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La cartographie de la biomasse sur pied représente un enjeu important pour la gestion raisonnnée de la ressource forestière, et une meilleure compréhension des écosystèmes forestiers. Ainsi, l'imagerie radar à synthèse d'ouverture (RSO) basse fréquence (bande P et L) en polarisation croisée HV a montré sa sensibilité aux volumes de fûts. Ces études ont montré que, l'architecture de l'arbre et la topographie sont des paramètres importants à prendre en compte par des études complémentaires. La généralisation à des conditions forestières variées, nécessite donc une meilleure compréhension du lien entre l'écho radar et les paramètres recherchés, via la modélisation de l'interaction ondes-couvert. Toutefois, ce type d'approche bute sur l'absence de description "électromagnétique" précise d[...]

La cartographie de la biomasse sur pied représente un enjeu important pour la gestion raisonnnée de la ressource forestière, et une meilleure compréhension des écosystèmes forestiers. Ainsi, l'imagerie radar à synthèse d'ouverture (RSO) basse fréquence (bande P et L) en polarisation croisée HV a montré sa sensibilité aux volumes de fûts. Ces études ont montré que, l'architecture de l'arbre et la topographie sont des paramètres importants à prendre en compte par des études complémentaires. La généralisation à des conditions forestières variées, nécessite donc une meilleure compréhension du lien entre l'écho radar et les paramètres recherchés, via la modélisation de l'interaction ondes-couvert. Toutefois, ce type d'approche bute sur l'absence de description "électromagnétique" précise du milieu. Ainsi, le modèle architectural de plantes AMAP est intéressant à cette fin. Ce travail vise à affiner la compréhension du lien entre l'écho radar et les paramètres
forestiers, par une démarche de couplage du modèle AMAP avec le modèle électromagnétique du MIT/CESBIO via une interface dénomée AMAP2SAR. La cartographie de la biomasse est ensuite réalisée par les données RSO seules ou en synergie avec AMAP, intégrées dans un SIG. Les effets dûs au relief sont abordés explicitement, par la mise en oeuvre et la validation de post-traitements développés au LCT. L'étude est menée sur un site forestier de pin noir d'Autriche situé en terrain accidenté en Lozère. La bande L-HV montre une bonne sensibilité à la masse ligneuse, pour des volumes de fûts jusqu'à 150 m3/ha similaire à celle observée en terrain plat, après correction des effets dûs au relief. La modélisation de la rétrodiffusion grâce à AMAP a montré les faiblesses de l'hypthèse d'homogénéité verticale utilisée par les modèles électromagnétiques permettant de mieux cerner le lien de la rétrodiffusion de volume dominante pour L-HV avec la densité et le diamètre des
branches primaires, eux mêmes bien corrélés aux paramètres plus classiques du couvert. L'impact topographique a également été modélisé permettant de valider le modèle de correction angulaire. Enfin, l'inversion de paramètres forestiers à partir des différents scénarios est présentée. L'ensemble des résultats permet de cerner les limites de ce type d'approche et de discuter des perspectives de leurs applications.
Mapping forest parameters such as aerial biomass is important for sustainable forest monitoring, and highiight forest ecosystems functioning. To this aim, SAR data offer good potentialities due to their use day and night independently of cloud cover. Cross polarized HV low frequency (P- and L-band) backscatter showed good sensitivity to forest biomass up to 200-300 m3[ha. Most of past studies were realized over “simple” forest medium (homogeneous coniferous plantations over flat terrain) and demonstrated that additionai works are needed to take into account architectural tree properties and topographic effects on forest SAR backscatter. Towards the use of various SAR in various forest conditions, a better understanding of the bio-physical link between SAR backscatter and forest parameters is needed by using a theoretical electromagnetic modeiling approach. However, a reajistic and complete canopy architectural description for ail scatterers (trunk, branches, needles or leaves) as a function of growth stage is lacking. An alternative is to deveiop a new approach using the architectural plant model cailed AMAP developed by CIRAD to derive input parameters to theoretical modeis. The first goal of this thesis cailed “direct problem” is to improve the interpretation of wave niatter interaction, using a coupling approach of the vector radative transfer model developed by MIT!CESBIO with the AMAP model. The second goal cailed “inverse problem” is to obtain biomass map using SAR data, AMAP or driving AMAP by parameters obtained using SAR data or other sources through a GIS. In ail cases, effects of terrain siope must be addressed and removed using a SAR post-processing chain developed at LCT. The forested area under study is mainly composed of homogeneous forest stands of Austrian pine plantations located in the central part of Lozère departement (south of France) which offer a large range of topographic situations. Various spaceborne SAR data (ERS, JERS and SIR-C) have been acquired over the test site. A GIS-based methodology was developed towards the analysis of radar backscatter for different growth stages and topographics situations. On the other hand, the forest canopy description based on the AMAP model was implemented into a new interface called AMAP2SAR. Highest sensitivity of corrected backscatter with forest parameters related to aboveground biomass was achieved at L-HV (55°) for bole volume up to 150 m3/ha. Sensitivity was found similar to the flat terrain case, after applying specific radiometric corrections using a semi empirical angular correction model. Moreover, modeling resuits indicates the need to take into account the vertical variability within the canopy by using the AMAP model wich was lacking before. Else, the AMAP2SAR flexibility providing information on any part of the canopy appear to be a powerful tool to interpret forest SAR backscatter. Thus, the link between L-HV backscatter and primary branches density and diameter, wich are correlated through allometric equations to forest classical parameters such as trunk density and basal area and thus with bole volume (m3/ha) was explicited. Also, the modelling approach helped us to refine and validate the semi empirical angular correction model. Finaily, forest parameters inversion using SAR data, AMAP, or their coupling through a GIS are presented. Results show the potentialities and limits in using such coupled tools and leaded us to discuss the potentials of these biomass retrieval methods.