Supplément - Indices de végétation (2/3)
L'indice de végétation par différence normalisée (NDVI)
Voyons ce à quoi ressemble le NDVI calculé à partir d'une image satellitaire. Cette image de la région du nord-Ouest du Péloponnèse (en Grèce) fut acquise par l'instrument Landsat TM avec une résolution spatiale de 30 m.
Source: NASA.
L'image de gauche est une composition en vraies couleurs (les bandes rouge, verte et bleue du capteur sont associées aux couleurs rouge, verte et bleue de l'écran). Les champs cultivés apparaissent donc en vert. Les nuances de vert diffèrent selon les champs et indiquent qu'il s'agit de cultures différentes ou de cultures à différents stades de croissance. Les sols nus apparaissent en brun. L'image du milieu est une composition 'infrarouge fausses couleurs' (les bandes proche infrarouge, rouge et verte du capteur sont associées aux couleurs rouge, verte et bleue de l'écran). Ici, la végétation est représentée par des hautes valeurs dans le proche infrarouge, qui apparaît en rouge sur l'image. Les sols nus apparaissent en cyan, parce qu'ils ne possèdent pas de végétation qui leur donnerait une couleur rouge à l'écran. L'image de droite est le calcul du NDVI pour chaque pixel de l'image. Les pixels sombres indiquent un faible NDVI, les pixels clairs un NDVI élevé et les pixels gris sont synonymes de NDVI moyens.
L'indice de teneur en eau par différence normalisée (NDWI)
Suivant le même principe que le NDVI, l'indice de teneur en eau par différence normalisée ('Normalised Difference Water Index', NDWI) utilise la bande proche infrarouge et une bande de l'infrarouge à courtes longueurs d'onde ('short-wave infrared', SWIR)(Gao, 1996). Au lieu de la bande rouge, où la réflectance est affectée par la chlorophylle, le NDWI utilise une bande de l'infrarouge à courtes longueurs d'onde (entre 1500 et 1750 nm), où l'eau possède un pic d'absorption. La bande du proche infrarouge ('near-infrared', NIR) est la même que celle du NDVI car l'eau n'absorbe pas dans cette région du spectre électromagnétique.
L'indice NDWI se calcule selon l'équation suivante:
Voyons ce à quoi ressemble le NDWI calculé à partir de la même image satellitaire Nord-Ouest du Péloponnèse:
Source: NASA.
L'image en noir et blanc, à droite, correspond au calcul du NDWI pour chaque pixel de l'image. Comme avec l'image du NDVI, les pixels sombres correspondent aux valeurs les plus faibles et les pixels clairs aux valeurs les plus élevées. Il faut remarquer que la mer (dans le coin gauche de l'image) a des valeurs élevées alors que pour le NDVI elle apparaissait en tons sombres. On peut constater que les parcelles agricoles ont toutes des valeurs élevées de NDWI, ce qui suggère qu'elles sont correctement irriguées. Les champs non cultivés (sols nus) apparaissent en noir, ce qui indique qu'ils sont les plus secs puisqu'ils ne reçoivent pas d'irrigation.
Problèmes liées à d'autres contributions au signal spectral
L'étude de la végétation par les indices de végétation doit tenir compte du type de couvert végétal. Quand le couvert végétal est épais et dense, que du ciel on ne voit que les canopées des arbres, le signal enregistré provient de l'énergie réfléchie par le sommet de la canopée. Par contre, quand le couvert végétal n'est pas fermé, certaines zones situées sous la canopée sont visibles. Dans ce cas, la proportion du signal enregistré qui provient réellement de la végétation est égale à la proportion du couvert végétal. Si la végétation couvre 60% d'une surface, alors 60% du signal est constitué de lumière réfléchie par la végétation et 40% du signal provient du reste, c'est-à-dire de toutes les surfaces non couvertes par des canopées.
Si la surface du sol est couverte par un autre type de végétation, le signal global aura toujours une signature spectrale typique de végétation mais il apportera de l'information sur deux types de végétation, situéés à deux hauteurs différentes. Lorsque le sol nu sous la canopée contribue au signal, le signal global sera un mélange des deux signaux, qui sont très différents.
