3.2. Signatures spectrales des surfaces naturelles
En télédétection, on a pris l'habitude de
caractériser les surfaces observées par sept signatures
différentes (Royer, 1991 cité par Bonn et Rochon, 1992):
- La signature par mesure de l'intensité du signal
émis ou réfléchi;
- La signature spectrale proprement dite, associée
à la couleur au sens large; - La signature spatiale exprimant la forme
des objets et leur arrangement;
- La signature angulaire, associée à l'anisotropie
de la surface et de l'atmosphère;
- La signature temporelle, associée aux modifications de
la surface comme la croissance de la végétation;
- La signature par polarisation du signal, appliquée
surtout dans le domaine du radar; et - La signature par la mesure de la phase
du signal, utilisée aussi dans le domaine du radar.
L'étude des signatures spectrales s'appuie sur celle
des termes du bilan d'énergie à la surface. La plupart des
observations faites dans le visible et le proche infrarouge utilisent le
phénomène de réflexion du rayonnement solaire par la
surface, alors que dans le domaine thermique et celui des
hyperfréquences passives, c'est le phénomène de
l'émission naturelle des surfaces qui domine.
3.2.1. Comportement spectral des sols
Le sol est un milieu hétérogène complexe.
Il comprend une phase solide, incluant des éléments
minéraux et organiques, une phase liquide et une phase gazeuse. La phase
minérale comprend la fraction sableuse, la fraction argileuse et la
fraction lmoneuse, la phase organique comprend l'humus et la matière
organique non décomposée. La fraction colloïdale du sol
comprend les argiles et les humus, souvent associés sous forme de
complexes argilohumiques qui agit sur la structure du sol. La phase aqueuse
comprend l'eau hygroscopique, l'eau capillaire (absorbable ou non) et l'eau de
gravité. La phase gazeuse comprend l'air interstitiel et la vapeur d'eau
(Bonn et Rochon, 1992).
Les méthodes de télédétection
visant à identifier les types de sols s'appuient sur les
caractéristiques spectrales du rayonnement réfléchi par
les sols. Selon Shockley et al. (1962) cité par (Bonn et
Rochon, 1992), une mesure de la réfectance à 1.4, 1.75, 1.94,
2.25, 4, 4.5 um devrait permettre une identification de la plupart des types de
sols. Cependant, selon Condit (1970) cité par (Bonn et Rochon, 1992),
les longueurs d'onde les plus appropriées sont 0.45, 0.54, 0.64, 0.74,
0.86 um.
La courbe de réflectance d'un sol nu présente,
contrairement à celle d'un végétal chlorophyllien, la
particularité d'être régulièrement croissante et
convexe dans la portion du spectre 0.4 à 1.3um (du visible jusqu'au
proche infrarouge). Elle présente à 1.45um, comme celle d'un
végétal chlorophyllien, une diminution importante, suivi d'une
augmentation vers 1.5um. Les sols nus ont une réflectance plus ou moins
forte suivant leurs état des surfaces, mais l'allure
générale de la courbe reste toujours la même. La
réflectance des sols diminue lorsque leur humidité augmente. Les
composants minéraux les plus facilement identifiables sont les ions
ferreux et ferriques. La présence de carbonate de calcium ou de gypse se
traduit par une augmentation de la réflectance dans le visible et le
proche infrarouge. En plus de la teneur en eau et de la composition
minérale, la rugosité et la teneur en matière organique
réduisent également la réflectance (CNT, 1998).
Khebour (2000) a montré que les spectres de
réflectance des sols diffère en fonction de la nature des
états de surfaces, les voiles éoliens se caractérisent par
une forte réflectance par rapport aux pellicules et/ou aux croûtes
de battence, alors que la roche calcaire se caractérise par une faible
réflectance (40%), ceci est attribué à l'effet
assombrissant crée par la patine qui recouvre la roche et aux blocs
calcaire avoisinants (ombres).
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