SYSTÈMES D INFORMATION GÉOGRAPHIQUE
IMAGERIE SATELLITE : QUELLES SOURCES D INFORMATION? APPLICATION AU ZONAGE PARCELLAIRE Vincent LELANDAIS - GEOSYS Depuis une trentaine d années, le nombre de satellites d observation de la terre n a jamais été aussi important. GEOSYS, société pionnière de l utilisation de l imagerie satellite et des systèmes d information géographique pour l agriculture, aide les professionnels du secteur agricole à valoriser ces informations qui sont en mesure d apporter une vision globale nouvelle d une zone de production. En dehors de l information spatiale, l image permet de déceler des phénomènes invisibles à l œil nu comme l activité chlorophyllienne par exemple. L imagerie offre une vision neutre et actualisée à différentes échelles du territoire viticole. On peut ainsi s intéresser à toutes les problématiques de la gestion intra parcellaire au suivi climatique à l échelle d un grand territoire en fonction du type de données satellitaires analysées et de la résolution des images. Au niveau parcellaire, l image est un excellent support pour la numérisation des contours parcellaires, garantissant à la fois la simplicité d utilisation et la précision des mesures surfaciques. Le niveau de précision des satellites en activité permet de distinguer clairement les rangs de vigne. Ce type de donnée est utilisable pour des applications de caractérisation de variabilité intra parcellaire. Il est notamment possible d obtenir des indices de végétation mettant en évidence l hétérogénéité de l activité photosynthétique d un rang de vigne ou d une parcelle. La mise en œuvre de ces outils de zonage doit conduire à la définition de zone de gestion à l intérieur de la parcelle sur lesquelles il devient possible d adapter localement la conduite de la culture afin d améliorer la qualité globale de la production de la parcelle. Ces méthodes peuvent également être utilisées avant la vendange, afin de déterminer à partir de l activité végétative, les zones présentant une maturité homogène des baies afin de réaliser une vendange et une vinification différentielle par niveau de maturité. A l échelle de l exploitation, l image est tout d abord un outil pertinent et efficace de localisation des éléments du paysage comme les parcelles mais aussi tout autre élément remarquable de leur environnement comme les routes, les bois, les cours d eau, le siège d exploitation. Ce type d application apporte une meilleure connaissance du 87
parcellaire et facilite la gestion des contraintes agro environnementales pour optimiser les performances de l appareil de production. Une analyse plus poussée de l image peut permettre également de caractériser la variabilité inter parcellaire et de faire des choix de conduite globale mieux raisonnés. Les images acquises plusieurs fois dans l année constituent une aide à la surveillance des cultures en apportant une information actualisée de la zone de production. 88
Au niveau du bassin de production, l image permet de discriminer automatiquement les cultures, les zones urbaines ou les forêts afin de mieux gérer l occupation du sol pour favoriser un développement harmonieux des structures de production en adéquation avec les contraintes réglementaires. Au niveau national, des satellites équipés de capteur thermique, servent à constituer des systèmes d alerte pour prévenir les conséquences d incidents climatiques comme le gel. A noter que cette technologie est quatre cent fois plus précise qu un maillage de station météo en terme de densité de mesure. Contact : Vincent LELANDAIS Product Manager GEOSYS - 20, impasse René Couzinet - Parc de la grande Plaine - BP 65815 31505 TOULOUSE Cedex 5 Tél. +33 (0)5 62 47 80 80 - Fax. +33 (0)5 62 47 80 70 info@geosys.com - http://www.geosys.com 89
SYSTÈME D INFORMATION GÉOGRAPHIQUE : APPLICATION A LA REPRÉSENTATION RÉGIONALE D UN RISQUE ÉPIDÉMIQUE SUR LE VIGNOBLE Christian DEBORD, ITV FRANCE Résumé Depuis plus d un siècle, les maladies cryptogamiques imposent au viticulteur de protéger son vignoble contre le mildiou, l oïdium et le black-rot. Les modèles de comportement des principales maladies permettent une évaluation des risques d épidémie pour mieux positionner les interventions dans une optique de développement durable. L ITV France Aquitaine, utilise depuis 1992 un logiciel de modélisation qui évalue les risques d épidémie pour mieux positionner les interventions. La mise en place d un SIG répond à l exigence de capitaliser les données de dix années de modélisation pour établir un outil d aide à la décision dans un environnement distribué. Ainsi, une cartographie de la prévision des risques d épidémies sur le vignoble est à la disposition des viticulteurs sur le site de l interprofession bordelaise (CIVB) depuis 2003. L expérience cartographique est maintenant étendue aux vignobles Charentais et Midi-pyrénéens via une interface web. Mots clefs modélisation, aide à la décision, maladies de la vigne, protection du vignoble, épidémiologie, géostatistique Contexte du projet Modélisation des maladies de la vigne A l heure actuelle, un certain nombre d éléments de la biologie des principales maladies cryptogamiques de la vigne sont connus. L enjeu de la recherche consiste à prévoir le développement épidémiologique des champignons pour optimiser les interventions phytosanitaires. Le vigneron attend des acteurs de la protection du vignoble une information à la fois claire et pertinente sur l évolution observée des différentes maladies sur l ensemble du vignoble ainsi que sur l évaluation du risque épidémiologique pour les jours à venir afin d établir une stratégie de traitement. En partenariat avec le CIVB (Conseil Interprofessionnel des Vins de Bordeaux), ITV France adapte ainsi, depuis 1992 sur le Bordelais, des outils d aide à la décision de traitements élaborés par la société SESMA (Société d Etude des Systèmes et de Modélisation Avancée), pour analyser le développement des maladies en cours de campagne, et contrôler en permanence au vignoble la pertinence de ces prévisions. Figure 1 : le système climat-plante-parasite 91
La modélisation consiste à étudier les interactions du système climat-plante-parasite : le climat joue un rôle de stimulus pour le développement du parasite qui s attaque à une plante plus ou moins réceptive en fonction de son stade de croissance phénologique. Ces informations synthétisées, sont transmises chaque semaine au CIVB qui les met en ligne en accès gratuit, sur son site professionnel. Des prévisions météo, établies quotidiennement par grand secteur du vignoble pour les cinq jours à venir, sont ainsi mises à disposition des viticulteurs. Figure 2 : le bulletin d avertissement sur le site du CIVB Figure 3 : Choix d une carte du bulletin d avertissement Figure 4 : interrogation de la prévision sur Saint-Emilion pour le black-rot en fonction de 3 scénarios climatiques 92
Chaque lundi pendant la campagne viticole, une équipe technique intègre ces prévisions aux données enregistrées par les stations météo du réseau DEMETER (DEveloppement METéorologique en Espace Rural). Des calculs prévisionnels du risque de développement des maladies sont alors établis pour les 7 jours à venir. Chaque modèle fait ainsi l objet d une exploitation en continu : en fonction de sa fiabilité, la simulation qu il délivre s insère dans ce système d information global (météorologie, situations parcellaires, dégâts réels, itinéraires techniques) dont l analyse est déclinée par le technicien pour le viticulteur. L ITV France Aquitaine en créant son SIG dispose d un outil capable à terme, de générer quotidiennement à la fois des cartes du risque de développement des maladies cryptogamiques sur le vignoble aquitain et des cartes d observation du développement de ces mêmes maladies afin d estimer le crédit que l on peut accorder aux modèles. Ces éléments de validation sont accessibles aux partenaires désireux d accéder à ces comparatifs. Méthodologie Le SIG est d abord un Système d Information organisé en réseau qui s appuie sur des logiciels aux fonctions spécifiques. Le réseau modélisation : constitué par l ITV de Bordeaux depuis 1992 en Gironde puis en Aquitaine. Il s appuie sur : - les modèles de prévision des risques conçus par la société SESMA. - 50 parcelles témoin réparties sur le vignoble suivies hebdomadairement par des agents ITV ou partenaires. - 38 stations météorologiques dont les relevés horaires alimentent les modèles par une ligne téléphonique. Une base de données : développée sous Oracle, elle s adapte aux protocoles d observation mis en œuvre, intègre l observation du développement des maladies ainsi que toutes les données climatiques ou issues des calculs des modèles. Un moteur cartographique : interface entre la base de données et les modèles, le logiciel ArcView sert de moteur à une production de masse de cartes par programmation. Celles ci sont calculées par interpolations de variables d indices issues des réseaux de stations ou de parcelles stockées en base de données. Un module géostatistique : chaque maladie et chaque paramètre ayant un comportement propre, il est apparu indispensable d initier une étude géostatistique en relation avec la société Géovariances pour justifier les résultats obtenus par interpolation. Une méthodologie a été dégagée pour une production intégrée dans la chaîne de traitement ArcView avec le logiciel Isatis. Nous utilisons comme méthode d interpolation, un krigeage simple avec des variogrammes calculés sur les données historiques. La saison est divisée en 4 phases en fonction du stade de développement de la vigne. A chaque phase et à chaque variable du modèle correspond une méthode d interpolation spécifique. Des Interfaces clientes : les agents d ITV France disposent d une série d outils développés sur le réseau informatique local pour piloter les différents modules : - une interface de saisie des données terrain dans la base de données - une interface de gestion d une vidéothèque montrant le développement dans le temps d une épidémie - une interface de visualisation de la base de données - un tableau de bord intégrant les utilitaires batch d alimentation de la base et de production cartographique. - un site intranet qui permet de choisir et de visualiser ses cartes. 93
Figure 5 : Choix d une carte dans le visualiseur de cartes intranet Des Interfaces de saisie nomade : Des GPS différentiels équipés d outils de saisie vont permettre aux agents de collecte d entrer directement l information lors des visites des parcelles témoins. Une spatialisation intra-parcellaire du phénomène deviendrait possible. Ces outils seront opérationnels pour la campagne 2006. Développements vers un système régional L animation d un réseau de plus en plus vaste nécessite de s orienter vers des outils internet. Une information distribuée : ITV France Aquitaine met à disposition son infrastructure pour d autres centres partenaires de Charentes via un site Intranet. Basé sur les technologie ArcIMS et Php (pages internet dynamiques), il s intègre dans la gamme logicielle et permet de mutualiser des informations de vignobles voisins. Des actions similaires sont en cours pour les unités de Midi-Pyrénées et Val de Loire. Deviennent alors possibles : intégration des calculs des différents modèles dans une base de données commune saisie des observations terrains pour n importe quel observateur ayant accès à internet restitution des informations sous forme de cartes pour n importe quel partenaire ayant accès à internet. 94
Figure 6 : site IMS dédié aux utilisateurs partenaires Conclusion La mise en SIG d un système d information complexe apporte une homogénéisation de la gestion des données et de nouvelles perspectives dans les missions de l ITV : - recherche : la cartographie devient un nouvel outil de compréhension de l épidémie - suivi de l épidémie : la spatialisation permet une description du phénomène en cours - communication : synthèse d information technique diffusée sur Internet. Cette première application SIG au sein de l ITV laisse entrevoir de nombreuses possibilités d utilisation de ces outils dans les problématiques de viticulture et plus particulièrement de viticulture de précision. Remerciements Le travail a pu être réalisé grâce à l aide du CIVB (Conseil Interprofessionnel des Vins de Bordeaux) et de l ONIVINS (Office National Interprofessionnel des VINS). Merci à tout le personnel ITV France (Bordeaux, Segonzac, Gaillac, Angers), aux partenaires (CA33, CA24, CA 64, CA16, CA17, viticulteurs), et nombreux stagiaires... 95
VITICULTURE DE PRÉCISION : LES SYSTÈMES DE MESURE EMBARQUÉS Tisseyre Bruno, Maître de conférence, Agro Montpellier. UMR ITAP, Agro-Montpellier/Cemagref, MONTPELLIER Introduction L introduction de systèmes de mesure embarqués dans les machines d intervention au vignoble ne présente pas une innovation récente. La plupart des machines actuellement commercialisées (tracteurs, pulvérisateurs, machine à vendanger, etc.) sont munis de systèmes de mesure embarqués permettant de contrôler et de régler le bon fonctionnement de la machine. Jusqu à présent, ces systèmes de mesure se limitaient exclusivement au contrôle de la machine et mettaient en œuvre des dispositifs de mesure simples (capteurs de niveau, de distance, de température, de vitesse de rotation, de pression, de présence/absence, etc.). Ces systèmes de mesure que nous appellerons «classiques» ne modifient en rien la fonction initiale de la machine qui est d exécuter une opération en respectant de la meilleure manière possible les consignes imposées par l opérateur (le conducteur). Ces dernières années ont vu apparaître de nouveaux systèmes de mesure et d enregistrement embarqués qui ne sont plus uniquement dédiés au contrôle du fonctionnement interne de la machine. Ces nouveaux systèmes permettent par exemple : de mesurer des informations externes à la machine telles que des mesures sur le végétal qu elle est en train de traiter afin d adapter au mieux l action de la machine en modifiant les consignes données par l opérateur. Avec ces nouveaux systèmes, les machines ne sont plus aveugles et peuvent s adapter à la variabilité des conditions rencontrées, d enregistrer et de localiser les opérations effectuées afin de rendre compte du bon déroulement des opérations et/ou d en garantir le bon déroulement, on parlera de fonction de traçabilité de la machine, de mesurer, d enregistrer et de cartographier des paramètres externes à la machine comme par exemple le rendement récolté ou d autres paramètres, on parlera de cartographie de paramètres. Cette nouvelle fonctionnalité est souvent associée exclusivement à la viticulture de précision. L objectif de cette présentation est de faire un rapide état de l art sur ces trois nouvelles fonctionnalités permises grâce à une nouvelle génération de systèmes de mesures et d enregistrement embarqués. Une première partie sera dédiée aux systèmes destinés à «percevoir» la variabilité du végétal pour rendre l action de la machine plus précise. Une deuxième partie sera dédiée aux systèmes consacrés exclusivement à la traçabilité. Enfin nous aborderons les systèmes dédiés à la cartographie. Nous essaierons, pour chacune des parties, de présenter l état de l art au niveau mondial tant au niveau des systèmes déjà commercialisés que des prototypes en cours de développement. 1 - Les systèmes embarqués pour une action précise des machines Ces systèmes embarqués constituent une vraie révolution de la machine viticole. En effet, ces systèmes permettent à la machine de «voir» le milieu sur lequel elle agit et d adapter de manière «intelligente» son fonctionnement à la variabilité rencontrée. Deux grandes évolutions récentes sont marquantes dans ce domaine : le système optique permettant de détecter la présence et l absence de feuilles (vertes), il s agit du système de détection commercialisé par la société Avidor. Ce système de mesure est constitué d un capteur optique permettant de détecter l absence ou la présence de végétation (après une étape d étalonnage prenant en compte la spécificité du site considéré - couleur du sol, condition de traitement, etc.). L information commande une électrovanne montée sur la buse du pulvérisateur permettant de n effectuer la pulvérisation que lorsque la végétation est présente au niveau de la buse. Un tel système trouve une application évidente pour les opérations de désherbage, d épamprage et de traitement sanitaire à des stades précoces (lorsque le couvert végétal est 97
discontinu). Il permet d effectuer le traitement sélectivement sur les cibles à traiter (avec les doses résultant du réglage du pulvérisateur) et donc de limiter les pertes de produit dans le sol et l atmosphère. Les résultats obtenus par la chambre d agriculture de l Aude (1) et de l Yonne (2) font état d une économie de produit pouvant aller jusqu à 70 %. le système visio (3) développé et commercialisé par la société Pellenc S.A. pour la détection des poteaux (visio 1) et des parties pérennes de la vigne (visio 2). Le système de mesure est ici constitué d une «barrière de capteurs optiques» montée sur une pré-tailleuse mécanique. Le système permet la détection des objets se situant devant la machine mais surtout, il permet une reconnaissance du type d objets rencontrés (poteaux, sarments, tronc, cordon). Cette reconnaissance est permise grâce à un montage astucieux des cellules optiques ainsi que par un traitement de l information renvoyée par la barrière optique. L information est utilisée pour détecter la présence de poteaux et commander l ouverture du système de prétaille (visio 1), elle est aussi utilisée pour asservir la position de la machine aux irrégularités de hauteur du cordon tout au long du rang (visio 2). Ce système permet d assurer une hauteur de pré-taille constante. Ces deux exemples relativement récents constituent deux exemples significatifs de systèmes embarqués destinés à détecter la variabilité rencontrée et à adapter le fonctionnement de la machine à cette variabilité. Si l on effectue une analogie avec les tendances observées en grande culture (N sensor), ce type de système de mesure devrait encore se développer en proposant des solutions permettant d adapter au mieux le fonctionnement de la machine à la variabilité rencontrée. Dans ce domaine, les opérations d épandage et de traitement phytosanitaire devraient être les premières à en bénéficier. 2 - Les systèmes embarqués pour une traçabilité localisée, Le capteur La localisation systématique des informations, des machines, des opérateurs ne présente plus un problème en agriculture et en viticulture. En effet, la localisation par GPS différentiel permet de localiser n importe quelle intervention ou observation au mètre près. A l heure actuelle, une limite importante de ce dispositif pour les professionnels reste le coût de l abonnement à la correction différentielle. L utilisation des signaux GPS est gratuit mais l abonnement à une société qui fournit des corrections est indispensable si l on souhaite une exactitude de positionnement de l ordre du mètre (compatible avec une localisation au pied de vigne). L abonnement est à renouveler chaque année, il est d un coût important (1 500 euros/an) ce qui constitue une contrainte forte pour l adoption d un tel système par les professionnels. Le système de correction gratuit EGNOS qui commence à être mis en place au niveau européen depuis 2005, devrait permettre de Pallier ce problème en ne limitant les frais de localisation qu à l investissement du récepteur. Bien que d une exactitude moindre (2 à 3 m. près) ce système pourrait constituer une solution adaptée pour la majorité des applications agricoles et viticoles. L information apportée Outre les aspects relatifs à la localisation des informations seules que nous aborderons dans la section suivante, l enregistrement des déplacements des machines devrait constituer un outil de traçabilité et de gestion de chantier. En effet, il permet : le calcul des temps de travaux effectifs, temps de manœuvre, temps de déplacement, d identifier et de localiser des arrêts systématiques de chantier, de contrôler la qualité des opérations effectuées (rangs oubliés, double passage, etc.), et de garantir que certaines opérations sont conformes par rapport à un éventuel contrat liant le producteur avec l aval, etc. 98
Ces fonctions de «traçabilité» localisée des opérations est d ores et déjà proposée commercialement par la société Farmscan (4) pour la traçabilité des opérations de pulvérisation de produits phytosanitaires. Le système commercialisé propose la localisation par GPS différentiel du pulvérisateur associé à l enregistrement des paramètres de fonctionnement de ce dernier (niveau de remplissage de la cuve, débit du pulvérisateur, etc.). Ce dispositif permet donc de cartographier l opération de pulvérisation au mètre près et de savoir si l opération a été conforme aux doses préconisées. Il permet également de localiser les sites où une pulvérisation non conforme par rapport aux objectifs visés (rangs oubliés, rangs traités deux fois, problèmes de buses, etc.). Un système similaire à l état de prototype a été conçu par le Cemagref de Montpellier (De Rudnicki et al., 2005). Ce système propose, en plus des paramètres de fonctionnement du pulvérisateur, d enregistrer (et de localiser) les données climatiques (humidité relative de l air, vitesse du vent) à l aide d une petite station météorologique embarquée sur le pulvérisateur. 3 - Les sytèmes embarqués pour la cartographie des paramètres Le rendement A l heure actuelle, deux dispositifs (spécifiquement dédiés à la viticulture) co-existent pour mesurer le rendement en ligne sur machine à vendanger. Tout deux sont basés sur une mesure massique de la vendange totale qui transite à l intérieur de la machine. Le premier principe présenté n équipe que les machines à évacuation latérale (type chantier australien), il est commercialisé depuis deux ans. Le deuxième principe est le seul capable d équiper les machines munies de trémies, il s agit d un prototype. Le capteur massique pour machine à évacuation latérale (Farmscan) Ce capteur est adapté aux chantiers de récolte de type «australien» où la machine à vendanger n est pas équipée d organes de stockage de la vendange. La vendange est évacuée par un convoyeur vers une benne suiveuse et son tracteur (Bramley, 2001). Le capteur proprement dit est constitué de 3 ou 4 (suivant les options) jauges de contraintes situées sous la courroie du convoyeur. Il mesure la masse de récolte qui est évacuée par le convoyeur en «pesant» la courroie de convoyage plus la récolte qu il transporte. L avantage de ce système est qu il s adapte à tout type de machine (à la condition d avoir un convoyeur externe). Son inconvénient majeur réside dans l étalonnage systématique par mesure de la courroie de convoyage à vide avant chaque parcelle. Ce capteur est déjà commercialisé par la société Farmscan. En janvier 2005, 39 capteurs de rendement ont déjà été vendus essentiellement en Australie. Le capteur massique pour machine avec trémie (Pellenc S.A.) Le principe breveté développé par la société Pellenc S.A. pour mesurer le rendement consiste à effectuer une pesée dynamique de la totalité de la récolte avant son arrivée dans les trémies. Le système utilise deux ensembles peseurs (un pour chaque élévateur de la machine) constitués de balance à jauge de contrainte. Avant d arriver dans la benne, la vendange est immobilisée par un dispositif mécanique sur lequel s effectue la pesée. Ce capteur présente l avantage d être étalonné à vie en usine et de fournir une exactitude de la mesure de 2 % (Bourely, 1999). Il s agit d un prototype qui n est pas encore commercialisé. La carte de rendement Ces systèmes de mesure fournissent une information avec un pas d acquisition de l ordre de la seconde (plus de 2000 mesures/ha. pour des vitesses d avancement de 3 km/h et une densité de plantation de 4 000 pieds/ha). La figure 1 montre une carte de rendement réalisée en 2001 avec un prototype de machine à vendanger (Pellenc S.A.) munie d un capteur de rendement massique et localisée par DGPS. Cette carte met en évidence la haute résolution intraparcellaire apportée par ce type de dispositif. 99
Figure 1 : exemple de carte de rendement (1 ha., cépage Grenache) élaborée à partir d un capteur de rendement sur une machine à vendanger localisée par DGPS. (Source : Pellenc S.A./agro-montpellier, projet vi-tis) Les capteurs de qualité embarqués sur machine à vendanger A notre connaissance, seule la société Pellenc S.A. s est intéressée à ce problème et a embarqué sur un prototype des capteurs permettant de mesurer la qualité de la vendange. Le taux de sucre est évalué par réfractométrie, et l acidité est évaluée par le ph. Ces mesures sont réalisées sur le jus de raisin présent dans la vendange. Aucun dispositif n est commercialisé à ce jour. Dans le domaine de la mesure de la qualité de la vendange, des progrès spectaculaires seront certainement à venir avec le développement de techniques telle que la spectrométrie. Il s agit d une technique déjà utilisée en laboratoire (environnement contrôlé) avec des enjeux techniques forts pour arriver à embarquer ce type de dispositif. La mesure de paramètres morphologiques et d expression végétative Dans ce domaine, il est encore difficile de savoir quelle source d information (télédétection ou capteurs embarqués) sera la plus appropriée pour permettre une connaissance fine des caractéristiques de la végétation et de ses variabilités. Dans certaines régions du nouveau monde (Australie particulièrement), l imagerie aérienne est d ores et déjà utilisée pour détecter les hétérogénéités parcellaires et orienter les contrôles de maturité, les inspections sanitaires, etc. Des sociétés prestataires de service proposent déjà ce type d information aux «wineries» et aux viticulteurs en Australie, au Chili et en Californie. Les premières utilisations encadrées par des services techniques ou des instituts de recherche (Profitt et al., 2004, Johnson et al., 2003, Lamb et al., 2001) font état de résultats intéressants pour des stades particuliers (véraison) avec des modes de conduites simplifiés (rang partiellement recouverts par la canopée) et/ou un enherbement maîtrisé. Les informations apportées ont même conduit certains domaines à mettre en pratique une vendange sélective des parcelles en fonction des zones de qualité mises en évidence. 100
Une autre voie consiste à utiliser un capteur embarqué (caméra ou autre système de mesure) sur une machine d intervention usuelle (opération en vert ou pré-tailleuse) localisée par DGPS afin d effectuer des mesures en continu sur la canopée ou sur les bois de taille : on parle dans ce cas de proxi-détection par opposition à la télédétection. L acquisition d images et leur traitement permet d effectuer des mesures non-destructives sur le végétal. L utilisation de ce type de système de mesure sur le couvert végétal (Tisseyre et al., 1999) permet d extraire et de mesurer toutes sortes de variables visuelles susceptibles d être corrélées à l expression végétative (surface de feuille, porosité de la canopée, poids de taille en hiver, etc.) et à la surface foliaire exposée potentielle (Souchon et al., 2001). Un tel système (caméra embarquée) sur machine (Praat et al., 2004) est déjà commercialisé en Nouvelle Zélande depuis Juillet 2005 pour cartographier la surface foliaire exposée en viticulture (grapesense - 5). La mesure de paramètres relatifs au sol La mesure systématique de paramètres relatifs au sol revêt un intérêt réel pour en appréhender la variabilité spatiale. Il n existe pas, pour le moment, de capteurs permettant de mesurer en ligne et de manière systématique des paramètres usuels tels que l humidité, le ph, la teneur en argile, etc. En viticulture de précision, tout comme en agriculture de précision, les mesures disponibles intègrent de multiples variables. L objectif des mesures n est donc pas de porter un diagnostic explicatif sur les différentes conditions rencontrées, mais plutôt de cartographier la variabilité observée en vue de rationaliser les observations complémentaires et les échantillons à prélever pour effectuer des analyses chimiques et physiques plus fines. Il s agit principalement de mesures géophysiques comme la résistivité ou la conductivité réalisée à l aide de capteurs embarqués sur machine (Douzals, 2000). En France, une société propose d ores et déjà la réalisation de cette mesure en viticulture avec des capteurs mesurant jusqu à deux mètres de profondeur (Géocarta ). L information apportée est globale, mais elle permet d appréhender la variabilité des sols rencontrée au niveau d une parcelle. D autres systèmes mesurant la conductivité électrique des sols (Véris) ou la conductivité apparente (EM38) des sols sont également proposés. L utilisation de capteurs embarqués pour la mesure de paramètres physiques des sols est un domaine qui est en pleine évolution, Terra-spase (Californie) propose depuis peu de temps un service commercial basé sur l utilisation de capteurs plus complets embarqués sur quad permettant d estimer et de cartographier des paramètres comme la texture du sol, la profondeur du sol, la couleur du sol, etc. Conclusion Les systèmes de mesures embarqués sur machine sont en pleine mutation. Ils étaient jusqu à présents dédiés au contrôle du fonctionnement de la machine. Le rapide état de l art effectué dans ce document montre que les fonctions des systèmes de mesure embarqués évoluent rapidement pour couvrir de nouvelles fonctionnalités : la machine s adapte aux hétérogénéités et à la variabilité rencontrées grâce à des capteurs extéroceptifs, la machine peut assurer une traçabilité localisée grâce à un enregistrement des paramètres de fonctionnement de la machine et une localisation de cette dernière, la machine enregistre et permet et permettra la cartographie de paramètres quantitatifs ou de qualité de la vigne grâce à des systèmes de mesure embarqués spécifiques. Ces nouvelles sources d information constituent une opportunité et un véritable enjeu pour la viticulture. Elles vont systématiser l acquisition massive de données, ce qui va multiplier les expérimentations, tant au niveau d un domaine que d une région viticole. Elles vont multiplier les bases de données qui, si elles sont bien gérées vont enrichir le conseil viticole et la recherche plus fondamentale sur la vigne. Au niveau des domaines, outre les aspects traçabilité et expérimentations, ces outils constitueront des moyens permettant d affiner la connaissance du milieu et la réponse de la plante. Ces nouvelles sources d information constituent donc de nouveaux enjeux pour la filière viti-vinicole, tant par la diversité des itinéraires techniques qu ils permettront de mettre en place que par la valorisation possible par le conseil et la recherche. Néanmoins, l adoption de ces outils par le monde professionnel passe nécessairement par la mise en œuvre de dispositifs ouverts, simples, robustes et accessibles tant en termes de niveau de compétence que de coût. 101
Bibliographie Bourely A., 1999. Pellenc : la viticulture de précision, actes des 11 èmes journées du Groupe d Etudes des systèmes de Conduite de la Vigne, Marsala, Sicile, 386-392. Bramley R.G.V., 2001, variation in the yield and quality of winegrapes and the effect of soil property variation in two contrasting australian vineyard. 3 rd European Conference on Precision Agriculture, Montpellier, 767-772. De Rudnicki V., Fabrigoule S., Bonicelli B., Sinfort C., 2005. Enbedded system for monitoring pesticide application, 7th fruit, nut and vegetable prod. Engineering symposium, frutic05. Douzals J.P., 2000, mesures physiques de la variabilité des sols en agriculture de précision. Ingénierie, 24, 45-52. Johnson L.F., Roczen, D.E., Youkhana R.R., Nemani R.R., Bosch D.F., 2003, Mapping vineyard leaf area with multispectral satellite imagery. Computer and electronics in agriculture, 38, 33-44. Lamb D., Hall, A., Louis, J., 2001, airborne remote sensing of vines for canopy variability and productivity. Annual technical issue of the australian grapegrower and winemaker. Praat J.P., Bollen F., Irie K., 2004. New approaches to the management of vineyard variability in New Zealand, 12th Australian Wine Industry Technical Conference. Proffitt T., and Pearse B., 2004. Adding value to the wine business precisely using precision viticulture technology in Margaret River. 12th Australian Wine Industry Technical Conference. Souchon N., Renaud C., Tisseyre B., 2001, Comparaison d indicateurs d entassement du feuillage sur vigne. actes des 12 èmes journées du Groupe d Etudes des systèmes de Conduite de la Vigne, Montpellier, 97-102. Tisseyre B., Ardoin N.,Sevila F., 1999, Precision viticulture : precise location and vigour mapping aspects, 2 nd European Conference on Precision Agriculture, Odense, Denmark, 319-330. (1) : http://www.avidorhightech.com/fr/weedseeker/pdf/resultats_tests_selectif.pdf, (2) : http://www.avidorhightech.com/fr/weedseeker/pdf/testyonne.pdf, (3) : http://www.pellenc.com/pretailleuse/pretailleuse_visio.htm, (4) : http://www.farmscan.net/products/images/spraymap.pdf, (5) : http://www.une.edu.au/physics/sensors/grapesense/grapesense.htm 102
Introduction COLLECTE D INFORMATIONS SUR LE TERRAIN : VALORISATION DES RELEVÉS PAR LES SYSTÈMES NOMADES Laurent BERNOS Chambre d Agriculture de la Gironde Depuis la campagne 2005, la Chambre d Agriculture de la Gironde et ses structures décentralisées (Association de Développement Agricole et Rural) ont mis en œuvre un outil informatique de saisie au champ couplé à une base de données. L article précise le cheminement ayant abouti à Gaïa Vigne & Vin en partant du constat du fonctionnement des structures. Une étude précise des besoins a permis de dégager les objectifs. L outil informatique est ensuite décrit succinctement dans son fonctionnement au champ et dans l appui qu il apporte au conseiller dans la rédaction de messages à destination des viticulteurs. CONSTAT La Chambre d Agriculture de la Gironde et les structures décentralisées rattachées (9 ADAR gèrent du conseil viticole) réalisent un suivi hebdomadaire d avril à fin août de plus de 400 parcelles de références. Ces données collectées servent à l élaboration de Messages d Informations Viticoles (MIV) destinés aux viticulteurs adhérents à ce service. Ces prestations payantes ont débuté en 1994 pour les plus anciennes. Les données collectées chaque semaine concernent le stade phénologique, les données des maladies (mildiou, oïdium, black-rot, botrytis) et ravageurs (cicadelles vertes, ver de la grappe, cicadelle vectrice de la flavescence dorée) sur les feuilles et les grappes. Des données complémentaires sont collectées comme la présence d auxiliaires, (typhlodromes, chrysopes) ou des données plus particulières dans une rubrique remarques. Ces observations étaient notées sur papier à la parcelle avant d être saisies à nouveau dans un tableau Excel ou Word. A partir de 2003, l utilisation de Pocket PC a permis un gain de temps du fait de la saisie au champ. Néanmoins, un retraitement était nécessaire pour la concaténation des données des différentes parcelles puis la mise en forme finale. Au fil des années, une dérive dans notre manière de travailler est apparue. Chacun a fait évoluer des outils à l origine identiques. Les données collectées ne l étaient plus dans le même ordre ou étaient différentes. De plus, sur 20 semaines de comptages, l ensemble des données représente plus de 176 000 items annuels : cette masse d informations était impossible à traiter aisément et sans l aide d un outil informatique. Il est apparu que ce qui faisait la force de notre réseau (un grand nombre de situations, de parcelles) est aussi une faiblesse dans la mesure où notre fonctionnement entraînait : des échanges de données entre structures décentralisées parfois difficiles des bilans annuels par zones aisés mais très difficiles au niveau départemental des retours très difficiles sur les années antérieures aussi bien au niveau de la parcelle qu au niveau global. Une étude a été réalisée par un stagiaire mettant en évidence ces problèmes et proposant des solutions basées sur l outil informatique. ETUDE PRÉALABLE DU PROJET Dans le cadre d un projet de troisième année ENITAB/ENSA-M AgroTIC sur la période de septembre 2003 à avril 2004, les étudiants ont proposé une solution informatique illustrée par un démonstrateur ainsi qu un chiffrage du projet. Une première étape a consisté en interne à harmoniser les données observées à la parcelle ainsi que le tableau de rendu. Un cahier des charges précis a ensuite été élaboré par le service informatique de la Chambre d Agriculture de la Gironde. Un appel d offres a été lancé et la solution proposée par la société Docmicro à Eysines (33) a été retenue. Le projet a démarré courant septembre pour que le produit soit opérationnel pour la saison 2005. 105
Dans un premier temps en plus de la mise en place de la base de données, les modules saisie des observations au champ, élaboration du Message d Informations Viticoles et aide à la rédaction du bilan de campagne seront mis en œuvre. Les échanges de données se font par l Internet. OBJECTIFS Cet outil informatique devait respecter un cahier des charges : - saisie au champ des observations - stockage et sauvegarde des données collectées - aide à la synthèse des données par zones et départementales - aide à la rédaction des Messages d Informations Viticoles - intégration de la notion de dispersion spatiale des 9 ADAR réparties sur l ensemble du département de la Gironde - souplesse d utilisation - possibilité de rajouter des modules (SIG, traçabilité, base de données nationales des chambres d Agriculture - Bali- ) - utilisation de matériels existants et de logiciels courants de préférence gratuits, liés à Internet. Le logiciel doit permettre une consultation aisée aussi bien par des techniciens que par les viticulteurs. Il a été nommé Gaïa Vigne & Vin. GAÏA VIGNE & VIN Dans cette présentation nous ne développerons que la base de données et le module de saisie au champ. ARCHITECTURE DE GAÏA VIGNE & VIN La base de données de type MySql est hébergée sur un serveur Internet Apache indépendant de la Chambre d Agriculture de la Gironde. Le langage utilisé pour générer les pages Internet est le php. Le système est géré par un administrateur appartenant au service vigne & vin de la Chambre d Agriculture de la Gironde. Le logiciel développé en langage C et une image de la base de données sont installés sur chaque micro-ordinateur et chaque Pocket PC des ADAR. Les viticulteurs réalisant leurs observations ont la possibilité de saisir par Internet les données sur Gaïa Vigne et Vin. 106
LA BASE DE DONNÉES Elle contient l ensemble des informations générales concernant la parcelle (cépage, porte-greffe, mode de conduite de la vigne, commune, coordonnées XY ) et les données du viticulteur (nom, téléphone ). Pour chaque parcelle, les données des comptages sont stockées. Elles sont accessibles aux conseillers viticoles, au viticulteur propriétaire de la parcelle ainsi qu aux viticulteurs appartenant au même réseau. Un module de saisie via Internet permet d intégrer les valeurs des analyses de maturité réalisées par les centres œnologiques du groupe Chambre d Agriculture de la Gironde L OUTIL DE SAISIE AU CHAMP Matériels : il s agit de Pocket PC courants que l on trouve dans le commerce. Coques de protection : Les appareils retenus n étant pas à proprement parlé conçus pour des enregistrements en conditions difficiles (chaleur, poussière, pluie, chocs ) des coques de protection étanches ont été achetées. Elles permettent l utilisation des stylets à travers une membrane souple : l appareil est donc toujours protégé. Mémoire de sauvegarde : Une extension de mémoire a été rajoutée à des fins de sauvegarde dans le cas d un éventuel problème (batterie, casse ). LE LOGICIEL EMBARQUÉ : Spécialement développé par Docmicro, il permet au technicien de partir avec l ensemble des données de sa tournée. Préparation de la tournée Cette étape consiste pour le technicien à définir l ensemble des parcelles qui seront observées sur une ou plusieurs journées. Les parcelles sont sélectionnées sur le micro-ordinateur. Il est possible d en définir l ordre en fonction de critères propres au technicien. D un simple clic, cette liste est ensuite synchronisée avec le Pocket PC. 107
Pour chaque parcelle de la liste, les données d identification de la parcelle, les informations principales concernant le viticulteur ainsi que les données observées lors des passages précédents sont disponibles sur le Pocket PC. Observations à la parcelle Arrivé sur site, le technicien sélectionne sa parcelle à partir de son planning. Les caractéristiques de la parcelle s affichent. Il a facilement accès à l ensemble des comptages réalisés sur cette parcelle. En cas de besoin ou de remarques importantes, il possède les informations pour contacter le viticulteur. Il doit ensuite renseigner chaque onglet : données générales feuilles grappes. Pour une mise en œuvre plus aisée, chaque rubrique n a pas obligation d être renseignée. Une absence de chiffre équivaut à une absence de maladie ou ravageur car le protocole de comptage élaboré en commun précise le canevas des observations des maladies et ravageurs Les données générales Dans cet onglet sont renseignés les observations particulières liées à la parcelle, les conditions météorologiques lors des observation ainsi que les stades phénologiques. Pour plus de précision, le stade phénologique majoritaire est noté ainsi que le stade minimal et maximal de la parcelle, ce qui renseigne sur l étalement du développement de la végétation. Les feuilles Les observations réalisées sur les feuilles sont regroupées dans cet onglet. Les comptages concernant les ravageurs et les observations des auxiliaires : larves de cicadelles vertes, larves de cicadelles vectrices de la flavescence dorée le pourcentage de feuilles occupées par les araignées rouges la présence de typhlodromes ou de chrysopes. A propos des maladies cryptogamiques, des rubriques concernant le mildiou, l oïdium, le black-rot et le botrytis sont à renseigner. 108
Les grappes Dans le même ordre d idée que précédemment, cet onglet concentre les observations réalisées sur les grappes. Pour les ravageurs les rubriques concernent les vers de la grappe (eudémis et/ou cochylis). Suivant les stades de développement, les comptages prennent en compte les glomérules ou les perforations. Les comptages d œufs n ont pas été retenus du fait de la difficulté de les observer précisément en situation. Dans ce cas, des prélèvements sont réalisés pour des comptages en laboratoire. De même que pour les feuilles, pour chaque maladie cryptogamique, les valeurs observées sont à compléter. L enregistrement des observations sur le Pocket PC Il est réalisé soit en cours de comptage, soit à la fin. Il n est possible que si certains champs obligatoires sont renseignés comme le nombre d organes (feuilles et grappes). Cette valeur permet ensuite au logiciel de calculer une valeur ramenée à 100 dans le tableau final de rendu. Lorsque l enregistrement est validé après confirmation, il est possible de modifier à nouveau les données sur le Pocket PC. En dernier recours, il existe toujours une possibilité de correction sur la base de données à partir du microordinateur. A chaque enregistrement, le planning des comptages est complété ce qui évite tout oubli de parcelles. L enregistrement sur la base de données De retour au bureau, une fois l ensemble des observations réalisées, les données enregistrées sur le(s) PDA sont synchronisées avec la base de données du micro-ordinateur. Une dernière manipulation transfère par Internet ces données avec Gaïa Vigne & Vin sur le serveur. A ce stade les données sont sauvegardées et accessibles non seulement par les techniciens de la zone considérée, mais aussi par l ensemble du réseau de conseillers viticoles et les viticulteurs adhérents. VALORISATION DES DONNÉES COLLECTÉES Le rendu sous forme de tableau Lorsque toutes les observations et les synchronisations avec la base de données ont été faites, Gaïa Vigne & Vin nous permet simplement et rapidement de réaliser le tableau de rendu qui sera envoyé aux viticulteurs avec les messages d informations viticoles de son secteur. Par sécurité et pour alléger le fichier, le format pdf a été retenu. Aide à l élaboration du MIV Le module d aide à l élaboration du Message d Informations Viticoles de Gaïa Vigne & Vin permet de choisir les rubriques qui constitueront la trame. 109
Chaque rubrique est ensuite traitée séparément en intégrant les données spécifiques. Par exemple, pour la rubrique bilan météorologique, le technicien choisit les sites dont il veut illustrer le message, la période d étude et le type de données qu il désire (température moyenne, pluviométrie). Les données météo sont récupérées automatiquement à partir du réseau De.Met.E.R aquitain et intégrées pour la réalisation du tableau. Pour les rubriques liées à des observations, comme par exemple les cicadelles des grillures, les données sont récupérées à partir du tableau de synthèse et une interface graphique assure une visualisation. Lorsque toute les rubriques sont remplies, le Message d Informations Viticoles est généré automatiquement sous format pdf avec ou sans tableau des observations. Il est alors prêt à l envoi par messagerie électronique ou fax. INTÉRÊT DE L OUTIL Cet outil informatique a été créé pour répondre dans un premier temps à une demande spécifique des conseillers viticoles. La phase d études qui a permis de cerner les besoins, nous a aussi obligé à définir une méthode de travail commune qui laisse à chacun toute latitude dans la mise en œuvre du conseil. Les points positifs L outil informatique proprement dit nous a apporté : un gain de temps que l on peut chiffrer jusqu à deux heures par semaine et par conseiller viticole uniquement pour la partie saisie au champ et élaboration du Message d Informations Viticoles une sécurité dans la sauvegarde et la pérennité des données, un traitement facilité des données (comparaison par zone, par période) des échanges possibles entre les différentes zones et des synthèses sur le département. Ces remarques concernent aussi les valeurs des analyses de maturité. 110
Les points négatifs Ils concernent essentiellement les Pocket PC. En effet, ce matériel est fragile et n est pas destiné à un usage intensif et professionnel. L utilisation des coques de protection a évité tout problème de casse de matériel. L autonomie est suffisante pour une journée de travail mais le vieillissement de la batterie peut nécessiter un remplacement préventif pour limiter ce problème. Enfin, la faible luminosité de l écran s avère handicapante en plein soleil. Concernant la base de données, le fonctionnement est à ce jour bon et aucun problème majeur n a été mis en évidence. Concernant l élaboration des Message d Informations Viticoles, le passage en format pdf à partir des pages html perturbe parfois la mise en page ce qui nécessite quelques retouches. EVOLUTIONS AJOUT DE NOUVEAU MODULES Cette base de données ayant été conçue pour être évolutive, différents modules vont y être intégrés. Un module traçabilité permettant un suivi des pratiques. Il s agit de la mise en ligne de la version papier d un classeur existant. La saisie se fera par le viticulteur par l Internet. Dans le cadre d un partenariat avec l ITV, les données collectées et stockées dans la base de données serviront anonymement pour améliorer le programme de modélisation. En parallèle, des cartes seront élaborées à partir des observations. Elles serviront à faciliter la synthèse et à illustrer les Message d Informations Viticoles. Pour faciliter la saisie au terrain, un module allégé sera disponible pour les viticulteurs possédant un Pocket PC. Le transfert des données pour alimenter Gaïa Vigne & Vin se fera selon le même protocole que les conseillers viticoles. Conclusion Dans ce projet, l étude initiale qui a permis de dégager les priorités, a rendu obligatoire une réflexion sur la manière de travailler des conseillers viticoles. La nécessaire harmonisation était un préalable à ce projet. La première année de fonctionnement a mis en évidence l intérêt de ce type d outil informatique notamment en ce qui concerne le gain de temps de saisie des observations pour l élaboration du tableau final. La pérennité des données collectées et la possibilité de s y référer facilement est un point particulièrement intéressant pour notre activité qui se nourrit de l expérience. Le développement de la puissance des outils informatiques et en particulier des outils nomades tels que les Pocket PC a rendu possible et viable ce projet. Aujourd hui des développements faisant appel aux Systèmes d Information Géographique au travers de collaboration avec notamment l ITV va permettre d améliorer la qualité du service rendu aux viticulteurs. Laurent BERNOS Service Vigne & Vin Chambre d Agriculture de la Gironde Remerciements : service informatique de la Chambre d Agriculture de la Gironde, étudiants de la troisième année AgroTIC ENSA- M/ENITAB 2003-2004 111
SYSTÈME D INFORMATION GÉOGRAPHIQUE Le point sur les applications et programmes en grandes cultures Denis BOISGONTIER - ARVALIS Les Systèmes d Information Géographique dans le monde agricole L utilisation d un Système d Information Géographique (SIG) permet d améliorer la compréhension d un phénomène quantifié en précisant sa localisation (géoréférencement) ainsi que ses limites spatiales. Les enjeux du SIG dans le monde de l agriculture concernent essentiellement l économie, l environnement, ainsi que la qualité et vont dépendre de ses acteurs : les agriculteurs : gestion de l exploitation (plan d épandage, organisation des chantiers, ), prise en compte de la variabilité intraparcellaire (modulation intraparcellaire), traçabilité des produits, les organismes économiques : gestion des collectes, logistique et géomarketing, traçabilité des produits, les organismes de conseil : amélioration des tours de plaine pour les techniciens, mise en place de nouveaux produits et services incluant la dimension spatiale (agriculture de précision»), les administrations : protection de l environnement, suivi des réglementations, contrôles, gestion des aides, réalisation de bilans et de mesures d impact sur des territoires, la recherche : amélioration de la compréhension des phénomènes agro-pédoclimatiques grâce à la prise en compte de la dimension spatiale, LES SIG AUJOURD HUI En France, depuis une quinzaine d années, les acteurs du monde agricole, les administrations, les organismes et plus récemment les agriculteurs se sont progressivement équipés d outils de type Système d Information Géographique. Les premiers organismes agricoles à faire l acquisition d un SIG sont des DDA pilotes (Lozère, Bouches du Rhône,..) en 1990-1991. Au départ, les SIG sont surtout utilisés dans le cadre d études environnementales. Aujourd hui, la quasitotalité des administrations et organismes agricoles possède un SIG, généraliste ou adapté à ses besoins et missions spécifiques. Du côté des agriculteurs français, c est le développement de la pratique de l agriculture de précision au milieu des années 90 qui a amené les premières utilisations d un SIG ou plutôt, à l époque, d outils permettant de visualiser les cartes de rendement. La réglementation européenne relative à la politique agricole commune prévoyait qu au 1er janvier 2005, chaque état membre de l union ait mis en oeuvre un dispositif d identification graphique des parcelles agricoles. Aujourd hui, après trois ans de basculement progressif le registre parcellaire graphique est mis en place dans tous les départements français. Avec les déclarations PAC graphique, la grande majorité des agriculteurs ont découvert les Systèmes d Information Géographique. Longtemps réservés à quelques experts ou décideurs, ils sont aujourd hui accessibles aux agriculteurs. Le domaine agricole fait aujourd hui office de précurseur dans ce domaine. Toute la gamme des solutions SIG : SIG professionnels (ArcInfo, ), bureautiques (ArcView, MapInfo, ), métier (Agrimap, GPAgri, ), accessibles via Internet (Visioplaine, EAC, ) et solutions mobiles (Agri-Pocket, ) se retrouve au sein des administrations et organismes agricoles. Les solutions présentes chez l agriculteur sont essentiellement des SIG métier, accessibles ou non via Internet et des solutions mobiles permettant le travail au champ. Les données restent certainement la composante la plus importante des SIG car sans donnée, l outil ne servirait à rien. Les différentes données rencontrées dans le domaine de l agriculture sont des données raster : (images satellites, orthophotos, ) et vecteur (parcellaire, points de prélèvement,.). Ce sont des données de référence (données IGN, données caractérisant le sol, ) ou fréquentielles, des données à différentes échelles : de l intraparcellaire au territoire (Petite Région Agricole, département, aire de collecte,..) mais aussi, des données pouvant être analysées à différentes échelles. 113