Indice de végétation : comment sont-ils utilisés dans l'agriculture de précision ?

Pour avoir une discussion complète sur l'agriculture de précision, il faut parler de l'indice de végétation, notamment lorsqu'on aborde le rôle de la télédétection dans cette forme d'agriculture.

La végétation est intimement liée à presque tous les aspects de l'existence humaine, notamment la respiration, la fourniture de vêtements et d'abris, la production de nourriture, etc. Tout changement dans la composition de la végétation peut avoir une influence significative sur l'environnement et l'économie.

Les progrès technologiques récents (systèmes d'information géographique (SIG), systèmes de positionnement global (GPS), télédétection et agriculture de précision) ont été les principaux moteurs de l'amélioration de la gestion des cultures. Par exemple, l'agriculture de précision permet une meilleure analyse ainsi que la détection et le contrôle des variations temporelles et géographiques de la production agricole au sein d'une même parcelle.

Les pionniers de l'AgTech révolutionnent l'agriculture de précision grâce aux indices de végétation. Cette technologie est essentielle pour atteindre l'objectif de ce type d'agriculture : maximiser la production tout en minimisant l'utilisation des ressources.

L'utilisation moderne des indices de végétation en agriculture de précision offre plusieurs avantages : suivi physico-chimique, données en temps réel et planification des activités agricoles. Il est également possible d'exploiter efficacement la cartographie des indices de végétation pour des références futures afin de mettre en évidence les variations cycliques.

Que sont les indices de végétation et quels sont leurs types ?

Depuis 1974, l'utilisation des indices de végétation, qui facilitent la réalisation de relevés périodiques à distance de la végétation, s'est largement répandue. Ce modèle statistique, qui utilise au moins deux bandes spectrales, est une transformation spectrale permettant de détecter la végétation au sens large.

Grâce à cette méthode, les scientifiques et autres personnes curieuses peuvent observer efficacement les comportements photocentriques et repérer les différences au sein du couvert végétal. Au besoin, ils peuvent également établir des comparaisons fiables à partir de ces informations. Cette méthode implique l'évaluation de diverses variables, telles que le développement de la culture, sa vigueur, sa biomasse et sa teneur en chlorophylle. Voici la liste des indices de végétation:

• NDVI (Indice de végétation par différence normalisée)
• VARI (Indice de résistance atmosphérique visible)
• ReCl (Indices de végétation à chlorophylle à bordure rouge)
• EVI2 (Indice de végétation amélioré à deux bandes)
• LAI (Indice de végétation de surface foliaire)
• WDRVI (Indice de végétation à large plage dynamique)
• GNDVI (Indices de végétation par différence normalisée verte)
• GCI (Indice de végétation à chlorophylle verte)
• RCI (Indice de végétation à chlorophylle rouge)
• NDWI (Indice de différence normalisée de l'eau)

À quoi peut servir l'indice de végétation ?

Lors de l'analyse des tendances en matière de santé des plantes, les professionnels de l'agriculture tels que les agriculteurs, les agronomes, les assureurs agricoles, les chercheurs et autres pourraient tirer profit de l'utilisation d'un indice de végétation tel que le NDVI ou le VARI.

Les utilisateurs de l'outil de cartographie et d'analyse agricole peuvent activer l'indice d'un simple clic, ce qui génère une zone verte ou rouge sur leurs images aériennes, selon les résultats de l'indice. Les zones vertes correspondent à des plantes en bonne santé. Les couleurs orange, jaune et rouge indiquent une perte d'énergie et de vitalité.

Par exemple, un producteur de maïs peut utiliser le programme pour soumettre des photographies multispectrales de ses champs de maïs à n'importe quel stade entre l'apparition des plants et la récolte. L'application appliquera ensuite l'indice de végétation approprié.

La coloration particulière des plantes peut attirer leur attention sur le fait qu'une partie du champ présente des teintes orangées et rouges par endroits. Cela indique que les plantes brunissent ou jaunissent, ou qu'elles sont tachetées. Dans cette région, les plantes peuvent souffrir des effets d'une sécheresse prolongée, d'inondations, d'une fertilisation insuffisante ou excessive, ou être atteintes d'une maladie.

Comme auparavant, la vérification sur le terrain restait la méthode la plus efficace pour diagnostiquer un problème précis. Néanmoins, l'indice de végétation indique à l'agriculteur qu'il devrait concentrer ses efforts sur une zone particulière de ses terres. Il est alors libre d'enquêter sur les causes du problème et d'envisager des solutions possibles.

Pourquoi les indices de végétation hyperspectraux sont-ils si importants ?

L'intégration d'un spectre de réflectance en une seule valeur numérique, appelée indice de végétation, est une méthode standard pour déterminer les qualités de la végétation. Indices de végétation hyperspectraux, également connus sous le nom d'indices de végétation à bande étroite, contiennent des caractéristiques ou des longueurs d'onde que les équipements hyperspectraux ne peuvent capter qu'en raison de leurs bandes passantes plus courtes.

La structure, la biochimie et la physiologie ou le stress des plantes sont les trois principales catégories qui peuvent être utilisées pour classer les attributs de la végétation qui peuvent être évalués à l'aide des IHM.

• Le taux de couverture, l'indice de surface foliaire (LAI), la biomasse des feuilles vertes, la biomasse des feuilles sénescentes et la proportion de rayonnement photosynthétiquement actif absorbé sont autant d'exemples de caractéristiques structurales mesurables. La plupart des indices d'analyse structurale ont été conçus pour des configurations spectrales complètes et possèdent des équivalents pour les spectres à bande étroite et hyperspectraux.
• Parmi les caractéristiques biochimiques, on trouve l'eau, les pigments (comme la chlorophylle, les anthocyanes et les caroténoïdes) et d'autres produits riches en azote (comme les protéines). Les composants structuraux des plantes (lignine et cellulose) appartiennent également à cette catégorie.
• Une modification de l'état des xanthophylles induite par le stress, des variations de la teneur en chlorophylle, des changements dans l'humidité des feuilles et la fluorescence sont quelques-unes des altérations sous-estimées qui peuvent être mesurées à l'aide d'indices physiologiques et de stress.

De manière générale, les indicateurs biochimiques, physiologiques ou de stress ont été développés à l'aide d'équipements de laboratoire ou de terrain (échantillonnage spectral inférieur à 10 nm). Ils ciblent des caractéristiques spectrales très fines et, de ce fait, sont exclusivement hyperspectraux. Les indices développés pour l'eau constituent la seule exception à cette règle.

Indice de végétation et technologie de télédétection

Les satellites d'observation de la Terre fournissent aux scientifiques spécialistes de la télédétection de nouvelles données pour alimenter leurs études et améliorer les analyses déjà réalisées au fur et à mesure des progrès des capteurs.

Les entreprises qui possèdent déjà une technologie basée sur les indices et celles qui s'apprêtent à en lancer une nouvelle peuvent considérablement accroître leur marché pour leurs produits agricoles en intégrant les dernières innovations en matière d'applications d'indices spectraux de végétation. Cela vaut aussi bien pour les entreprises disposant déjà d'un logiciel basé sur les indices que pour celles qui envisagent d'en commercialiser un nouveau.

Les avantages offerts par les indices de végétation en télédétection améliorent la qualité globale de l'expérience client. La comparaison des photographies satellitaires avec différents types de données aériennes permet ce qui suit :

• Réduction des coûts d'exploitation, de traitement et d'interprétation des données collectées par les drones.
• Comparativement aux images aériennes, l'imagerie satellite peut couvrir une zone plus étendue.
• Réduire les coûts des inspections sur le terrain : les observations supplémentaires par drone (véhicule aérien sans pilote) sont plus coûteuses que les revisites satellitaires standard.
• Obtenir des analyses de données dans un format approprié et dans un délai plus court.
• Surveiller les champs quelle que soit la force des vents.

L'utilisation d'images satellites permet aux éditeurs de logiciels agricoles d'accroître considérablement la quantité de données aériennes auxquelles ils ont déjà accès, tout en leur faisant gagner du temps et de l'argent et en permettant aux utilisateurs finaux d'obtenir plus de données en moins de temps.

Par conséquent, l'indice de végétation dans télédétection et surveillance des cultures Cela permet d'effectuer un examen global et à distance de l'état des cultures. En cas de problème, les agriculteurs peuvent choisir d'examiner les zones concernées plutôt que l'ensemble du champ.

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