Caractérisation des sols saturés en milieu agricole à partir d'images Radarsat-2

La saturation en eau des sols (correspondant à des taux d’humidité maximums) peut entraîner un important ralentissement du développement physiologique de la plante, voir une asphyxie des racines menant à la mort de la plante, et ainsi diminuer les rendements agricoles. Étant donné que chaque type de sol a des caractéristiques particulières, dont une capacité à retenir l’eau et un degré de saturation qui lui est propre, il est intéressant d’aller au-delà de la mesure du taux d’humidité en apportant de nouvelles informations sur l’état de saturation des sols étudiés. Un sol peut être saturé plusieurs heures sans que cela ne soit vraiment problématique pour les cultures présentes sur le sol, ce qui est nuisible c’est lorsque la saturation perdure, c’est pourquoi il est aussi nécessaire de connaître la durée de saturation de ces sols. Pour répondre à cette problématique, notre objectif principal est de développer une méthodologie permettant de détecter les sols saturés en milieu agricole à partir de données Radarsat-2. Cet objectif se décompose en quatre grands axes : déterminer les caractéristiques ayant le plus d’influence sur l’humidité du sol et le signal radar, évaluer la capacité de Radarsat-2 pour la détection de taux d’humidité élevés supportés par les cultures, tester le potentiel d’indices d’humidité basés sur le coefficient de rétrodiffusion ou sur une décomposition polarimétrique en conditions de saturation, et enfin appliquer les meilleurs indices sur une série de données radar multi-dates pour déterminer la durée de saturation des sols. Notre zone d’étude regroupe environ 50 champs de cultures et textures différentes, et se situe aux environs d’Elm Creek au Manitoba. Les données de réalité terrain, issues de la campagne de terrain SMAPVEX-12 (ayant pour objectif la validation des données de simulation SMAP), sont utilisées pour développer la méthodologie et évaluer les indices d’humidité. Les analyses statistiques menées ont permis de mettre en évidence que la texture du sol et le type de culture ont une influence majeure sur l’humidité du sol et le coefficient de rétrodiffusion. La classification des sols saturés et non saturés a été élaborée pour chaque indice d’humidité et selon différents seuils de saturation, établis à partir de la saturation théorique du signal radar et des seuils de tolérance à l’humidité des cultures. L’indice d’humidité Δ− (,,), qui évalue le degré de saturation d’un champ (de texture et de culture données) selon une référence sèche, a démontré les meilleurs résultats de classification (accord excellent entre les données terrain et les classes basées sur l’indice, avec un coefficient kappa de 0,80) lorsque le d’humidité correspond à 0,35 m3.m-3 d’humidité. L’indice (,,), qui comprend une référence humide dans son calcul, permet aussi une bonne classification des sols saturés en fonction du seuil de tolérance des cultures, qui varie selon chaque texture (kappa de 0,72). L’analyse menée sur l’indice polarimétrique 1 a démontré un bon potentiel pour la détection des sols saturés pour un certain type de culture. Les profils temporels et la cartographie des indices d’humidité (,,) et Δ− (,,) ont permis de mettre en évidence les champs saturés à plusieurs reprises et potentiellement soumis à des problèmes de drainage