Le suivi de la reprise végétale sur un site de restauration s'appuie couramment sur un indice de végétation calculé à partir d'images satellitaires. Le choix le plus fréquent — l'indice de végétation par différence normalisée — présente en milieu semi-aride une limite qui affecte directement l'indicateur produit : sa valeur dépend en partie des propriétés du sol visible entre les plants.
Cette dépendance n'est pas un défaut de mise en œuvre mais une propriété du signal. Lorsque le couvert végétal occupe une fraction minoritaire du pixel, la réflectance mesurée résulte d'un mélange entre végétation et substrat. L'indice répond alors conjointement aux deux composantes.
1. Ce que mesure le NDVI et où il perd en précision
L'indice de végétation par différence normalisée combine les réflectances dans le rouge et le proche infrarouge. La végétation chlorophyllienne absorbe fortement dans le rouge et réfléchit fortement dans le proche infrarouge ; le contraste entre ces deux bandes constitue un descripteur robuste de l'activité photosynthétique, établi de longue date pour le suivi du couvert (Tucker, 1979).
Deux régimes limitent toutefois sa portée. Aux forts taux de recouvrement, l'indice sature : au-delà d'un certain indice foliaire, une augmentation de biomasse ne se traduit plus par une variation mesurable. Aux faibles taux de recouvrement, il devient sensible au fond pédologique : sols clairs et sols sombres produisent, pour un même couvert, des valeurs différentes. Ces deux comportements sont documentés dans les travaux d'analyse de la sensibilité des indices aux paramètres du couvert (Baret & Guyot, 1991).
La ligne des sols. Dans un plan rouge–proche infrarouge, les sols nus se répartissent le long d'une droite dont la position dépend de leur composition et de leur humidité. Le NDVI n'étant pas construit par rapport à cette droite, un déplacement le long de la ligne des sols se traduit par une variation d'indice, à couvert végétal constant. C'est précisément cette variation que les indices ajustés au sol cherchent à neutraliser.
2. Le facteur d'ajustement du SAVI
L'indice de végétation ajusté au sol introduit dans la formulation un terme correctif, généralement noté L, qui déplace l'origine du repère afin de rendre les isolignes de végétation approximativement parallèles à la ligne des sols. La correction est calibrée selon la densité du couvert : une valeur intermédiaire, de l'ordre de 0,5, correspond à un couvert moyen ; une valeur élevée convient aux couverts très clairsemés ; une valeur nulle ramène à la formulation du NDVI (Huete, 1988).
Ce paramètre constitue une hypothèse sur le couvert, ce qui introduit une difficulté opérationnelle : sur un site en cours de restauration, la densité évolue précisément entre le début et la fin du suivi. Fixer L une fois pour toutes revient à appliquer une correction adaptée à un état intermédiaire, plus approximative aux extrémités de la série.
3. MSAVI : un ajustement calculé par pixel
La formulation modifiée résout cette difficulté en déterminant le terme d'ajustement de manière analytique, à partir des réflectances observées, plutôt qu'en le fixant a priori. La correction s'adapte ainsi localement à la densité du couvert, ce qui la rend mieux adaptée aux surfaces hétérogènes et aux séries couvrant une évolution importante du recouvrement (Qi et al., 1994).
En contrepartie, l'indice résultant n'a pas de paramètre explicite à documenter, ce qui rend l'interprétation de ses valeurs absolues moins directe. Il se prête bien à une lecture relative — évolution dans le temps, comparaison entre parcelles — moins bien à une comparaison avec des seuils issus de la littérature.
4. Les autres formulations disponibles
- Indice optimisé. Une valeur d'ajustement plus faible, de l'ordre de 0,16, a été proposée à partir d'une optimisation portant sur des couverts agricoles ; elle offre un compromis stable sans nécessiter d'hypothèse forte sur la densité (Rondeaux et al., 1996).
- Indices à forte biomasse. Pour des couverts denses, où la saturation constitue le problème dominant plutôt que l'effet du sol, des formulations à deux bandes conçues pour améliorer la linéarité aux valeurs élevées sont plus adaptées (Jiang et al., 2008).
- Indices d'humidité et de sol nu. Lorsque la question porte sur l'état du substrat lui-même — croûte, érosion, mise à nu — des indices dédiés apportent une information complémentaire que les indices de végétation ne fournissent pas.
5. Conséquences pour un indicateur de suivi
Le choix de l'indice n'est pas un paramètre technique sans portée : il détermine la valeur de l'indicateur rapporté et sa comparabilité. Trois conséquences pratiques en découlent.
- 1Fixer l'indice dans le protocole. Une série constituée de valeurs issues d'indices différents n'est pas interprétable. Le choix doit précéder la collecte et figurer dans la fiche de l'indicateur, au même titre que la source d'image et la fenêtre temporelle.
- 2Documenter le paramètre d'ajustement. Lorsqu'un facteur L est fixé, sa valeur et sa justification font partie de la définition de l'indicateur.
- 3Calibrer sur des observations de terrain. La relation entre valeur d'indice et taux de recouvrement réel varie avec le type de sol et de couvert. Quelques placettes mesurées permettent d'établir cette correspondance localement et de convertir un indice en grandeur interprétable par un partenaire.
- Correction atmosphérique. Les indices ajustés au sol raisonnent sur des réflectances de surface. L'usage de produits non corrigés introduit une variabilité entre dates qui se confond avec le signal de végétation.
- Géométrie d'acquisition. Angles solaire et de visée modifient la réflectance apparente. Le recours à des dates de même période annuelle limite cet effet.
- Taille des parcelles. Sur des placettes de restauration de faible superficie, la résolution de 10 à 20 mètres génère des pixels mixtes ; l'indicateur mesure alors autant l'environnement immédiat que la parcelle elle-même.
Points essentiels
- Sur couvert clairsemé, le NDVI répond en partie à la brillance du sol
- Le SAVI neutralise cette contribution au moyen d'un facteur d'ajustement à documenter
- Le MSAVI détermine cet ajustement par pixel, utile quand le couvert évolue fortement
- Le choix de l'indice conditionne la comparabilité entre sites et entre saisons
- Une calibration sur quelques placettes rend l'indice interprétable par un partenaire
Un indicateur de restauration fondé sur un indice de végétation n'est pas une mesure neutre du couvert : il résulte d'un choix méthodologique dont les hypothèses doivent être explicites. Documenter ce choix relève de la même exigence que documenter un protocole d'enquête.
Références
- Baret, F., & Guyot, G. (1991). Potentials and limits of vegetation indices for LAI and APAR assessment. Remote Sensing of Environment, 35(2–3), 161–173. doi.org/10.1016/0034-4257(91)90009-U
- Huete, A. R. (1988). A soil-adjusted vegetation index (SAVI). Remote Sensing of Environment, 25(3), 295–309. doi.org/10.1016/0034-4257(88)90106-X
- Jiang, Z., Huete, A. R., Didan, K., & Miura, T. (2008). Development of a two-band enhanced vegetation index without a blue band. Remote Sensing of Environment, 112(10), 3833–3845. doi.org/10.1016/j.rse.2008.06.006
- Qi, J., Chehbouni, A., Huete, A. R., Kerr, Y. H., & Sorooshian, S. (1994). A modified soil adjusted vegetation index. Remote Sensing of Environment, 48(2), 119–126. doi.org/10.1016/0034-4257(94)90134-1
- Rondeaux, G., Steven, M., & Baret, F. (1996). Optimization of soil-adjusted vegetation indices. Remote Sensing of Environment, 55(2), 95–107. doi.org/10.1016/0034-4257(95)00186-7
- Tucker, C. J. (1979). Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation. Remote Sensing of Environment, 8(2), 127–150. doi.org/10.1016/0034-4257(79)90013-0
Merveille Aganze Sami
Conseillère MEL & Gestion de Bases de Données. Plus de 9 ans d'expérience en suivi-évaluation, SIG et digitalisation auprès d'organisations internationales (GIZ, Enabel) en RD Congo.
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