Forest biomass retrieval over hilly terrain from spaceborne SAR data
Estimation de la biomasse forestière en terrain accidenté à l'aide de données SAR spatioportées
Résumé
SAR data recently proved to be useful for the retrieval of forest biomass. However, the effects of terrain slope must be addressed towards the generalization of biomass retrieval for varied forest and environmental conditions. To this aim, we developed an experiment allowing to study multi-frequency/multi-polarization forest backscatter of a given forest type, as function of forest parameters and SAR local incidence angle over the relief. The experimental results showed that the sensitivity of SAR data to biomass is similar to the one obtained over a flat terrain, if the backscatter data are calibrated for slope effects. Moreover, the backscatter must be also corrected for its angular decrease, due to extinction properties and variable path length with terrain slope. This angular decrease can be removed using a simple semi-empirical model. Highest correlation of corrected backscatter with forest parameters related to aboveground biomass (such as stand age and bole volume) was achieved at L-HV 55° (r2=0.86). It can be explained by the fact that crown scattering dominates at HV polarization, which is less affected by terrain slope compared to trunk-ground interaction that can be present in the L-HH backscatter.
Les données radar ont démontré récemment être utiles pour l'estimation de la biomasse forestière. Cependant, les effets de la topographie doivent être abordés en vue de la généralisation de l'estimation de la biomasse en conditions forestières et environnementales variées. A cette fin, nous avons développé une expérience permettant d'étudier des données SAR multifréquences et multipolarisées (ERS, SIR-C, JERS) acquises sur une forêt de pin noir (Lozère), en fonction de la topographie et des paramètres forestiers. Les données expérimentales démontrent que la sensibilité à la biomasse est similaire à celle obtenue en terrain plat, à condition d'étalonner la rétrodiffusion radar de l'effet de la pente locale. De plus, la variation angulaire de la rétrodiffusion radar doit être réduite, variation due au chemin optique variable considérant la diffusion de volume dans les houppiers comme étant dominante. Cette variation angulaire a été modélisée grâce à une simplification de la solution du TR au 1er ordre pour la diffusion de volume. Les données corrigées présentant la plus forte corrélation avec les paramètres forestiers sont celles acquises en bande L polarisation HV et une incidence d'environ 52° (r2=0.86). En effet, cette configuration est moins affectée par l'écho de sol et l'interaction tronc-sol par rapport par exemple à la polarisation HH.