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Carte d'humidité du sol à très haute résolution spatiale sur la région Occitanie

Le Centre d'Expertise Scientifique "Humidité du sol à très haute résolution spatiale" du pôle de données et de services surfaces continentales Theia propose des cartes d'humidité du sol sur la région Occitanie à l'échelle sub-parcellaire (Figure 1). Des produits à forte répétitivité, avec une carte tous les 6 jours, ont été élaborés de septembre 2016 à mai 2017.

Le développement algorithmique et la production des cartes d'humidité ont été effectués grâce au soutien de l'Irstea (UMR Tetis) et du Cnes (Projet Tosca). Ce travail a été effectué en étroite collaboration avec Mehrez Zribi du Cesbio.

Les données utilisées sont issues des séries d'images Copernicus radar Sentinelle 1 et optique Sentinelle 2. L'algorithme d'inversion du signal radar utilise les réseaux de neurones. Il est appliqué sur les parcelles agricoles (avec ou sans végétation) extraites de la carte d'occupation des sols 2016 élaborée par le CES Occupation des sols de Theia (Jordi Inglada et al., Cesbio).

Des images Sentinelle 2 ont été utilisées pour calculer le NDVI (indice de végétation normalisé). Cet indice est nécessaire en entrée de l'algorithme d'inversion, d'une part pour segmenter les surfaces agricoles issues de la carte d'occupation des sols (5 cartes de NDVI entre septembre 2016 et mai 2017, et, d'autre part, pour simuler la contribution de la végétation au signal radar total reçu par le satellite. La segmentation permet d'extraire des polygones homogènes à l'intérieur des parcelles agricoles et de proposer ainsi des objets plus fins que le contour des parcelles.

Une précision de l'ordre de 6 vol.% a été observée sur l'estimation de l'humidité du sol (grâce à une grande campagne terrain près de la ville de Montpellier: 261 mesures in situ, ce qui correspond à environ 15 parcelles agricoles suivies sur 20 dates).


Figure 1. Localisation de la région Occitanie (72 724 km²)

La figure 2 montre les cartes d'humidité des sols pour deux images radar du 19  et du 26 janvier 2017 sur une petite zone de la région Occitanie. La carte du 19 janvier 2017 montre que le sol du site d'étude est sec avec des valeurs d'humidité entre 5 et 15 vol.%. La carte du 26 janvier 2017 montre quant à elle des sols humides avec des humidités entre 25 et 35 vol.%. 


Figure 2. Cartes d'humidité volumique des sols pour le 19 janvier 2017 (a) et le 26 janvier 2017 (b)

Auteurs : Nicolas Baghdadi (Tetis), Mohammad El Hajj (Tetis), Hassan Bazzi (Tetis) et Mehrez Zribi (Cesbio)

Point de contact du CES : N. Baghdadi (Tetis) et M. Zribi (Cesbio)