Paramètres Biophysiques

Dans un monde où la population s’accroit rapidement alors que les terres cultivables et les ressources sont limitées, les pratiques agricoles visent de plus en plus à allier productivité et empreinte environnementale réduite.

Dans cette optique, les images prises par satellite, avion ou drone sont maintenant régulièrement utilisées pour obtenir une vue d’ensemble de la parcelle et afin d’aider les agriculteurs à utiliser la bonne quantité d’engrais, de pesticides et d’eau, là où il faut et au moment opportun.

Pour évaluer le développement végétal à partir de ces images, la méthode la plus répandue à l’heure actuelle s’appelle l’indice de végétation normalisé (NDVI). Le calcul de cet indice est simple et fournit une bonne estimation des différences de développement des plantes dans le champ :  la carte NDVI indique les zones où le taux de végétation verte vivante est élevé et celles où il est faible. Cependant, la méthode NDVI présente certaines limitations, car elle ne présente qu’une évaluation relative des différences de développement végétal. En effet, cet indice est sensible aux variations de luminosité, à l’angle d’acquisition de la prise de vue, au capteur ; et il a tendance à saturer dès que la canopée recouvre intégralement le sol. Par conséquent, avec le NDVI, l’accès à une information absolue  nécessite un étalonnage à l’aide de mesures au sol synchronisées avec les images acquises. Sans ces mesures sol, un suivi cohérent dans le temps n’est pas possible avec cet indice.

Une autre méthode, plus avancée, existe cependant. Il s’agit de l’extraction des paramètres biophysiques. Bien qu’elle exige l’utilisation d’algorithmes de traitement complexes et pointus, cette méthode permet d’obtenir une quantification absolue de la biomasse et de la nutrition azotée en calculant plusieurs indicateurs, tels que le taux de couverture végétale (fCover), la fraction de rayonnement photosynthétiquement actif absorbée (FAPAR), l’indice de surface foliaire, la teneur en chlorophylle, le taux de couverture végétale non photosynthétique, etc.

Nom Signification Valeur Intérêt
fCover (taux de couverture végétale) Pourcentage de la surface au sol occupée par les plantes, vue du ciel 0 à 1, 1 correspondant à un sol entièrement recouvert par la végétation Associé à d’autres indicateurs, permet d’évaluer la biomasse.
FAPAR (fraction de rayonnement photosynthétiquement actif absorbé) Pourcentage de lumière du soleil absorbé par les plantes dans le domaine de la photosynthèse 0 à 1, 1 correspondant à une photosynthèse totalement active Directement corrélé avec l’activité de photosynthèse. Associé à d’autres indicateurs, permet d’évaluer la biomasse et le rendement.
LAI (indice de surface foliaire) Nombre de mètres carrés de feuilles présents sur un mètre carré de sol De 5 à 7 pour la plupart des cultures (la canopée recouvre intégralement le sol dès 3 - 4) Associé à d’autres indicateurs, permet d’évaluer la biomasse.
Teneur en chlorophylle Teneur en chlorophylle A et B par unité de surface de feuilles Valeur type : 20 à 80 µg/cm² Associée à la biomasse, permet d’évaluer la concentration en azote et de donner des recommandations d’apport en azote.
fNPV (taux de couverture par la végétation non photosynthétique - brune) Pourcentage de la surface au sol occupée par des feuilles brunies, vue du ciel 0 à 1, 1 correspondant à un sol entièrement recouvert par de la végétation non photosynthétique Peut indiquer un stress ou un certain degré de sénescence/maturité des cultures. Peut être utilisé pour fournir des recommandations en matière de récolte ou d’irrigation.

 

Les paramètres biophysiques sont robustes et indépendants de l’angle d’acquisition de la prise de vue, du capteur ou des variations de luminosité. Ils peuvent donc être utilisés directement pour suivre une évolution et comparer une situation à deux instants donnés de manière objective, sans avoir recours aux mesures terrain. Combinés avec des modèles agronomiques, on peut en extraire des recommandations efficaces pour apporter la bonne dose d’engrais et d’eau, pour employer avec justesse les régulateurs de croissance et les pesticides, de façon à limiter in fine le recours aux produits chimiques et à diminuer l’impact de l’agriculture sur l’environnement.

Depuis plus de 15 ans, Airbus Defence and Space utilise les paramètres biophysiques dans ses services agricoles, comme par exemple pour de l’agriculture de précision intra-parcellaire ou pour la création d’indices nationaux en support à l’assurance de la production fourragère.

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