Images satellites et pomme de terre Une association profitable à moyen terme 22 ème AG FIWAP 9 mars 2015 Jean-Pierre Goffart Viviane Planchon Yannick Curnel Centre wallon de Recherches agronomiques Département Productions et Filières Unité Stratégies Phytotechniques www.cra.wallonie.be
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Au niveau européen pour l observation de la terre Résolution spatiale (taille des pixels) Résolution temporelle (fréquence de passage) Jusqu à présent A partir de 2015 Satt. SENTINEL 2 10 à 300 m 10 à 60 m 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 Coût d acquisition des images 5 à 6 bandes spectrales 13 bandes spectrales 2.000 à 4.000 /image GRATUIT pour applications agricoles Centre wallon de Recherches agronomiques Département Productions et Filières Unité Stratégies Phytotechniques www.cra.wallonie.be
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 j., Taille des pixels 10-60 m 13 bandes de longueur d onde Estimations plus précises du taux de couverture du sol, de l indice de surface foliaire et de la teneur en chlorophylle Centre wallon de Recherches agronomiques Département Productions et Filières Unité Stratégies Phytotechniques www.cra.wallonie.be
Acquisition des données satellites Complémentarité des satellites S-1, S-2 et PROBA-V SAR + _ Sentinel-1 / Radarsat-2 Indépendant météo Fréquence passage élevée sur Europe Nombre de bandes Interprétation difficile HRO + MRO Sentinel-2 /Landsat-8 Résolution spatiale Nombre de bandes _ Couverturenuageuse (Fréquence passage) + PROBA-V (satt. belge) Fréquence passage Nombre de bandes => Monitoring performant des cultures à l échelle de la parcelle _ Contaminationnuages Résolution spatiale Centre wallon de Recherches agronomiques Département Productions et Filières Unité Stratégies Phytotechniques www.cra.wallonie.be
Financé par
IndustrialPotato monitoring for the Belgian potato sector
ipot: objectif Sources d informations Au sol: observations, données météo Monitoring, à différentes échelles, de la croissance et du développement de la culture depommesdeterreenbelgique,pourviserà terme une amélioration durable de la production et de la qualité des pommes de terre industrielle sur l ensemble de la zone de production Aériennes (drones) Spatiales (satellites) L outil: une plateforme internet d informations géolocalisées mise à la disposition des acteurs du secteur industriel
ipot: Méthodologie Rassemblement de connaissances et d informations provenant de différentes sources
LES DÉFIS AUXQUELS LE PROJET CONTRIBUE
Etat de la parcelle et de la culture? Est-ce que la situation est normale? Existe-il un risque accru de pertes de production ou de qualité? (mauvaise croissance ou risque sanitaire)
Variabilité? Y a-t-il une grande variabilité intraparcellaire? Quel est le meilleur endroit pour avoir un échantillonnage représentatif? Qu elle est la variabilité entre les parcelles? Quelle parcelle visiter en premier? Liste des priorités
Quel stade de développement? Important pour les interventions culturales (notamment le défanage), leplanning des récoltes& la logistique de réception et de stockage des tubercules Donnéesd entréepour les modèlesde croissancedes cultures (pour l estimation des rendements depuis la date d émergence ou de fermeture des lignes par ex.) biomass yield
Focus sur la levée et la maturité de la culture A l aide de l imagerie satellitaire : Détermination de la date de levée Suivi du taux de couverture du sol par la culture (notamment fermeture des lignes) Suivi de la sénescence de la culture
Exemple: Suivi de la levée, saison 2014
Estimation/Prévisiondes rendements? Importance économique Estimation et prévision des rendements pour 2 variétés, pour la transformation, et 1 variété pour le marché du frais à l aidede modèlesde croissancede la culture Lumière du soleil Fraction absorbée de PAR (FAPAR) Photosynthèse LAI Respiration d entretien Biomasse Respiration de croissance Feuilles Tiges Stade de développement Racines Produits récoltés
Estimation/Prévisiondes rendements? Estimations de rendement améliorées grâce à l utilisation, dans les modèles, de données satellitaires et d observations de terrain Dated émergence (satellite) forçage Rendements observés Set de «validation» Rendements observés Set de «calibration» Recalibration MODELES de CROISSANCE Comparaison des rendements mesurés et estimés Date de fermeture des lignes & de sénescence (satellite) Données météorologiques historiques mise à jour Génération d un ensemble de données météo Comparaison des modèles et sélection
FINALITÉ
ipot: résultats attendus Interface convivial pour le secteur de la pomme de terre belge, ce qui rend accessible l'information et les connaissances de la recherche et du secteur de la pomme de terre Quelestl étatsanitaire de ma parcelle? Oùen estma culture? Quelleestla date de défanageidéale? Quels sont les rendements attendus? Comment organiser au mieux ma campagne d arrachages et de stockage?
ipot: Résultats attendus
ipot: Impact attendu Meilleur suivi des cultures de pommes de terre (à l échelle de la parcelle, de l exploitation, de la commune, de la zone agricole, de la région) Rendement accru: en volume & en qualité sur l ensemble de la zone de production
1er Octobre 2014 au 31 Mars 2019 BELgianCollaborative Agriculture Monitoring at parcel level for sustainable cropping systems Monitoring collaboratif belge de l agriculture, au niveau de la parcelle, pour des systèmes de production durables
3 types de cultures Froment d hiver Maïs Pomme de terre Centre wallon de Recherches agronomiques Département Productions et Filières Unité Stratégies Phytotechniques www.cra.wallonie.be
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 centres pilotes et techniques en Wallonie et en Flandre et les agriculteurs
Les résultats attendus BELCAM développera à l échelle de la parcelle des modèles et des méthodes de traitement des données grâce à une stratégie de collaboration avec les centres pilotes et techniques pour proposer aux agriculteurs belges 6 produits d Observation de la Terre : 1. Le bilan prévisionnel annuel de l azote à l échelle de la parcelle, basée sur les rotations des cultures, les pratiques agricoles (par exemple les résidus de culture, l engrais vert, le travail du sol, ) et les conditions sur le terrain (pente, la texture du sol). 2. La délimitation annuelle des parcelles et la détermination des zones homogènes au sein des parcelles, pour aider à ajuster les pratiques agricoles selon l hétérogénéité du champ compilée à partir des années précédentes
Les résultats attendus 3. Le statut azoté de la pomme de terre et du froment d hiver au niveau de la parcelle, pour décider si une deuxième application d azote est nécessaire ou non en pomme de terre et le niveau de la troisième fraction en froment, en fonction de la biomasse déjà produite, de l estimation de la teneur en chlorophyle des feuilles et de l estimation de l azote déjà absorbé par la culture 4. L état général des cultures (LAI, fapar, biomasse) pour le froment d hiver, le maïs et les pommes de terre au fil des saisons et rassemblé au niveau du district 5. L étude des anomalies majeures à l échelle de la parcelle liées aux nuisibles, à l azote, au stress hydrique ou aux dommages causés par les maladies, regroupé au niveau du district à partir de SAR (images radar) et d analyses optiques chronologiques 6. L estimation du rendement à partir du nouveau modèle développé et calculé à l échelle de la parcelle et rassemblé au niveau du district
1. Bilan prévisionnel en azote établi à l échelle de la parcelle: Amélioration à l aide d images satellite Besoins en N Fournitures en N Bilan prévisionnel en N établi à l échelle de la parcelle en février/mars Situation actuelle L évaluation des différentes sources en de fournitures en N est principalement basées sur: o o Les informations fournies par les agriculteurs sur les caractéristiques et l historique de la parcelle En combinaison avec des tables standardisées de paramètres moyens Grande incertitude sur la précision de ces informations! Améliorations attendues de BELCAM Davantage d informations peut être obtenues via la télédétection avec plus de précisiondans l information fournie Par exemple: - Précédent et production - Résidus de culture précéd. - CIPAN (type et production) -Conditions de terrain (%C, humidité du sol, ) -Texture du sol -(Engrais de ferme)
2. Détermination de la chlorophylle pour l établissement du statut azoté de la culture durant la saison Résultat attendu : Validation de mesures obtenues par télédétection spatiale sur l ensemble du territoire belge Différents outils optiques de terrain étudiés et utilisés actuellement depuis des années au CRA-W, à l UCL, l Ulg et au VITO seront mis à dispositions de BELCAM. Ils sont tous reliés à la teneur en chlorophylle des feuilles, elle-même fortement corrélée à la teneur en azote, et spécifiquement utilisés pour l évaluation du statut azoté par mesure au sol Outils de terrain étudiés au CRA-W Au final: Développement d indicateurs obtenus par télédétection spatiale pour mesurer la teneur en chlorophylle des feuilles Via la mesure de la réflexion de la lumière par la végétation grâce aux capteurs installés sur les satellites SENTINEL-1, SENTINEL-2 et PROBA-V (via l utilisation de la bande red-edge sur Sentinel 2) et d autres satellites en appoint comme LANDSAT, DEIMOS, RAPID-EYE, SPOT5,