Combining multifrequency microwave and optical data for crop management

The potential for the combined use of microwave and optical data for farm management was explored based on images acquired in the visible, near-infrared, and thermal spectrum, and the synthetic aperture radar (SAR) wavelengths in the Ku (14.85 GHz) and C (5.3 GHz) bands. The images were obtained during June 1994, and covered an agricultural site composed of large fields of partial-cover cotton, near-full-cover alfalfa and bare soil fields of varying roughness. Results showed that the SAR Ku backscatter coefficient (Ku-band so) was sensitive to soil roughness and insensitive to soil moisture conditions when vegetation was present. When soil roughness conditions were relatively similar (e.g., for cotton fields of similar row direction and for all alfalfa fields), Ku-band so was sensitive to the fraction of the surface covered by vegetation. Under these conditions, the Ku-band so and the optical normalized difference vegetation index (NDVI) were generally correlated. The SAR C backscatter coefficient (C-band so) was found to be sensitive to soil moisture conditions for cotton fields with green leaf area index (GLAI) less than 1.0 and alfalfa fields with GLAI nearly 2.0. For both low-GLAI cotton and alfalfa, C-band so was correlated with measurements of surface temperature (Ts). A theoretical basis for the relations between Ku-band so and NDVI and between C-band so and Ts was presented, and supported with on-site measurements. Based on these findings, some combined optical/radar approaches were suggested for farm management applications. / La possibilité de combiner des données de télédétection micro-ondes et optiques pour la suivi des cultures est étudié, en utilisant des images acquises dans le visible, le proche infrarouge, le thermique et dans les longueurs d'onde d'un SAR (radar à ouverture synthétique) dans les bandes Ku (14.85 GHz) et C (5.3 GHz). Les images ont été obtenues en juin 1994, et couvraient un site agricole composé de grandes parcelles de coton, luzerne et sol nu. Les résultats montrent que le coefficient de rétrodiffusion en bande Ku (Ku so) est sensible à la rugosité du sol et indépendant de l'humidité du sol en présence de végétation. Lorsque les conditions de rugosité du sol sont relativement similaires (p.ex. parcelles de coton dont les rangs sont orientés dans la même direction, parcelles de luzerne), Ku so est sensible au pourcentage de recouvrement de la végétation. Dans ces conditions, Ku so et l'indice de végétation NDVI sont en général corrélés. Le coefficient de rétrodiffusion en bande C (C so) est sensible aux conditions d'humidité du sol pour les parcelles de coton dont l'indice foliaire (GLAI) est inférieur à 1.0 et pour les parcelles de luzerne dont le GLAI est proche de 2 : dans les deux cas, C so est corrélé aux mesures de température de surface Ts. Une approche théorique des relations entre Ku so et NDVI, et entre C so et Ts est présentée, et validée par les mesures terrain. A partir de ces résultats, quelques approches combinant optique et radar sont proposées pour le suivi des cultures à l'échelle de l'exploitation.