De l'agriculture Raisonnée à l'agriculture Mesurée

Transcription

1 À propos d'innovation en agroéquipements De l'agriculture Raisonnée à l'agriculture Mesurée G. Grenier, Professeur d Automatique et Génie des Equipements Académie d Agriculture de France, 18 Juin

2 Changement de Paradigme en Agriculture Agriculture raisonnée = Pilotage approximatif Ex. Méthodes du Bilan (engrais, irrigation, ) Drainage Evaporation du sol Consommation par les plantes Réserve du sol Remontées capillaires Apport par les Pluies Besoin d irrigation 2

3 Changement de Paradigme en Agriculture Agriculture raisonnée = Pilotage approximatif Ex. Méthodes du Bilan (engrais, irrigation, ) Principe simple à comprendre Principe difficile à mettre en œuvre car : Eléments du bilan mal connus (ex. drainage) Eléments variables dans le temps (pluies, évaporation,..) Eléments variables dans l espace (sol, plantes,..) Ne prends pas en compte les dysfonctionnements Malgré toutes les précautions, les résultats ne sont jamais à la hauteur des espérances 3

4 Changement de Paradigme en Agriculture Agriculture de Précision/ Ag. Mesurée = Pilotage précis Tryptique Mesure/Décision/Action 4

5 Changement de Paradigme en Agriculture Agriculture de Précision/ Ag. Mesurée = Pilotage précis Tryptique Mesure/Décision/Action Calcul de la dose Mesure De l état de nutrition azotée Application 5

8 Changement de Paradigme en Agriculture Agriculture de Précision/ Mesurée = Pilotage précis Tryptique Mesure/Décision/Action Horticulture = Contrôle du climat et de la ferti-irrigation Elevage = DAC (+ contrôle de performances) Agriculture de Précision (+ Arboriculture et Viticulture de Précision) Irrigation = micro-station météo. 8

9 Horticulture = Contrôle du climat et de la ferti-irrigation 9

11 Elevage = DAC (+ contrôle de performances) 11

13 1er temps : Mesure Collecte de données 2ème temps : Analyse des données / prise de décisions 3ème temps : Modulation des actions 13

14 Changement de Paradigme en Agriculture Agriculture de Précision/ Mesurée = Pilotage précis Tryptique Mesure/Décision/Action Horticulture = Contrôle du climat et de la ferti-irrigation Elevage = DAC (+ contrôle de performances) Agriculture de Précision (+ Arboriculture et Viticulture de Précision) Irrigation = micro-stations météo + pilotage intégré. 14

15 Changement de Paradigme en Agriculture Agriculture de Précision/ Mesurée = Pilotage précis Tryptique Mesure/Décision/Action Horticulture, Elevage, Agriculture, Arboriculture, Viticulture, Prise en compte de la variabilité spatio-temporelle Changement permis par les TIC Changements structurels (place du conseil, rôle des acteurs, formation, recherche, stratégies commerciales, ) 15

16 Besoins induits par ce nouveau Paradigme Mesures capteurs (climat, sol, plantes, machines, ) + géolocalisation des mesures (GNSS), Domaine de la Proxidétection/Télédétection Analyse/Décision stockage, présentation, analyse et partage des données géolocalisées : SIG + modélisation + OAD + Internet, Actions/Modulation Electronique embarquée (ISOBUS) + géolocalisation des actions (GNSS), + Robotique Traçabilité et retour d expérience Bases et entrepôts de données, Data mining + Internet 16

17 Besoins induits par ce nouveau Paradigme Mesures CAPTEURS (climat, sol, plantes, machines, ) + géolocalisation des mesures (GNSS), Domaine de la Proxidétection/Télédétection Analyse/Décision stockage, présentation, analyse et partage des données géolocalisées : SIG + modélisation + OAD + Internet, Actions/Modulation Electronique embarquée (ISOBUS) + géolocalisation des actions (GNSS), + Robotique Traçabilité et retour d expérience Bases et entrepôts de données, Data mining + Internet 17

18 Capteurs : plusieurs façons de mesurer mais il est indispensable de géolocaliser les mesures!! Echantillonnage peu de mesures, peu de répétitions dans le temps (ex. : analyses de sol, 1 analyse/ha tous les X années) Mesures directes Cartographie et Imagerie Une vue exhaustive et complète à un moment donné (ex. cartes de sol, images de télédétection) Mesures indirectes Réseau de capteurs Un échantillonnage poussé et un suivi temporel important (plusieurs fois par jour) Mesures directes Capteurs embarqués sur machines ou capteurs piéton un suivi temporel poussé et une vue exhaustive pour chaque série de mesures Mesures directes et/ou Mesures indirectes 18

19 Mesure du climat Représentativité limitée et discutable Stations météo non représentatives (aéroports!) Stations peu nombreuses/éloignées,.. Réseaux de stations météo (DEMETER, ADCON,..) Couplage données locales/météosat (ADCON, ) Radar météo/pluies (Novimet, CAP2020, ) 19

20 Mesure du sol Passage du ponctuel au surfacique Echantillonnage classique pas assez dense (1 / ha max) Carte des sols (nature, profondeur, cailloux, RU,...) Résistivité électrique = Géocarta, Perméabilité magnétique = EM38 / Géonics, 20

21 Mesure du sol Passage du ponctuel au surfacique Echantillonnage classique pas assez dense (1 / ha max) Carte des sols (nature, profondeur, cailloux, RU,...) Résistivité électrique = Géocarta, Perméabilité magnétique = EM38 / Géonics, 21

22 Mesure du sol Passage du ponctuel au surfacique Echantillonnage pas assez dense (1 / ha max) Carte des sols (nature, profondeur, cailloux, RU,...) Résistivité électrique = Géocarta, Perméabilité magnétique = EM38 / Géonics, Mesures de variables physico-chimique (ph, salinité,..) 22

23 Mesure du sol Passage du ponctuel au surfacique Echantillonnage pas assez dense (1 / ha max) Carte des sols (nature, profondeur, cailloux, RU,...) Résistivité électrique = Géocarta, Perméabilité magnétique = EM38 / Géonics, Mesures de variables physico-chimique (ph, salinité,..) 23

24 Mesure sur les plantes Mesures physiques Variations de diamètre Pépista Volume des grappes REV (CEMAGREF / Sodimel) Flux de sève INRA Bx Mesures biophysiques Interaction rayonnement/matière Principes identiques pour proxi et télédétection 24

27 Red Edge Inflection Point 27

28 Mesure sur les plantes Mesures physiques Variations de diamètre Pépista Volume des grappes REV (CEMAGREF / Sodimel) Flux de sève INRA Bx Mesures biophysiques Interaction rayonnement/matière Principes identiques pour proxi et télédétection Proxidétection (piétons, tracteur, ) Matériels GreenSeeker, Multiplex, Spectron,... Télédétection (drones, ULM, Avion, Satellite) Services : Oenoview, Specterra,... 28

29 Farmstar + ICV Oenoview Elaboration d une carte zonée pour machine à vendanger à guidage par GPS

30 Capteurs embarqués sur machines 30

31 Capteurs embarqués sur machines Le N-Sensor 31

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33 Géolocalisation des mesures : les usages en Agriculture Topographie/Mesures Arpentage Mesures de surfaces Traçabilité Localisation spatiale et temporelle: Historique des interventions, des intrants, des temps, provenance des produits Aide au travail Guidage / jalonnage Autoguidage Localisation des travaux, des apports Gestion de flotte Aide à la décision Préconisation Localisation du «résultat» (cartographie du rendement, qualité) Suivi de l état des cultures (maladies, ravageurs) 33

34 Géolocalisation des mesures : les usages en Agriculture Le GPS simple (précision 5 à 10 m) : - Retrouver une parcelle (applications sur Smartphone), - Retrouver une placette (si taille suffisante), Le DGPS (précision de 0.2 à 0.7 m) en mode temps réel : - Localiser une information précisément (cartes de rendement, ), - Retrouver un objet (plant, fosse pédologique,..), - Mesurer des surfaces, faire le contour des parcelles, - Faire du jalonnage virtuel (trace à suivre). Le GPS RTK (0.5 à 3 cm) en mode temps réel : - Faire des mesures d altitude, - Guidage automatique des machines (semis, plantations, etc.) Les usages les plus exigeants poussent vers des équipements dgps haute précision ou RTK 34

36 Stockage,modélisation, analyse, présentation et partage des données géolocalisées (SIG, OAD, ) Observation des parcelles Source «Astrium» Préconisation 36

37 Stockage,modélisation, analyse, présentation et partage des données géolocalisées (SIG, OAD, ) Stockage de données Produits grand public (Sd card,..) Serveurs et extranet SIG croisement de couches d information 37

38 Stockage,modélisation, analyse, présentation et partage des données géolocalisées (SIG, OAD, ) Stockage de données Produits grand public (Sd card,..) Serveurs et extranet SIG croisement de couches d information Outils nomades Smartphones et SIG mobile, 38

39 Stockage,modélisation, analyse, présentation et partage des données géolocalisées (SIG, OAD, ) Stockage de données Produits grand public (Sd card,..) Serveurs et extranet SIG croisement de couches d information Outils nomades Smartphones et SIG mobile, Outils d Aide à la Décision Modèles agronomiques ex. Modèle Oïdium, Mildiou, 39

41 Electronique embarquée et Robotique Modulation des actions = l ISOBUS Un changement de technologie : le multiplexage 2 fils pour la communication 2 fils pour alimenter les ECU Réseau multiplexé C C (ex : ISOBUS) C Module Module Batterie A A C A A A A Câblage filaire important

42 Electronique embarquée et Robotique Modulation des actions = l ISOBUS Un changement de technologie : le multiplexage Une réalité : la norme ISO ou ISOBUS Intéropérabilité des équipements électroniques!!

44 Traçabilité et retour d expériences Cartographie de la variabilité intraparcellaire (sol, plante, )

45 Perspectives Nouvelles sources de données Capteurs low cost éparpillés (Smart Dust) et en réseau Satellites GNSS Galiléo Satellites GMES (THR, Ht Répet, Hyperspectrale, ) Thermique, Térahertz, Nouvelles possibilités d application Drones, Rovers, Capteurs embarqués, Robots Localisation d animaux d élevage

46 Perspectives Multiplication des échanges d information Services Web, Extranet collaboratif, Nouveaux usages des données Fouille de données, Fusion de données Du Cloud au Big Data Nouvelles relations entre acteurs Agriculteurs = Producteurs de données Partenaires = experts pour analyse et valorisation nouvelles sources de connaissance = plus-value!! Agriculture Mesurée = Data Driven Agriculture

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48 Perspectives Multiplication des échanges d information Services Web, Extranet collaboratif, Nouveaux usages des données Fouille de données, Fusion de données Du Cloud au Big Data Nouvelles relations entre acteurs Agriculteurs = Producteurs de données Partenaires = experts pour analyse et valorisation Un enjeu de politique européenne (groupe d experts EIP-Agri) nouvelles sources de connaissance = plus-value!! Agriculture Mesurée = Data Driven Agriculture

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50 Perspectives Multiplication des échanges d information Services Web, Extranet collaboratif, Nouveaux usages des données Fouille de données, Fusion de données Du Cloud au Big Data Nouvelles relations entre acteurs Agriculteurs = Producteurs de données Partenaires = experts pour analyse et valorisation Un enjeu de politique européenne (groupe d experts EIP-Agri) Nouvelles sources de connaissance = plus-value!! Agriculture Mesurée = Data Driven Agriculture

51 Want to know how much pesticide went into those McDonald s French fries your kids are having for lunch? McDonald s does, and it s using the software and database developed by Red Deer firm Agri-Trend to track pesticide inputs on all the North American potato fields that end up in its restaurants. The database has information on more than 50 million acres of North American farmland including a third of all of the continent s potato acres. Source : 51

52 Agriculture Mesurée, Agriculture de Précision, Big Data, Data-Driven Agriculture, : une (R)évolution aussi importante que l irruption de la mécanisation, mais beaucoup de questions soulevées! 52 Source :