Evaluation of Vegetation Indices and a Modified Simple Ratio for Boreal Applications

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Abstract
Un ratio simple modifié (MSR) est proposé pour extraire les paramètres biophysiques des forêts boréales à l'aide de données de télédétection. Cet indice de végétation est formulé en fonction de l'évaluation de plusieurs indices de végétation dérivés de la combinaison de deux bandes spectrales, dont les suivants : indice de végétation par différence normalisée ou indice d'activité végétale (NDVI), ratio simple (SR), indice de végétation ajusté en fonction des sols (SAVI, SAVI1, SAVI2), indice de végétation par différence pondérée (WDVI), indice de végétation zonale (GEMI), indice de végétation non linéaire (NLI) et indice de végétation par différence renormalisée (RDVI). Le ratio simple modifié est une version améliorée des indices de végétation par différence renormalisée et sert à délimiter les relations de ces derniers avec les paramètres biophysiques. Tous les indices ont été obtenus à partir d'images acquises par le capteur thématique de Landsat-5 dans les bandes 3 (visible) et 4 (proche infrarouge) après correction des effets de l'atmosphère (à l'exception de l'indice de végétation zonale). De plus, ils ont été corrélés avec des données de terrain obtenues dans vingt peuplements de pins de Banks (Pinus Banksiana) et d'épinettes noires (Picea mariana) au cours de l'expérience BOREAS menée en 1994. Ces mesures comprennent l'indice de surface foliaire (LAI) et la fraction du rayonnement photosynthétiquement utilisable (FPAR) absorbée par le couvert forestier. Parmi ces indices de végétation, les indices SR, MSR et NDVI présentaient la meilleure corrélation avec les indices LAI et FPAR, tant au printemps qu'en été. Tous les autres indices ont donné de piètres résultats. Les indices NDVI et MSR peuvent être exprimés comme une fonction de SR. Des erreurs de mesure se produisent souvent avec les données de télédétection en raison des variations de l'angle zénithal du soleil, des effets de recouvrement partiel des pixels par des nuages, des caractéristiques de surface dissemblables, des variations de la topographie, ainsi que d'autres facteurs environnementaux. Ces erreurs entraînent généralement un accroissement ou une diminution simultanées des réflectances dans le rouge et le proche infrarouge; leurs effets peuvent être largement atténués en effectuant des rapports de bandes. Pour tous les autres indices impliquant des opérations mathématiques autres que des rapports de bandes, les erreurs peuvent être maintenues ou même amplifiées. Le principal problème que pose l'utilisation des indices de végétation obtenus à partir de données acquises dans les bandes rouges et infrarouges réside dans leur faible sensibilité aux conditions de végétation de l'étage dominant. Bien qu'un bon nombre des indices de végétation, tels que les indices SAVI, SAVI1 et SAVI2, soient développés afin de réduire au minimum les effets de l'arrière-plan sur l'extraction de l'information relative à la végétation, la sensibilité de ces indices aux changements de conditions de l'étage dominant est également réduite.