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Développement d’une approche adaptative pour l’estimation des composantes de la texture du sol et son contenu en matière organique par spectroscopie visible-proche infrarouge.

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Hmaissia, Amal (2019). Développement d’une approche adaptative pour l’estimation des composantes de la texture du sol et son contenu en matière organique par spectroscopie visible-proche infrarouge. Mémoire. Québec, Maîtrise en sciences de l'eau, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 127 p.

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Résumé

Le suivi continu de la qualité du sol représente un défi dans l’activité agricole. Pour subvenir à ce besoin, les scientifiques tentent à développer une méthode rapide et peu coûteuse de caractérisation des propriétés du sol. Ainsi, en se reposant sur la réponse spectrale du sol, la spectroscopie est devenue une méthode prometteuse pour quantifier ses paramètres. Cependant, la performance de cette méthode dépend de plusieurs facteurs comme l’humidité du sol. La présente étude vise à étudier quantitativement et qualitativement l’effet de la teneur en eau sur l’estimation des teneurs en argile, sable et matière organique par spectroscopie afin de développer une approche adaptative servant à leur estimation. Des mesures de réflectance au laboratoire sur 68 échantillons du sol ont été réalisées en variant la teneur en eau pour chaque échantillon. La classification des spectres selon le niveau de la teneur en eau (C1 : entre 0-10 %, C2 : entre 10-19 % et C3 : supérieure à 19 %) a permis une comparaison entre des modèles établis à partir de toute la base de données spectrales et ceux établis à partir des spectres de chaque classe ainsi qu’une deuxième comparaison inter classes des modèles d’estimation des propriétés étudiées. Après classification des spectres selon la teneur en eau des échantillons, la précision de l’estimation de la teneur en argile a été améliorée pour les classes C1 et C3 alors que pour la teneur en matière organique, l’amélioration de la précision des modèles a été observée chez les classes C1 et C2. Quant à la teneur en sable, seule la classe C3 présentait une meilleure performance après classification des spectres. Pour ce qui est comparaison inter classes, les échantillons les plus secs ont permis l’estimation la plus précise de la teneur en argile (R² = 0.76 et RPD = 2.09), contrairement à la teneur en sable où les échantillons les plus humides permettent la meilleure estimation de cette propriété (R² = 0.81 et RPD = 1.86). Pour la teneur en matière organique les échantillons appartenant à la classe C2 présentent le modèle le plus précis (R2 = 0.81 et RPD = 2.30). L’étude de l’effet de la teneur en eau permettra de savoir si l’élimination de son influence sur les spectres améliorera ou non la précision d’estimation des variables texturale et organique du sol. Ainsi, les niveaux d’humidité du sol ayant un impact important sur la détermination des propriétés en question seront identifiés.

Abstract

Continuous monitoring of soil quality is a challenge in agricultural activity. To achieve this need, scientists are trying to develop quick and inexpensive methods of characterizing soil properties. Thus, relying on the spectral response of the soil, spectroscopy has become a promising method for quantifying its parameters. However, this method remains sensitive to several factors such as soil moisture. The present study aims to study quantitatively and qualitatively the effect of water content on the estimation of clay, sand and organic matter content by spectroscopy in order to develop an adaptive approach for their estimation. Reflectance measurements in the laboratory on 68 soil samples were performed by varying the water content for each sample. The classification of the spectra according to the level of the water content (C1: between 0-10%, C2: between 10-19% and C3: greater than 19%) allowed a comparison between models established from the whole spectral database and those established from the spectra of each class as well as a second inter-class comparison of the models of estimation of the studied properties. After classification of the spectra according to the water content of the samples, the precision of the estimation of the clay content has been improved for classes C1 and C3 whereas for the organic matter content, the improvement of the precision of the models was observed in classes C1 and C2. As for the sand content, only class C3 presented a better performance after classification of the spectra. For inter-class comparison, the driest samples allowed the most precise estimation of the clay content (R2 = 0.76 and RPD = 2.09), unlike the sand content where the wettest samples allow the best estimation of this property (R2 = 0.81 and RPD = 1.86). For the organic matter content, samples belonging to class C2 present the most precise model (R2 = 0.81 and RPD = 2.30). The study of the effect of the water content will make it possible to know whether the elimination of its influence on the spectra will improve or not the precision of estimation of the textural and organic variables of the soil. Thus, the soil moisture levels having a significant impact on the determination of the properties in question will be identified.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Chokmani, Karem
Co-directeurs de mémoire/thèse: Cambouris, Athyna
Mots-clés libres: spectroscopie; effet de la teneur en eau; approche adaptative; estimation des teneurs en argile; sable et matière organique; spectroscopy; effect of water content; adaptive approach; estimation of clay; sand and organic matter content
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 16 sept. 2020 14:49
Dernière modification: 25 sept. 2020 14:58
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/10365

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