des réflectances bidirectionnelles par télédétection aéroportée et méthodes de correction

Abstract

On a constaté que des effets directionnels affectent fortement les images obtenues à partir d'un capteur DAEDALUS DS-1260 aéroporté, à cause principalement de son grand angle de balayage (74°). Les variations des radiances étudiées sur sept surfaces différentes (foin, luzerne, maïs, pâturage, route asphaltée et sol nu), sont en relation avec la nature de la surface, la géométrie d'illumination et de visée, les conditions atmosphériques et la longueur d'onde. Les résultats ont montré qu'on pouvait diviser les surfaces étudiées en trois groupes, spéculaire, diffus et antispéculaire, selon leurs propriétés de réflexion. De plus, on a évalué la dépendance angulaire des variations directionnelles en comparant 3 survols dont les paramètres géométriques définissant la position du capteur et du soleil, se recoupent partiellement. Cette analyse a montré que les variations sont plus importantes lorsque le soleil est bas sur l'horizon et lorsque l'axe de balayage du capteur est parallèle à la direction d'éclairement solaire. L'utilisation du modèle atmosphérique de Lille nous a permis d'estimer les paramètres atmosphériques et d'évaluer l'importance de la variation directionnelle de la réflectance atmosphérique selon la longueur d'onde étudiée. La transformation des données en réflectances vraies ainsi que l'utilisation de l'angle de diffusion permettant d'intégrer l'ensemble des paramètres angulaires, conduisent à bien caractériser les propriétés de réflexion de chaque surface étudiée en fonction de la longueur d'onde. La comparaison des signatures spectrales selon deux angles de diffusion correspondant à des visées nadirale et oblique, indique que la séparabilité des surfaces végétales augmente en visée oblique. Ces résultats étendent le champ d'application et le potentiel des futures images SPOT et MRS en visée oblique. D'autre part, on a testé 4 différentes méthodes de correction des images affectées par des effets directionnels. Ces méthodes visent à normaliser la variation moyenne des radiantes dans chaque bande spectrale. La normalisation par division (modèle 2) s'avère le modèle de correction le plus efficace. Ce résultat découle d'une analyse d'erreur portant d'abord sur l'évaluation de la variation des radiantes après correction ainsi que de l'analyse des distributions définissant les signatures spectrales associées à chacune des classes. On a de plus, comparé les résultats des classifications effectuées sur les 4 images corrigées selon chacun des modèles à partir d'une analyse de similitude des classes assignées par rapport aux vérités-terrains.||Abstract: The effects o£ the angular anisotropy of reflective properties of natural surfaces are studied with an airborne Multispectral scanner which allows us to analyse the radiance variations with viewing angle for the ± 37° scan angle range and under different illumination conditions. With respect to 7 cover-types, the off-nadir effects are significant (mean relative variation of 60%) and asymmetric about nadir. They are accentuated with increasing solar zenith angle and are maximized when the scan direction is parallel to the incoming solar radiation. The computed bidirectional reflectance distribution fonctions are characteristics of each type of canopy and show that the seperability of spatial contrast between cover-types can be increased in oblique mode measurements. Simple practical correction methods, based on normalization of the measured radiances using quadratic regression curves of the reflectance variation fonctions are tested. The correction procedures significantly remove the radiometric in_homogeneity in images recorded with wide scan angles and allow as to compare directly images recorded in vertical and oblique modes.