Applications de la télédétection par satellite dans l’agriculture

Introduction

Aussi incroyable que cela puisse paraître, l’agriculture – le secteur le plus traditionnel et le plus ancien de l’activité humaine – est l’un des principaux clients et consommateurs de toute la gamme de services complémentaires de télédétection terrestre, y compris les technologies de surveillance de l’espace et les appareils sans pilote ou drones. Que cela nous plaise ou non, les progrès de la technologie ne s’arrêtent pas. Chacun devrait donc saisir l’occasion et commencer à les utiliser dans sa région.

La surveillance aérospatiale combinée comporte quatre éléments principaux :

• détection de surface
• enquête multispectrale sur les terres agricoles
• contrôle quotidien garanti
• la surveillance des systèmes de traitement des données.

Il ne faut pas oublier qu’il ne s’agit pas seulement de prendre des clichés à la volée, mais d’aller au-delà de la portée de l’œil humain, en accédant à des informations dans le domaine de l’infrarouge. Le monde semble très différent à ces longueurs d’onde. Les humains ne sont que légèrement sensibles à ces rayons, qu’ils ressentent comme des vagues de chaleur, mais rien de plus. Les satellites, en revanche, les interprètent avec précision et construisent de magnifiques images qui révèlent les secrets invisibles de la nature. L’état réel des cultures devient évident à l’aide des indices de végétation, notamment l’indice de végétation par différence normalisée (NDVI).

Il ne fait aucun doute qu’il s’agit d’un système très complexe et sophistiqué qui repose sur des efforts intégrés de plusieurs côtés : les satellites prennent des photos des champs et des terres, puis des professionnels analysent ces images, les comparent avec la situation locale et tirent des conclusions à partir desquelles des bases de données sont compilées.

Pourquoi tout cela est-il soudainement devenu nécessaire à l’agriculture ?

Dans le passé, les cultures étaient pratiquées sans aucune technologie spatiale. Toutefois, avec le développement et la mise en œuvre de l’agriculture de précision, la gamme d’informations utiles s’est considérablement élargie. Une fois les informations reçues de la télésurveillance, l’agriculture de précision utilise les données pour l’application différenciée d’engrais, la protection des plantes, l’irrigation dosée, le contrôle des cultures et des rendements, et bien d’autres activités agricoles qui, au final, permettent d’économiser des ressources et de réduire les coûts en contribuant à augmenter les rendements.

Si nous prenons l’exemple de l’analyse multispectrale, elle nous permet de déterminer l’état des plantes et donc de détecter les zones à problèmes : dans certains cas, la détresse des cultures peut être causée par un compactage excessif du sol, l’érosion ou le dessèchement, dans d’autres cas, l’effet négatif est dû à un déséquilibre de l’apport en nutriments. Cette technologie de sondage nous permet également de prévoir le rendement des cultures.

Aspects techniques du suivi des cultures

Un grand nombre de satellites de télédétection sont actuellement en orbite autour de la terre. La résolution de ces données est très différente. Par exemple, les satellites de la NASA et de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration des États-Unis) ont une résolution d’un kilomètre à 250 mètres. Vous pouvez consulter le site de la NASA https://earthobservatory.nasa.gov/ pour plus d’informations. Le principal avantage de ce type d’imagerie est qu’il couvre de vastes zones. Cette résolution, considérée comme moyenne, est suffisante pour, par exemple, suivre le mouvement des masses d’air, des cyclones, des fronts atmosphériques. Par exemple, la résolution de 500 m est déjà suffisante pour établir une carte de l’humidité des sols.

 

Voyageant autour de la Terre à la vitesse orbitale, les satellites peuvent balayer d’immenses zones terrestres et maritimes en quelques minutes. En fait, un retour en orbite peut prendre moins de deux heures, ce qui signifie que toute la circonférence de la Terre peut être imagée dans ce laps de temps. Grâce à cette couverture incroyablement large de données d’images satellites, les compagnies d’assurance récolte peuvent mesurer avec précision la superficie d’un champ en quelques secondes. Les données sont instantanément intégrées à la plateforme Crop Monitoring, de sorte que les utilisateurs peuvent voir les contours exacts de tout champ sélectionné sur une carte interactive, sur n’importe quel écran.

Un autre avantage qui mérite d’être mentionné est l’imagerie satellitaire à plus haute résolution qui permet, entre autres, de détecter les plantations et d’identifier l’état des cultures. Les technologies permettent d’obtenir des images plus détaillées, les petits satellites offrant une résolution de 7,8 m et moins. La technologie aérospatiale de pointe permet déjà d’obtenir des images satellites d’une résolution de 0,7 m, voire de 0,5 m. La résolution de 0,5 m est considérée comme très élevée, le plus haut enregistrement satellitaire actuel étant de 0,31 cm. Cependant, cette image ne couvre plus un grand territoire, mais un carré de 10-12 km de côté.

En combinant l’imagerie à haute résolution et les données de télédétection, notre plateforme offre aux entreprises agricoles la possibilité de prévoir les risques climatiques et d’évaluer les dommages naturels et anthropiques causés aux sols et aux cultures. Les données sur l’humidité du sol permettent d’identifier les inondations, tandis que la détection des températures critiques vous permet de reconnaître les événements naturels destructeurs tels que le stress dû au froid.

Parfois, pour certains besoins agricoles, même une imagerie aussi détaillée ne suffit pas. En outre, un ciel nuageux peut perturber l’imagerie satellitaire. Pour augmenter la résolution à quelques centimètres, les photos sont souvent prises par des avions sans pilote à basse altitude. Par exemple, un drone prend des photos à une altitude de 120 m, offrant une résolution de 4,8 cm. En revanche, en volant à une telle hauteur, un véhicule aérien sans pilote peut survoler une zone de seulement 130 hectares en une heure.

Une autre façon de recueillir des données précises sur la productivité d’un champ est d’utiliser la fonction “zonage”. L’imagerie satellitaire fournit non seulement la véritable couleur naturelle du champ, mais mesure également l’indice de végétation par différence normalisée (NDVI) dans le proche infrarouge. En d’autres termes, les variations de la densité de la végétation sont captées par des capteurs à distance et affichées à l’écran, créant un contraste légèrement exagéré entre elles. Un champ semble être divisé en plusieurs zones, selon le NDVI. Grâce à cette fonction, toute entreprise agricole peut non seulement déterminer l’état réel des cultures, mais aussi calculer la superficie totale des segments plus ou moins productifs dans un champ.

Quels problèmes les agriculteurs peuvent-ils résoudre grâce aux technologies spatiales ?

Les progrès technologiques sont largement systématisés et les agriculteurs ont déjà à leur disposition des plateformes et des programmes sophistiqués qui intègrent une quantité importante de données entrantes. Notre plateforme EOS offre une collecte de données provenant de 4 sources (imagerie optique par satellite, imagerie radar par satellite, photographie aérienne et imagerie aérienne sans pilote) et permet le traitement des images dans le nuage pour une analyse polyvalente :

• classification des terrains
• le suivi des cultures ;
• définition des limites des champs et des cultures plantées ;
• analyse de la rotation des cultures ;
• évaluation de l’état des cultures ;
• cartes de végétation ;
• cartes des sols ;
• le contrôle de la qualité
• des travaux effectués ;
• pluie ;
• le climat et les conditions météorologiques ;
• la prévision des récoltes.

La collecte d’informations sur les carences nutritionnelles et la propagation des ravageurs et des maladies est utilisée pour assurer une application différenciée des engrais et des produits phytosanitaires.

Cependant, la caractéristique cruciale dont bénéficiera toute entreprise agricole est sans doute l’évaluation précise de la productivité des champs sur la base de données historiques et actuelles. En effet, les logiciels agricoles accumulent, systématisent et présentent, sous une forme compréhensible, des millions de données reçues de toutes sortes de sources.

Télédétection par satellite et problèmes spécifiques aux pays

La politique agricole commune de l’UE accorde des subventions aux agriculteurs et contrôle également l’utilisation qu’ils en font. Et si, dans les années 1990, ce contrôle était effectué par des inspecteurs qui parcouraient les exploitations, aujourd’hui le système de contrôle des subventions utilise de plus en plus les données de la télédétection.

En France, par exemple, la surveillance des cultures par satellite existe depuis plus de 15 ans, la télédétection des ravageurs et des processus de culture est complétée par une surveillance au sol de 5 % du territoire national avec l’aide de quelque 1 500 personnes.  Le résultat final de ce travail commun est affiché sur des sites web spécialisés et, pour un prix raisonnable, les agriculteurs peuvent recevoir des recommandations concrètes concernant leurs cultures.

Le même service satellitaire peut traiter le chaos qui existe parfois dans les données du cadastre, ce qui est devenu un problème sérieux dans certains pays. Sur la base des données et des images satellites, des cartes vectorielles peuvent être créées à l’aide d’un logiciel spécial.

Dans les pays où l’on pratique des cultures d’hiver, il est essentiel de surveiller la couverture neigeuse et la fonte des neiges sur une longue période afin d’établir des conditions favorables à la mise hors gel des plantes.

La première expérience d’analyse des conséquences d’un ouragan à l’aide de capteurs spatiaux a également été obtenue. Cela a permis d’obtenir des informations opérationnelles et, surtout, objectives sur les dommages aux cultures.

Principaux avantages et défis

L’imagerie satellitaire est extrêmement utile pour toutes les entreprises agricoles et sert à résoudre des tâches stratégiques : prévoir les conditions de végétation, déterminer quelles cultures planter et quand, fournir des informations aux assureurs et évaluer les terres. Dans le même temps, les grandes entreprises agricoles ont besoin de données d’images satellite pour les pilotes automatiques et la conduite parallèle afin de suivre les machines agricoles et l’application différenciée des engrais.

Les entreprises agricoles de taille moyenne ont également besoin de données de surveillance spatiale pour les pilotes automatiques et la conduite parallèle et, surtout, pour la gestion des risques climatiques.

Enfin, les petites exploitations ont besoin de technologies spatiales pour organiser les tâches de routine : irrigation différenciée, utilisation des engrais, interactions entre les machines, suivi des cultures, coût des terres, prise de décision technologique et administrative et optimisation des coûts.

Si nous prenons l’investissement global réalisé dans la culture des terres, nous constatons que le coût de l’application des technologies de télédétection ne représente qu’une petite partie du total, mais qu’il offre des avantages très importants :

• elle réduit le coût des ressources matérielles et techniques impliquées (80% des agriculteurs le disent) ;
• profite à l’environnement ;
• améliore la qualité du produit ;
• augmente les rendements bruts ;
• optimise les conditions de travail et la sécurité ;
• économise du temps et des efforts de travail ;
• assure un meilleur contrôle ;
• diminue les primes d’assurance (le coût des services d’assurance pour l’agriculteur).

Le nombre d’agriculteurs qui mettent activement en œuvre ce type de technologie dans leurs champs augmente chaque jour, et il existe déjà un nombre important d’entreprises qui l’utilisent quotidiennement et de manière très extensive. Parallèlement, les entreprises qui développent des logiciels pour les plates-formes agricoles améliorent constamment leurs produits innovants, les adaptant aux besoins de tous les types de consommateurs et créant de plus en plus d’avantages pratiques.

Les nouvelles technologies facilitent la vie, permettent de gagner beaucoup de temps et offrent la possibilité d’analyser de nombreux paramètres clés associés au terrain depuis chez soi. C’est d’autant plus souhaitable que la situation dans le monde se dégrade chaque année et qu’il faut saisir toutes les occasions d’automatiser les processus agricoles traditionnels. Les agriculteurs qui utilisent déjà ces ressources ont toujours une longueur d’avance. Si vous voulez être compétitif et rentabiliser votre activité, vous devez suivre l’évolution du secteur agricole.

Il est donc certain que les nouvelles technologies d’aujourd’hui sont la clé de la réussite de l’agriculteur. Bien qu’au début, ce service puisse sembler un peu coûteux, il deviendra tôt ou tard l’allié obligatoire et fiable des agriculteurs du monde entier, en surmontant les petites inadéquations techniques et les problèmes existants et en surmontant cette approche trop conservatrice encore trop profondément ancrée chez les personnes qui consacrent leur vie à l’agriculture.