Imaging spectroscopy of changing Earth's surface: a major step toward the quantitative monitoring of land degradation and desertification

Imaging spectroscopy makes direct identification of surface materials possible in a spatial context based on diagnostic visible and near-infrared properties. Advanced methodologies permit the deconvolution of complex surface signatures. It opens a number of possibilities for characterizing and monitoring mineralogical and/or biogeochemical surface properties and changes, particularly in the field of land desertification, where understanding of processes involve the quantitative description of the interplay between soils and vegetation components. To cite this article: P.C. Pinet et al., C. R. Geoscience 338 (2006).

RésuméL'analyse spectrale de la lumière solaire réfléchie par la surface terrestre, ou spectroscopie de réflectance, constitue l'une des plus importantes sources d'information à distance, en ce qui concerne les caractéristiques chimiques et minéralogiques des matériaux constitutifs des surfaces continentales. En effet, les spectres de réflectance dans le domaine visible–proche infrarouge des roches, sols et végétaux présentent des bandes d'absorption caractéristiques, qui permettent l'identification des constituants par l'analyse de la position en longueur d'onde, la forme et l'intensité des bandes d'absorption. L'apparition, au cours des années 1980, de nouveaux instruments, appelés spectromètres-imageurs ou capteurs hyperspectraux, a ouvert la possibilité de cartographier des surfaces à résolution spatiale élevée, tout en caractérisant chaque pixel par son spectre contigu et continu acquis à haute résolution spectrale (10 nm). L'information fournie par ces capteurs représente un apport sans précédent par rapport aux capacités des données multispectrales courantes (<10 canaux larges), car en s'appuyant sur des méthodes de déconvolution évoluées, elle permet d'accéder directement, depuis l'espace, à l'identification biogéochimique/minéralogique des surfaces observées. De ce fait, l'imagerie spectroscopique devrait connaître un essor rapide dans le domaine des sciences de la Terre et de l'environnement, notamment pour quantifier les changements liés au processus de désertification. Les débouchés actuels les plus intéressants de l'imagerie hyperspectrale du point de vue des applications géologiques et environnementales concernent, en particulier : (i) la cartographie minéralogique des surfaces continentales (roches ignées, minéralogie sédimentaire, exploration minière) ; (ii) la caractérisation géochimique des sols en relation avec les questions environnementales ; (iii) l'exploration biogéochimique des milieux côtiers et fluviatiles. Pour citer cet article : P.C. Pinet et al., C. R. Geoscience 338 (2006).