On the coupling of backscatter models with tree growth models : part 1 : a realistic description of the canopy using the AMAP tree growth model

Theoretical modelling of the forest backscatter, based on the radiative transfer theory (RT), is a powerful tool towards the development of quantitative forest applications such as biomass retrieval. One of the actual major limitations of RT modelling is the difficulty to obtain such a detailed canopy description. Even though classical forest parameters such as canopy height, trunk diameter and density can be quite easily obtained from field measurements or allometric equations, most of the crown pamareters are very difficult to measure or estimate. To this aim, we propose in this paper a new description tool based on an architectural tree growth model called AMAP. For a given species, the model must be calibrated at few growth stages, using statistical laws or Markov's processes. Then, for a given growth stage, the model is used for 3D architectural simulation. From there, a specific interface software called AMAP2SAR was developped allowing to extract the required RT geometric parameters from the architectural file. It allows to split vertically the canopy in n layers, based on relevant criterias describing the vertical variability of the cover. We first present the validation of the extracted parameters for Austrian pine plantations, by comparing them with in situ measurements. Then, we emphasis on the possibility to describe entirely the canopy in a very flexible and detailed way, depending on the characteristics of the theoretical models that will use the parameters as inputs. / Les modèles théoriques basés sur la théorie du transfert radiatif (RT) et simulant la rétrodiffusion radar, sont de puissants outils pour le développement d'applications forestières quantitatives comme l'estimation de la biomasse. Actuellement, une des limitations majeure pour les modèles RT est la difficulté d'obtenir une description détaillée du couvert forestier. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser des nouvelles approches de description du couvert forestier. Dans ce but, nous proposons un nouvel outil de description appelé AMAP, basé sur la modélisation architecturale de la croissance des arbres. Pour une espèce, le modèle est paramétré pour plusieurs étapes de croissance par des lois statistiques ou des processus Markovien et permet de simulé des arbres 3D réalistes. A partir de là une interface spécifique appelé AMAP2SAR a été développée permettant d'extraire les paramètres géométriques servant d'intrans au modèle RT à partir des fichiers résultats. Ainsi, les statistiques de 1er ordre et les histogrammes sont calculées pour chaque couche pour : le rayon, la longueur, l'orientation et la densité des différents ordres de branches (primaire, secondaire,...) etc jusqu'aux aiguilles. Nous présentons dans un premier temps la validation des paramètres extraits pour des plantations de pins noirs d'Autriche comparés au paramètres issus des mesures in situ. A partir de là, nous mettons l'accent sur les possibilités de décrire de manière détaillée et souple le couvert en fonction des exigences des modèles théoriques qui utilisent les paramètres en entrée.