Estimation of watershed soil moisture index from ERS-SAR data

In this paper we derive a watershed hydrological index from ERS/SAR measurements. Over bare soils, the SAR signal is a function of the geometric and dielectric surface properties. The problem to estimate soil moisture is to free from the effects of the space and time fluctuations of soil roughness and from the vegetation cover attenuation and scattering. The methodology presented here is based on the selection of land cover types, called "sensitive targets", for which the SAR signal is mainly sensitive to soil water content variations, and for which the vegetation and roughness effect can be estimated and removed if needed. This method has been validated using a database containing 50 or so SAR data acquired along 3 consecutive years. The accuracy of the retrieved soil moisture is better than ± 0.05 cm3/cm3. The main limitation lies in the dense vegetation periods (2 months per year in our case) since vegetation cover is too dense to get reliable soil information. / Dans cet article nous inversons un indice hydrique à l'échelle du bassin à partir de données issues d'images ERS/SAR. Sur des sols nus, le signal radar est fonction des propriétés géométriques et diélectriques de la surface. Le problème majeur pour estimer l'humidité du sol est de s'affranchir des effets des variations spatio-temporelles de la rugosité du sol ainsi que de l'atténuation et de la diffusion dues au couvert végétal. La méthodologie présentée ici est basée sur la sélection de types d'occupation du sol, appelés " cibles sensibles", pour lesquels le signal radar est principalement sensible aux variations du contenu en eau du sol et pour lesquels les effets de la végétation et de la rugosité peuvent être estimés et corrigés si nécessaire. Cette méthode a été validée sur une base de données de 50 données ERS/SAR acquises au cours de 3 années consécutives. La précision de l'humidité du sol ainsi obtenue est supérieure à ± 0.05 cm3/cm3. Les principales limites de la méthode concernent les périodes de végétation dense (dans notre cas 2 mois par an) en effet, pendant ces périodes, le couvert végétal est trop dense pour obtenir une information sur le sol de façon fiable.