DART (Discrete Anisotropic Radiative Transfer)

Description du modèle DART

Développé au CESBIO depuis 1992, le modèle DART a été breveté en 2003. Il est libre de droits pour les activités scientifiques et la recherche en général. Avec le support du CNES (), la société Magellium () a développé une version professionnelle du modèle DART qui fonctionne sous les environnements Linux et Windows.

Le modèle DART simule le transfert radiatif dans le système Terre - Atmosphère, à toute longueur d'onde du visible à l'infrarouge thermique. Il emploie une approche qui combine le suivi de rayons et la méthode des ordonnées discrètes. Il est adapté aux milieux naturels et urbains (e.g., forêts avec différents types d'arbres, bati urbain, rivières, etc.), avec ou sans prise en compte de la topographie et de l'atmosphère. Il simule le paysage comme une matrice 3D () de cellules susceptibles de contenir de la matière trouble et/ou des triangles opaques ou translucides. La matière trouble est utilisée pour simuler la végétation foliaire (couronne d'arbre, herbe, etc.) et l'atmosphère (). Les triangles permettent de simuler les surfaces opaques ou translucides (e.g., topographie, éléments foliaires, ligneux et urbains, etc.). D'autre part, DART emploie des bases de données spectrales et structurelles (atmosphère, feuilles d'arbres, sols, etc.). Des exemples sont fournis.

Une interface graphique GUI () conviviale permet à la fois d'entrer les paramètres du paysage étudié et de visualiser les résultats des simulations (images, etc.).

• Les 2 produits majeurs simulés par DART sont :

- des images de télédétection () , pour toute direction et altitude dans l'atmosphère. Elles sont utiles pour les études de sensibilité (e.g., réflectance ou température de brillance selon le LAI), la conception de futurs capteurs (e.g., bande spectrale optimale) ou des stratégies d'inversion d'images réelles dans le but d'obtenir des paramètres biophysiques de surface (LAI, etc.).

- le bilan 3-D des rayonnements absorbés, diffusés, interceptés et émis. C'est une entrée essentielle de DARTEB pour simuler les échanges de matière et d'énergie à l'interface Terre - Atmosphère. surface/atmosphère, par exemple, l'activité photosynthétique.

• DART possède un certain nombre d'outils:

- séquence de simulations multiples avec des paramètres variables (direction solaire ou date, LAI,..). Ceci permet de créer des LUTs (Look Up Tables) de reflectance et de temperature de brillance.
- inversion d'images de télédétection spatiale, à partir des LUTs de réflectance.
- simulation de spectres de réflectance et de temperature de brillance.
- simulation de réflectance et temperature de brillance large bande pour des capteurs spatiaux.
- importation et gestion d'objets 3D naturels (e.g., mais, blé,.) et urbains (format vrl, obj, 3d)

• Le modèle DART possède de nombreux atouts.

1. Il est précis, grâce à une simulation précise du paysage et des mécanismes physiques (diffusions multiples, couplage Terre - Atmosphère, etc. Il a été validé avec des mesures (terrain et télédétection) et d'autres modèles (expériences RAMI 2001, 2003 et 2007). De plus, il possède un module de référence qui simule le transfert radiatif avec une méthode de Monte Carlo.
2. Il est robuste pour toute configuration expérimentale (direction du soleil et de visée, condition atmosphérique, type de paysage urbain ou naturel, altitude du capteur, résolution spatiale, etc.).
3. Il atteint le stade de logiciel professionnel sur les systèmes windows et linux.