Cra-w, imagerie satellitaire et agriculture - ict meets wagralim - 20160412
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CentrewallondeRecherchesagronomiquesDépartementsProduc1onsetFilières(D2),AgricultureetMilieunaturel(D3),
Valorisa1ondesproduc1onsagricoles(D4)www.cra.wallonie.be
L’imagerie satellitaire au service de l’agriculture
Viviane Planchon Jean-Pierre Goffart Yannick Curnel
CentrewallondeRecherchesagronomiquesDépartementsProduc1onsetFilières(D2),AgricultureetMilieunaturel(D3),
Valorisa1ondesproduc1onsagricoles(D4)www.cra.wallonie.be
CRA-W en chiffres • 400 personnes incluant plus de 110
scientifiques • Domaine expérimental de 300 ha (champs,
vergers, serres, laboratoires, etc.) • Plus de 150 projets de recherche régionaux,
nationaux et européens
WalloonAgriculturalResearchCentrewww.cra.wallonie.be
Centre wallon de Recherches agronomiques
www.cra.wallonie.be
4 Unités concernées formant un groupe de recherche transversale
sur les méthodes optiques et les capteurs appliqués à l’agriculture et aux
productions agricoles
www.cra.wallonie.be
Unité Stratégies phytotechniques (U5) Coordination : Jean-Pierre Goffart
Unité machines et bâtiments agricoles (U8) Coordination : Bruno Huyghebaert
Unité systèmes de productions, territoire et technologies de l’information (U11) Coordination : Viviane Planchon
Unité Qualité des produits (U15) Coordination : Vincent Baeten
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Au niveau européen pour l’observation de
la terre
Jusqu’à présent A partir de 2015 satellite SENTINEL 2
Résolution spatiale (taille des pixels)
10 à 300 m 10 à 60 m
Résolution temporelle (fréquence de passage)
10 - 25 jours
(5) à 10 jours
Taille des images 60 x 60 km
290 x 290 km
Capacité d’analyse de la végétation d’une parcelle
5 à 6 bandes spectrales
13 bandes spectrales
Coût d’acquisition des images
2.000 à 4.000€ /image Accès GRATUIT
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Sentinel-2 – un des premiers satellite
réellement adapté pour le monitoring de
l’agriculture à la parcelle
Image : 290 km
Temps de revisite (5-)10 jours
Taille des pixels 10-60 m
13 bandes de longueur d’onde
Estimations plus précises du taux de couverture du sol par la végétation (fcover), des stades de développement des cultures, de l’indice de surface foliaire (LAI) et de la teneur en chlorophylle (N)
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Acquisi1ondesdonnéessatellites
SAR Sen:nel-1/Radarsat-2
+ • Indépendantmétéo• Fréquencepassage
élevéesurEurope
_
• Nombredebandes• Interpréta1ondifficile
HRO Sen:nel-2/Landsat-8
+ • Résolu:onspa:ale• Nombredebandes
_
• Couverturenuageuse• (Fréquencepassage)
MRO PROBA-V(satellitebelge)
+ • Fréquencepassage• Nombredebandes
_
• Contamina1onnuages• Résolu1onspa1ale
=>Monitoringperformantdes
culturesàl’échelledela
parcelle
ComplémentaritédessatellitesS-1,S-2,PROBA-V
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Deux exemples de projets basés sur l’imagerie satellitaire
au CRA-W sur la période 2014-2019
“IndustrialPotatomonitoringfortheBelgianpotatosector”Projetd’applica1on
Le secteur belge de la pomme de terre: un développement rapide
Pomme de terre : Ø G r a n d e v a r i a b i l i t é d e srendementsØ Grande vola1lité des prix dumarché libre et variabilité descontrats Produits à base de pomme de terre : Ø Risques é levés suite auxvolumesetprixtrèsvariables Nécessité de rechercher plus de stabilité dans le secteur !
v Nombreux producteurs et acteurs industriels
v Situés dans les grandes zones
de production v Entreprises à caractère familial
et localisées
Fournir à l’échelle de chaque parcelle de l’information Ø sur la croissance et le développement des pommes de terre Ø sur des estimations et des prévisions de rendement pour le secteur belge de la pomme de terre à l’aide d’une
plate-forme interactive d’informations géolocalisées sur internet
accessible aux utilisateurs du secteur
L’objectif du projet
Comment atteindre cet objectif ?
En développant – en collaboration étroite avec les producteurs et les industriels
des outils de suivi de la croissance des pommes de terre basés sur l’intégration :
q d’observations de terrain q de mesures de télédétection aérienne (drones - UAV) q de mesures de télédétection spatiale (images satellites) q de modèles de simulation de croissance des cultures • incluantdesdonnéesmétéorologiquesjournalières(t°,précipita1ons,radia1onsolaire,…)viadesréseaux
desta1onsIRM,PAMESEB,Metyréseauvirtueldesta:onsmétéorologiques
Lesobserva1onsdeterrain…pourcalibrerlesimagesdedrones…
etinfinepourcalibrerlesimagessatellites
Pourcentagedecouverture
dusol
Exempledepuisl’émergencejusqu’àlafermeturedeslignes
Imagessatellitesàhauterésolu:onpoures:merlaréalitéduterrainàl’échelledechaqueparcelle
surl’ensembledelazonedeproduc:onDMC/Deimos(22m),RapidEye(5m),Proba-V(100m)
Sen:nel(2,aetb)(10m,5jours,gratuitESA)
PlateformeInternetInterac:ve
Interface conviviale pour le secteur belge de la pomme de terre, rendantaccessible l'informa:on et les connaissances de la recherche et du secteurprofessionneldelapommedeterre.
– Développementdelaculturedanschaqueparcelle(stadesclés,…)– Problèmesrencontrésdanscertainesparcelles(sécheresse,maladies,…)– Homogénéité/hétérogénéitéintra-parcellaire(échanCllonnageplantes)– Datededéfanageidéaledechaqueparcelle(suivisénescencedesfeuilles)– Rendementsactuelseta\endusparvariété(volumesaHendus)– Comparaisondesparcellesd’unproducteurparrapportàlamoyenned’un
district(commune,province,région,pays)(Benchmarkingàtoutmoment)– Planifica1ondesarrachagesetdustockagedespommesdeterre(listedeprioritédesparcelles,rassemblerleslotsdebonnequalité,lotsàrisque)
Es:ma:on/Prévisiondesrendements?Importanceéconomique!
MODELESdeCROISSANCE
Dated’émergence(satellite)
Comparaisondesrendementsmesuréset
es:més
forçage
RendementsobservésSetde«valida1on»
RendementsobservésSetde«calibra1on»
Datedefermeturedeslignes&desénescence
(satellite)
Recalibra1on
miseàjour
Donnéesmétéorologiques
historiques
Généra1ond’unensemblededonnéesmétéo Comparaisondes
modèlesetsélec1on
Es:ma:ons/Prévisionsdesrendementamélioréesgrâceàl’u:lisa:on,danslesmodèles,dedonnéessatellitairesetd’observa:onsdeterrain
BELgian Collaborative Agriculture Monitoring at parcel level for sustainable cropping systems
1er Octobre 2014 au 31 Mars 2019
Monitoring collaboratif belge de l’agriculture, au niveau de la parcelle, pour des systèmes de production durables
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3 types de cultures
• Froment d’hiver • Maïs
• Pomme de terre
Un partenariat et un système de collaboration • L’objectif BELCAM: accélérer la boucle de circulation de l’information entre les
utilisateurs, les développeurs et les fournisseurs d’informations pour améliorer le transfert des connaissances via une plate-forme informatisée et interactive sur le web regroupant l’ensemble des données géolocalisées
• La chaîne d’information: les satellites, les chercheurs qui développent les méthodes, les conseillers techniques en Wallonie et en Flandre et les agriculteurs
Deux exemples de produits avec l’appui de l’imagerie satellitaire
1.Etablissementdeconseild’apportd’engraisazotéAméliora:onàl’aided’imagessatellite
2.Détermina:ondelateneurenchlorophylledelavégéta:onpourajusterlesbesoinscomplémentairesen
engraisazotéencoursdesaisondecultureAméliora:onàl’aided’imagessatellite
1.Etablissementdeconseild’apportd’engraisazoté:Améliora:onàl’aided’imagessatellite
BesoinsenN FournituresenN
BilanprévisionnelenNétabliàl’échelledelaparcelleenfévrier/mars
Situa:onactuelleGrandeincer:tudesurlaprécisiondesinforma:onsfourniesparlesagriculteurspourchaqueparcelle!
Desinforma1onsessen1ellespeuventêtrefourniesvialatélédétec1onspa1aleavecplusdeprécisionParexemple:-Cultureprécédente(typeet
rendement)-Résidusdecultureprécéd.-CIPAN(typeetproduc1on)-Condi1onsdeterrain(%C,
humiditédusol,…)-Texturedusol
Aufinal- Economied’engraisN- Limita:ondesrisquesdepollu:onparlesnitratesetlesGES- Effetsposi:fssurlaqualitédesproduitsagricolesdebase
2.Détermina:ondelateneurenchlorophylledelaculturepourajusterlesapportscomplémentairesen
engraisazotésdurantlasaison• Résultata\endu:Valida:ondesmesuresobtenuesparimages
satellitessurl’ensembleduterritoirebelge
Différentsou:lsop:quesmanuels(ouembarqués)deterrainssontétudiésetu:liséspourmesurerlateneurenchlorophylledesfeuillesdanschaqueparcelle
Aufinal:Développementd’indicateurséquivalentsobtenuspartélédétec:onspa:alepourmesurerlateneurenchlorophylledesfeuillesdanschaqueparcelleenuneseuleimagesatellitesurunterritoiredonnéVialessatellitesSENTINEL-1,SENTINEL-2etPROBA-Vetd’autressatellitesenappointcommeLANDSAT,DEIMOS,RAPID-EYE,…
Ou:lsdeterrainétudiésauCRA-W
CentrewallondeRecherchesagronomiquesDépartementsProduc1onsetFilières(D2),AgricultureetMilieunaturel(D3),
Valorisa1ondesproduc1onsagricoles(D4)www.cra.wallonie.be
Conclusions
Les images satellites en agriculture = • Une technologie mondiale et européenne en pleine évolution (programme Sentinel ESA à l’horizon 2035 …) • Un réel avantage pour considérer simultanément toutes les parcelles agricoles d’un territoire donné, mais aussi une information puissante à utiliser avec équité et déontologie • Une réelle possibilité de mutualisation de l’info entre utilisateurs finaux • Une info à intégrer avec d’autres sources d’info dans des plateformes web d’accès simple et d’utilisation conviviale, pour des conseils menant à des économies pour les acteurs du secteur agricole • Des perspectives multiples en recherche agronomique, notamment pour le suivi des maladies des cultures, ou la gestion de l’eau en agriculture • Mais aussi un besoin incontournable de projets de recherche et de partage d’expertise multidisciplinaire pour en retirer tout le potentiel réel d’encadrement et de conseil agronomique