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Les produits L2 issus de la chaine Maja font régulièrement l'objet d'une évaluation de leur qualité, que ce soit de la détection des nuages, de l'estimation des épaisseurs optiques ou de l'estimation de la réflectance de surface. Si la validation des masques de nuages repose essentiellement sur la fastidieuse création de jeux de contrôles (manuels ou semi-automatiques), l'estimation des propriétés optiques de l'atmosphère peut s'appuyer sur des mesures au sol réalisées avec un photomètre.

Les photomètres utilisés en sciences de l'environnement permettent la mesure directionnelle du rayonnement solaire direct et diffus dans les domaines du visible au proche infrarouge, avec un échantillonnage spectral courant de 9 à 12 bandes. On peut ainsi déduire de ces mesures des propriétés de l'atmosphère telles que l'épaisseur optique, la distribution en taille des aérosols, l'indice de réfraction ou encore le contenu en vapeur d'eau. C'est précisément l'objet du réseau AERONET (AErosol RObotic NETwork) qui s'appuie sur l'instrumentation développée par la société Française CIMEL. Il est ainsi possible de valider les épaisseurs optiques issues de Maja directement à partir de la mesure.

La station ROSAS de La Crau

Pour aller encore plus loin, le CNES a mis au point dès 1997 un protocole utilisant un photomètre pour non seulement réaliser des mesures angulaires et spectrales du rayonnement incident, mais aussi du rayonnement réfléchi par la surface. Il est ainsi possible après traitement d'en déduire la réflectance bi-directionnelle de la surface du site de mesure, et ainsi valider les produits de réflectance de surface issus de MAJA. Le premier site déployé par le CNES en 1997 se situe à La Crau (sud de la France), et a été complété en 2017 par une autre station ROSAS à Gobabeb (Namibie), en coopération avec l'ESA et le NPL. Les deux sites présentent une couverture terrestre extrêmement homogène, avec des cailloux et de l'herbe rase pour La Crau, et du sable désertique aride à Gobabeb, et la variabilité tant intra qu'inter-annuelle de l'état de surface reste faible. Ils se prêtent donc parfaitement à la calibration d'instruments et à la validation de produits L2.

 

Résultats de validation des produits MAJA Sentinel-2 sur La Crau (en bleu S2A, en rouge S2B)

Les deux sites de La Crau et de Gobabeb ont néanmoins l'inconvénient de cantonner la validation à des cas de figures plutôt idéaux. En pratique, il faudrait aussi être capable d'évaluer les performances de Maja sur des couverts végétalisés, et surtout sur des zones hétérogènes, la chaine incluant la correction des effets d'environnement. Notre projet est donc d'installer un dispositif ROSAS sur la zone agricole de la ferme de Lamothe à Lamasquère, site de mesures pérenne du CESBIO maintenu dans le cadre de l'Observatoire Spatial Régional Sud-Ouest. Située à quelques kilomètres au sud-ouest de Toulouse, cette parcelle d'environ 24ha suit une rotation de culture alternant maïs, blé d'hiver et culture intermédiaire. Elle est bordée à l'est comme à l'ouest par des zones boisées, qui nous promettent de beaux effets d'environnement.

Site ROSAS à Lamasquère

Suivant le dispositif ROSAS du CNES, le CESBIO s'est doté d'un nouveau photomètre CIMEL CE318-TU12 qui sera installé au sommet d'un mât de 10 mètres sur le site indiqué en rouge et jaune sur la carte. Équipée de son propre datalogger et de panneaux solaires, la station transmettra directement les mesures au CNES par 4G. Le traitement et la distribution des données sera assuré par le CNES dans le cadre de ROSAS.

A ce stade (mars 2020), nous avons réceptionné l'instrumentation ainsi que le mât, juste avant le confinement dû au virus. La mise en place du mât aura lieu après la récolte du blé d'hiver, sans doute en août prochain après la fin de la culture de blé actuelle. S'en suivra l'installation du CIMEL et le test de l'ensemble de la chaine, avec de premiers jeux de données disponibles en fin d'année. Les données devraient ensuite être insérées dans le réseau RadCalNet. Bien évidemment, faire fonctionner une telle station sur un site agricole ne sera pas une sinécure. Il faudra tenir compte du calendrier des cultures, faire avec les passages du tracteur et l'irrigation du mais une année sur deux. Il est également très probable que le site ne soit pas uniforme toute l'année. Bref, c'est de la recherche.

Affaire à suivre !

Le mat a été livré le 13 mars dernier. Merci à l'équipe de la ferme de Lamothe pour son aide dans la manutention de ce beau bébé de 10 mètres !

 

One thought on “Bientôt une nouvelle station ROSAS de mesure de réflectance bi-directionnelle à Lamasquère

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