Mehrez Zribi, Nicolas Baghdadi, Hassan Bazzi, Hatem Belhouchette, Ibrahim Fayad, Valérie Demarez, Territoires, Environnement, Télédétection et Information Spatiale (UMR TETIS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM), Fonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens (UMR SYSTEM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
International audience; In the context of monitoring and assessment of water consumption in the agricultural sector, the objective of this study is to build an operational approach capable of detecting irrigation events at plot scale in a near real-time scenario using Sentinel-1 (S1) data. The proposed approach is a decision tree-based method relying on the change detection in the S1 backscattering coefficients at plot scale. First, the behavior of the S1 backscattering coefficients following irrigation events has been analyzed at plot scale over three study sites located in Montpellier (southeast France), Tarbes (southwest France), and Catalonia (northeast Spain). To eliminate the uncertainty between rainfall and irrigation, the S1 synthetic aperture radar (SAR) signal and the soil moisture estimations at grid scale (10 km × 10 km) have been used. Then, a tree-like approach has been constructed to detect irrigation events at each S1 date considering additional filters to reduce ambiguities due to vegetation development linked to the growth cycle of different crops types as well as the soil surface roughness. To enhance the detection of irrigation events, a filter using the normalized differential vegetation index (NDVI) obtained from Sentinel-2 optical images has been proposed. Over the three study sites, the proposed method was applied on all possible S1 acquisitions in ascending and descending modes. The results show that 84.8% of the irrigation events occurring over agricultural plots in Montpellier have been correctly detected using the proposed method. Over the Catalonian site, the use of the ascending and descending SAR acquisition modes shows that 90.2% of the non-irrigated plots encountered no detected irrigation events whereas 72.4% of the irrigated plots had one and more detected irrigation events. Results over Catalonia also show that the proposed method allows the discrimination between irrigated and non-irrigated plots with an overall accuracy of 85.9%. In Tarbes, the analysis shows that irrigation events could still be detected even in the presence of abundant rainfall events during the summer season where two and more irrigation events have been detected for 90% of the irrigated plots. The novelty of the proposed method resides in building an effective unsupervised tool for near real-time detection of irrigation events at plot scale independent of the studied geographical context.