Petite histoire de la deuxième bande SWIR de Sentinel-2

Sentinel-2 a deux bandes dans le moyen infrarouge, la bande 11 dite SWIR1 (centrée à 1,6 µm) et la bande 12 dite SWIR2 (centrée à 2,2 µm). Mais pourquoi deux bandes SWIR ?

 

Le "Mission Requirements Document" (MRD) est un document central dans la définition d'une mission spatiale car il décrit les besoins auxquels la mission doit répondre. Les besoins identifiés servent ensuite à définir les caractéristiques techniques de la mission (orbite, capteur, etc.). Dans le cas de Sentinel-2, le MRD publié en 2004 et révisé à la marge en 2010 [1] fournit notamment les justifications nécessaires pour le choix des bandes spectrales. En particulier, la bande SWIR2 a été justifiée par trois arguments:

  • "Improved assessment of Mediterranean vegetation conditions, as underlined in the GEOLAND Requirements on EO Space & Ground Segment [RD-10].
  • Distinction of clay soils for the monitoring of soil erosion [RD-28].
  • Distinction between live biomass, dead biomass and soil [RD-29], e.g. for burn scars mapping."

Voici les références utilisées :

  • RD-10 Geoland requirements on EO Space & Ground Segment, issued by the Geoland Executive Board Members, 10/02/2006, http://www.gmes-geoland.info
  • RD-28 Drake, N. A., Mackin, S., Settle, J. J., 1999. Mapping Vegetation, Soils, and Geology in Semiarid Shrublands Using Spectral Matching and Mixture Modeling of SWIR AVIRIS Imagery. Remote Sensing of Environment, Volume 68, Issue 1, April 1999, Pages 12-25.
  • RD-29 Mougenot et al., 2000. Applications of VEGETATION data to resource management in arid and semi-arid rangelands. SPOT-VEGETATION Workshop.

Je n'ai pas réussi à retrouver le contenu de la référence RD-10. Voici à quoi ressemble actuellement la page web indiquée :

La deuxième référence RD-28 porte sur la cartographie de la géologie de surface, ce qui parait assez marginale pour la mission Sentinel-2 (la revisite de 5 jours n'étant pas critique pour les cartes géologiques !). La troisième référence RD-29 renvoie à un travail mené par ... tiens tiens, un chercheur du Cesbio, Bernard Mougenot ! Cet article montre des spectres de différents couverts obtenus par des mesures in situ allant jusqu'à 2.2 µm au Mexique près de la frontière avec les Etats-Unis. Ces mesures indiquent en effet que les spectres 'Green' (une végétation verte) et 'Brown' (sénescente) divergent à 2.2 µm alors qu'il sont proches à 1.6 µm (la bande SWIR1 de Sentinel-2).

 

Fig 6 d'après Mougenot et al. 2000 (RD-29). Reflectances mesurées in situ de différents couvert (sol, végétation brune, verte et grise)

Dix-huit ans plus tard, en hommage à la référence RD-29 voici la comparaison de la bande SWIR1 et SWIR2 d'une image Sentinel-2 au dessus du même site "Zapata" (31°14'09.0"N 110°15'49.0"W) où furent mesurées les spectres présentés ci-dessus avec un radiomètre Exotech !

 

Sentinel-2 le 04 Juillet 2018 (centré sur le point 31°14'09.0"N 110°15'49.0"W)

 

On voit en effet des différences, par exemple des zones plus sombres en SWIR2 : un peu de végétation "verte" ? Je pense que je vais aller demander à Dr Mougenot :)

 

PS. Un autre argument (et pas des moindres) pour la bande SWIR2 de Sentinel-2 est d'assurer une continuité avec les capteurs Landsat TM/ETM+ qui sont dotés d'une bande à 2,2 µm aussi. Vous pouvez consulter les archives de Landsat si RD-29 ne vous suffit pas !

Comparison of Landsat and Sentinel-2 spectral bands. Credit: NASA.

 

Références

[1] ESA Sentinel-2 Team (2010) GMES Sentinel-2 Mission Requirements Document, final version http://esamultimedia.esa.int/docs/GMES/Sentinel-2_MRD.pdf

[2] Texte intégral: http://www.spot-vegetation.com/pages/vgtprep/vgt2000/begue.pdf

 

Posted under: CESBIO, En Français, In-situ, Sentinel-2

7 comments

  • JF Dejoux on 21/07/2018 at 11:01 said:

    Merci Simon, encore un passionnant article de vulgarisation. Bernard, on va avoir pas mal de questions à te poser, dans les prochains mois !

    • Simon Gascoin on 21/07/2018 at 17:39 said:

      Merci Arnaud, cependant il semble que la Wayback Machine n'a pas archivé les documents PDF publiés sur ce site. As-tu trouvé des infos ?

      • Arnaud on 23/07/2018 at 08:36 said:

        Effectivement, les documents PDF n'ont pas été archivés ! A partir du nom de fichier, on peut en retrouver certains mais pas tous -:|

  • Yann Kerr on 22/07/2018 at 07:51 said:

    Merci et Bravo à Bernard. En fait cette manip a découlé d'un projet NASA EOS IDS selectionné en 88 (old, very old) en collaboration L'Université d'Arizona et l'USDA et avec l'INRA et le CIRAD. On regardait l'influence du sur-paturage (Overgrazing) à la frontière US Mexique en collaboration avec nos collègues Mexicains 'Salsa la bien nommée). On a ainsi fait des campagnes dans cette zone (auxquelles ont participé notamment Gilles, Ghani, Patrick, Bernard, Gérard, JP Lagouarde, votre serviteur et d'autres... et d'éminents collègues, Goodrich, Gupta, Sorooshian, Moran, Qi, etc ..) Il y a eu un beau numéro spécial de JoH, un film (Pioneers of Gaia dispo sur demande)etc...
    Quant au SWIR 2 ce n'était pas neuf déjà à l'époque (Cf travaux de Guyot et al, Baret et al Huete et al, etc... si ma mémoire est bonne)

  • Bernard Mougenot on 30/07/2018 at 17:46 said:

    Merci Olivier et à tous, mais il ne faut pas exagérer... je rejoins ton argument Landsat TM ainsi que les précisions "canal historique" de Yann, j'ajouterai que le centre AGRHYMET de Niamey au Niger était également impliqué pour cette manip SPOT4/VEGETATION, le graph est de Jiago Qi!

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