Projet de recherche T4/DD/09 (Action de recherche T4)
Ce projet est adapté à l’option "Recherche fondamentale" du programme "Observation satellitaire de la terre", sous-programme "Changements mondiaux", thème 'humidité du sol' (A2).
L’objectif général de ce projet est le développement d'algorithmes pour extraire le taux d’humidité du sol de la zone des racines en utilisant l’observation multi-temporelle par radar. Considérant les relations complexes dans l’interaction des ondes électromagnétiques et la couche supérieure du sol, nous nous attacherons aux sols dénudés dans le cadre de ce projet.
L’algorithme utilisera une technique de reconstruction d’état, le filtre Kalman. La couche du sol insaturée est considérée comme un système dynamique dans lequel l’humidité du sol représente le vecteur de situation. L'équation unidimensionnelle de Richards décrit la dynamique de ce système. Il existe à la fois des solutions analytiques et des solutions numériques pour cette équation. A l’aide des mesures radar, nous observerons pendant un certain temps des parties du vecteur de situation de ce système dynamique. L’équation de référence est l’expression mathématique des observations. Cette équation relie le vecteur de situation (ou une partie de celui-ci) à une quantité mesurée (ici le coefficient de rayonnement diffus) en utilisant des modèles de surface et de volume de rayonnement diffus. Le filtre Kalman permet de reconstruire le vecteur de situation par l’utilisation du système et l’équation de référence.
Le modèle d’observation est basé sur la formule de transfert radiatif a déjà été implémenté. Il nécessite d’autres changements pour les profils d’assèchement, c’est pourquoi une analyse des sensibilités de la version modifiée sera nécessaire.
Après l’implémentation des modèles et du filtre Kalman, la technique sera validée en deux étapes:
. La première validation est effectuée avec un exemple synthétique, généré avec les modèles hydrologiques et des modèles d’observation exacts et bien connus.
. La deuxième validation sera effectuée avec 3 sets de données, extraites sous conditions contrôlées à l’EMSL, JRC, Ispra, Italie. Des séries temporelles exactes de l’humidité du sol, combinées à des observations radar à multi-fréquences et monostatiques pour 4 polarisations et 3 angles d’incidence, sont disponibles.
La validation permettra de tester les différentes configurations de fréquence et de polarisation. L’influence de l’intervalle entre les mesures radar sera étroitement évaluée.
Un développement ultérieur, qui n’est pas prévu dans ce projet, est la validation de la technique pour les données SAR de ERS1, ERS 2 et RADARSAT. Les données concernant ces capteurs ont été acquises au cours de projets passés et actuels (voir formule L).
