Comment l'imagerie satellitaire contribue à la surveillance des cultures

L'imagerie satellitaire est l'un des outils les plus polyvalents pouvant être mis en œuvre en production agricole pour améliorer la prise de décision. Fondée sur une grande quantité de données, elle permet aux agriculteurs, agronomes et conseillers de mieux appréhender la situation et les processus à l'œuvre dans les parcelles agricoles surveillées.

Qu'est-ce que l'imagerie satellitaire ?

L'imagerie satellitaire, également appelée télédétection satellitaire, est le processus d'utilisation d'images satellitaires pour recueillir des informations sur la surface, l'atmosphère et les océans de la Terre. Cette technologie implique l'utilisation de satellites équipé de capteurs et de caméras spécialisés capables de capturer des images haute résolution de la Terre depuis l'espace.

Les images capturées par les satellites peuvent servir à diverses applications, notamment la surveillance des phénomènes météorologiques, le suivi des changements environnementaux, la cartographie de l'occupation des sols et de la végétation, et l'évaluation de l'impact des catastrophes naturelles. Elles peuvent également être utilisées à des fins militaires et de renseignement.

L'imagerie satellitaire, grâce à ses nombreux avantages, permet de révéler des situations invisibles à l'œil nu. Or, les observations régulières peuvent s'avérer très exigeantes en termes de personnel, de financement et de temps.

Même avec des observations régulières effectuées pendant la période de croissance des cultures, plusieurs choses ne sont pas visibles à l'œil nu, comme la progression précoce de maladie et les dommages induits par les ravageurs qui entraînent finalement une dégradation de la chlorophylle au niveau cellulaire.

Grâce à l'intégration et au calcul des bandes spectrales invisibles à l'œil nu, les producteurs et les conseillers peuvent facilement visualiser la dégradation de la chlorophylle avant même l'apparition des symptômes visibles de maladie ou de dommages causés par les ravageurs sur les plantes.

Ces avantages en matière de surveillance des cultures sont particulièrement utiles avec les technologies actuelles, permettant l'intégration de ces informations dans les systèmes d'information géographique, ce qui permet de créer rapidement un ensemble de données de qualité, prêtes à être utilisées dans les processus décisionnels concernant les systèmes de production agricole.

Outre la prise de décisions fondées sur l'information, l'imagerie satellitaire peut être utilisée pour la production de rapports, la tenue de registres et l'intégration avec différents ensembles de données (modèles de maladies et de ravageurs, cartes de rendement, surveillance des ravageurs, cartes de fertilisation, etc.) afin de créer un système de surveillance des cultures encore plus fonctionnel et d'améliorer la façon dont l'agriculteur ou d'autres professionnels visualisent la progression des cultures pendant leur période de croissance.

Comment les images satellites sont-elles utilisées en agriculture ?

Les images peuvent servir à modéliser et à calculer des indices spectraux, lesquels sont ensuite utilisés pour la visualisation sous forme de synthèse de couleurs, soit dans le spectre visible, soit en incluant d'autres longueurs d'onde. Une synthèse de couleurs judicieusement choisie peut révéler la croissance des cultures, le stress hydrique ou les caractéristiques du sol. érosion affiché avec différentes couleurs.

Les indices spectraux combinent la réflexion spectrale de deux longueurs d'onde ou plus pour mettre en évidence des caractéristiques d'intérêt. Si les indices de culture sont principalement utilisés en agriculture, ils servent également à identifier les zones brûlées, d'autres caractéristiques anthropiques, l'eau et d'autres particularités géologiques.

Les indices spectraux utiles en production agricole comprennent :

• NDVI (Indice de végétation par différence normalisée).
• EVI (Indice de végétation amélioré).
• RENDVI ou NDRE (Indice de végétation par différence normalisée du bord rouge).
• GNDVI (Indice de végétation par différence normalisée verte).
• MSI ou NDWI (Moisture Stress Index).
• LAI (Indice de surface foliaire).

L'indice NDVI est l'un des plus utilisés et sert fréquemment à évaluer l'état initial d'une culture. D'autres indices, dépendant de caractéristiques spécifiques, donnent des résultats particuliers à chaque site agricole ; il est donc important de prendre en compte l'historique de la végétation.

NDVI (Indice de végétation par différence normalisée)

Cet indice mesure la végétation verte et est généralement le plus utilisé. Les feuilles réfléchissent la lumière infrarouge (NIR) et utilisent uniquement la lumière visible pour la photosynthèse. Ainsi, une plante saine, présentant un bon taux de photosynthèse, peut être analysée en comparant la lumière NIR à la lumière rouge visible.

La végétation en mauvaise santé réfléchit davantage la lumière visible et moins le proche infrarouge. La végétation saine, quant à elle, atténue la lumière visible qu'elle reçoit. Toutefois, l'indice NDVI est sensible aux effets du sol (lumière et couleur), à la couverture nuageuse et à l'ombrage. De plus, les valeurs de NDVI peuvent être erronées en présence d'une végétation dense.

EVI (Indice de végétation amélioré)

Cet indice est la norme pour les spectres à résolution moyenne – un instrument utilisé sur les satellites Terra et Aqua. L'EVI constitue une alternative à l'NDVI, palliant certaines de ses limitations, notamment les contraintes liées au sol et à l'atmosphère, en optimisant la réflectivité de la végétation foliaire.

Il utilise la partie bleue du spectre visible pour la correction du signal, réduisant ainsi les effets des contraintes susmentionnées, notamment la diffusion du rayonnement électromagnétique par les aérosols.

RENDVI ou NDRE (Indice de végétation par différence normalisée du bord rouge)

Cet indice est basé sur l'indice NDVI standard, mais avec des modifications. Le RENDVI est très utile en agriculture de précision, pour la surveillance des forêts et la détection du stress hydrique des cultures.

Son efficacité repose sur l'utilisation de longueurs d'onde situées dans le rouge, plutôt que sur celles correspondant aux valeurs de réflexion et d'absorption. Elle est particulièrement adaptée à la détection de faibles variations de l'état de la végétation.

GNDVI (Indice de végétation par différence normalisée verte)

Cet indice, similaire à l'indice NDVI, mesure la réflexion de la lumière dans la partie verte du spectre, dans la gamme de longueurs d'onde de 540 à 570 nanomètres, et non dans la partie rouge. Il est ainsi plus sensible à la teneur en chlorophylle des parties vertes des cultures.

MSI (Indice de Stress Hydratant)

Cet indice est sensible à l'augmentation de la teneur en eau des feuilles. L'indice MSI est utilisé pour détecter le stress hydrique et constitue un bon indicateur de l'état des cultures. Il est souvent utilisé pour la modélisation des cultures, l'analyse des incendies et la physiologie des écosystèmes. Des valeurs élevées indiquent un stress hydrique et une faible teneur en eau.

LAI (Indice de surface foliaire)

Cet indice est utilisé pour estimer la surface foliaire et pour prédire la croissance et le rendement des plantes.

Types d'imagerie satellite des cultures

Cas d'utilisation de l'imagerie satellitaire

Voici quelques utilisations importantes des images satellites dans la surveillance des cultures :

Imagerie thermique

La chaleur émise par les objets au niveau du sol est visible sur les photographies thermiques aériennes, qui révèlent également des variations de température liées au stress hydrique des cultures. L'élimination des éléments indésirables, tels que les systèmes d'irrigation par pivot, grâce à l'étalonnage et à la correction d'image, permet d'éviter toute distorsion des données.

Sur l'image finale, les zones plus froides apparaissent en violet et les zones plus chaudes en jaune. L'imagerie thermique est utile pour détecter les fuites, les obstructions et autres problèmes d'irrigation, car l'eau refroidit la végétation. Elle aide les agriculteurs à identifier les signes avant-coureurs de maladies et d'infestations parasitaires et à intervenir plus rapidement et de manière ciblée en révélant les infimes variations de température à la surface des feuilles.

Humidité du sol

L'agriculture doit tenir compte de l'humidité du sol. Pour les applications d'agriculture de précision (à l'échelle de la parcelle) et dans l'optique d'améliorer la modélisation des rendements agricoles, la disponibilité de cartes d'humidité du sol à haute résolution est particulièrement cruciale.

En raison de la faible résolution spatiale et de la faible profondeur des observations, les produits d'humidité du sol issus des données satellitaires ont jusqu'à présent été peu utilisés pour l'aide à la décision agricole à l'échelle de l'exploitation ou de la parcelle. Cependant, s'ils peuvent fournir des données pertinentes dans des dimensions temporelles et spatiales acceptables, les données d'humidité du sol dérivées de l'imagerie satellitaire présentent un fort potentiel.

Résolution

L'imagerie satellitaire à haute résolution, acquise depuis des satellites en orbite basse, s'est récemment développée et est devenue plus accessible, offrant ainsi de nouvelles perspectives pour les applications de phénotypage. Cet article illustre l'utilisation de la photographie satellitaire dans le phénotypage des cultures et la production agricole, et identifie les caractéristiques des plantes pouvant être évaluées grâce aux données satellitaires à haute résolution.

Cet article aborde les avantages et les inconvénients du phénotypage par satellite dans les programmes d'amélioration des cultures, notamment la présence de nuages. Il explore également les applications potentielles de l'imagerie satellitaire à haute résolution comme outil de phénotypage.

Afin d'aider les sélectionneurs de plantes à choisir des variétés à haut rendement et tolérantes au stress, capables de répondre à la demande alimentaire mondiale tout en faisant face aux changements climatiques, l'imagerie satellitaire à haute résolution peut être utilisée comme outil de phénotypage pour l'évaluation des variétés cultivées.

Applications de l'imagerie satellitaire

GeoPard capacités et Les applications d'imagerie satellitaire offrent Les utilisateurs peuvent visualiser, normaliser, analyser et exploiter directement les données des parcelles agricoles afin d'améliorer la production des cultures. Cette utilisation des données peut se faire à l'aide d'algorithmes GeoPard prêts à l'emploi ou en créant leurs propres algorithmes pour les adapter à l'agronomie.

Ces algorithmes permettent d'évaluer la croissance des cultures, le stress, etc. (voir photo) ou même de créer des cartes de prescription : par exemple des cartes d'application d'azote VR, des cartes d'application de pulvérisation de protection des cultures.

Questions fréquemment posées

1. Comment obtenir des images satellite pour une exploitation agricole ?

Pour obtenir ce service pour votre exploitation, recherchez des fournisseurs, inscrivez-vous et accédez à leur base de données ou à leur portail. Indiquez l'emplacement de votre exploitation et les paramètres souhaités pour récupérer les images pertinentes pour le suivi agricole.

2. Pourquoi l'imagerie satellitaire est-elle utile pour comprendre les réseaux trophiques ?

Cet appareil est utile pour comprendre les réseaux trophiques grâce à sa capacité à fournir une vision d'ensemble des écosystèmes. En capturant des images à grande échelle des masses terrestres et aquatiques, il permet aux scientifiques d'observer et d'analyser la répartition spatiale des différents habitats et ressources.

Ceci permet, à son tour, d'étudier les interactions entre différentes espèces, d'identifier les relations alimentaires clés et de comprendre le flux d'énergie à travers les réseaux trophiques.

Elle permet de décrypter des dynamiques écologiques complexes, contribuant ainsi à une meilleure compréhension du fonctionnement des écosystèmes et des efforts de conservation.

3. Quel est le coût de l'imagerie satellite ?

Son coût varie en fonction de plusieurs facteurs, notamment le fournisseur, la résolution, la fréquence d'acquisition et l'étendue de la couverture requise. Les prix peuvent aller d'options abordables pour l'imagerie basse résolution à des options plus onéreuses pour la haute résolution et la surveillance en temps réel.

De plus, les services spécialisés ou les demandes de données personnalisées peuvent engendrer des coûts supplémentaires. Il est conseillé d'étudier différents fournisseurs et leurs modèles de tarification afin de trouver une solution d'imagerie satellitaire adaptée à vos besoins et à votre budget.

4. Qu’est-ce que l’imagerie satellitaire infrarouge ? Comment la lire ?

Il capte le rayonnement infrarouge émis par les objets et les surfaces à la surface de la Terre. Il fournit des informations précieuses sur les variations de température et les profils thermiques.

Pour interpréter les images satellitaires infrarouges, il faut comprendre que les objets chauds apparaissent plus clairs, tandis que les objets froids apparaissent plus sombres. L'analyse de ces variations de température permet d'évaluer la formation des nuages, d'identifier les différences de température entre la terre et l'eau, de détecter les feux de forêt et même de surveiller les courants océaniques.

Comprendre l'échelle de couleurs et interpréter les niveaux de luminosité sur les images permet d'extraire des informations pertinentes des images satellites infrarouges.