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La détection à distance de la fluorescence des feuilles peut être réalisée à l'aide d'une impulsion laser 
intense comme excitation et d'un photomultiplicateur rapide en détection. Plusieurs instruments du type LEDAR 
(LIght Détection And Ranging) utilisant ce principe ont déjà été réalisés, dont certains sont opérationnels depuis 
un avion (Hoge and Swift 1981, Zimmermann and Günther 1986). Mais ces instruments ne peuvent pas donner 
d'indications précises sur les variations du rendement quantique de fluorescence, car sa détermination demande 
une calibration par rapport à des paramètres comme la distance d'opération, la concentration des feuilles en 
chlorophylle, la densité ou la structure du couvert végétal qui sont difficilement maîtrisables dans des conditions 
de télédétection. 
Il existe une méthode pour contourner ces difficultés, c’est la mesure de la durée de vie de 
fluorescence. En effet, dans un grand nombre de situations expérimentales, la durée de vie moyenne et le 
rendement quantique de fluorescence restent pratiquement proportionnels (Moya et al. 1986, Goulas 1992). Or la 
durée de vie de fluorescence, qui représente la durée moyenne de l'émission de fluorescence après une impulsion 
d'excitation infiniment brève, n'est pas affecté par les variabilité des conditions expérimentales de la 
télédétection. Ce paramètre apparaît donc bien placé pour obtenir à distance une caractérisation de l'état de la 
végétation (Moya et al. 1988). 
Nous avons réalisé au Laboratoire d'Utilisation du Rayonnement Electromagnétique (LURE, Orsay, 
France) un prototype d'instrument pour mesurer directement sur une canopée la durée de vie moyenne de la 
fluorescence chlorophyllienne. Nous présentons ici les principales caractéristiques de cet instrument et les 
premiers résultats obtenus. 
2 - PRINCIPE DE MESURE 
L'absorption de l'énergie lumineuse incidente entraîne la formation d'états électroniques excités des molécules de 
pigments, qui sont généralement instables. Pour une fraction de ceux-ci, le retour à l'état fondamental 
s'accompagne de l'émission d'un photon de fluorescence. L'intensité de fluorescence émise est alors 
proportionnelle à la concentration d’états excités. Après l’impulsion lumineuse d'excitation, cette intensité de 
fluorescence F(t) suit généralement une loi qui peut être modélisée par une somme d'exponentielles. 
Il est généralement admis que le déclin de fluorescence F(t) de la chlorophylle in vivo est bien modélisé par une 
somme de quatre exponentielles (Hodges and Moya 1986). 
L'enregistrement du déclin de fluorescence F(t) permet la détermination des paramètres du modèle Ai et Xj, et de 
la durée de vie moyenne x, définie par 
Dans la pratique, la durée de l'impulsion d'excitation, ainsi que le temps de réponse de l'électronique de mesure, 
sont de l'ordre de grandeur des constantes de temps Xj. II faut alors considérer que la fonction de fluorescence 
enregistrée F e (t) est le produit de convolution de F(t) avec une fonction I(t), obtenue en enregistrant la diffusion 
élastique au lieu de la fluorescence. 
Le calcul des paramètres Ai et xi est fait de manière itérative, selon l’algorithme de Marquardt (Marquardt 1963) 
en minimisant la différence entre Fe(t) et la fonction de fluorescence recalculée Fc(t) (Nash 1990): 
Dans le cas d'un couvert végétal, la fonction de fluorescence enregistrée par la détecteur doit être considérée 
comme la somme pondérée des déclins de fluorescence de chaque plan foliaire atteint par l'impulsion laser. Le 
temps de parcours de la lumière entre les différents plans foliaires introduit des retards entre les différentes 
contributions du flux lumineux renvoyé. Ceux-ci sont décalés entre eux d'une quantité t=2d/c où d est la distance 
F(t) = X A i ex P(^) 
G) 
( 2 ) 
F e (t) = F(t)0I(t) 
(3) 
FcO) = ( X A i ex P(^)) ® J (t) 
(4)