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Favoriser la transformation de l’agriculture à petite échelle grâce à la télédétection

Raul Zurita Milla

Le projet de recherche STARS vise à identifier les moyens d’utiliser les technologies de télédétection pour améliorer durablement les pratiques agricoles des petits exploitants en Afrique subsaharienne et en Asie du Sud, avec l’objectif d’améliorer de manière significative leurs moyens de subsistance.

« STARS » est l’acronyme de « Spurring a Transformation for Agriculture through Remote Sensing » (Favoriser la transformation de l’agriculture par la télédétection). C’est un projet international mené par l’Université de Twente, aux Pays-Bas. Il cherche à déterminer la façon d’utiliser les images satellitaires à très haute résolution spatiale, ainsi que les images prises par des véhicules aériens sans pilote (UAV) ou drones, pour surveiller et cartographier les petites exploitations agricoles.

Les instigateurs du projet ont choisi d’utiliser des drones équipés d’appareils photographiques qui permettent une résolution spatiale de l’ordre du centimètre et peuvent voler à basse altitude. La technologie des drones donne la possibilité d’établir des séries temporelles d’images denses permettant de surveiller étroitement les modifications des cultures au fil du temps. Les caméras embarquées offrent également la possibilité de collecter des images spectralement compatibles avec celles fournies par les satellites d’observation de la Terre.

Le projet STARS cible trois régions : l’Afrique de l’Ouest (Mali et Nigeria), l’Afrique de l’Est (Tanzanie et Ouganda), et le Bangladesh, en Asie du Sud. Ces régions présentent trois défis agricoles particulièrement pertinents : le régime foncier et le rendement agricole (Afrique de l’Ouest), les statistiques agricoles et la sécurité alimentaire aux niveaux régional et national (Afrique de l’Est) et le calendrier d’irrigation (Bangladesh).

Établir un cadastre foncier en Afrique de l’Ouest

L’équipe responsable du projet en Afrique de l’Ouest est dirigée par l’Institut international de recherches sur les cultures des Tropiques semi-arides (ICRISAT, International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics). Leurs deux drones procurent aussi bien des images en couleur réelle (valeurs RVB) qu’une imagerie proche infrarouge, ceci aidant les petits producteurs d’Afrique de l’Ouest à sécuriser leurs droits d’utilisation du sol.

Parallèlement à la collecte d’images par les drones, différentes unités de gestion agricoles ont été mesurées et cartographiées. Ces données géographiques ont ensuite été combinées avec les informations recueillies au cours d’entretiens menés avec des agriculteurs, dans le but d’établir un cadastre foncier.

De plus, l’utilisation de techniques photogrammétriques a permis à l’équipe STARS d’élaborer des modèles altimétriques numériques précis des zones photographiées, des modèles utilisés pour aider à mieux gérer les terres et définir la hauteur des cultures, un critère fort précieux pour étudier l’état des cultures.

L’équipe d’Afrique de l’Ouest dispose également d’un octocoptère capable de transporter un appareil photo RVB et une caméra multispectrale. Cet hélicoptère à huit rotors est utilisé de manière plus expérimentale pour tenter de déterminer s’il est possible d’identifier les variétés de cultures à partir d’images multispectrales, ou encore de produire des mesures précises de la santé des cultures à partir des images fournies par les drones.

Promouvoir l’élaboration de politiques en matière de sécurité alimentaire

Sous l’égide de l’Université américaine du Maryland, l’équipe du projet en Afrique de l’Est soutient la collecte de statistiques agricoles nationales et l’élaboration de politiques en matière de sécurité alimentaire en Tanzanie.

Après avoir accompli les vols de drones nécessaires, l’équipe a extrapolé les résultats obtenus à l’échelon national en y intégrant les données satellitaires, ainsi que les données recueillies auprès de la population. La carte des terres agricoles alors obtenue a été transmise aux fonctionnaires du Ministère de l’agriculture tanzanien. Si elles sont élaborées en temps opportun, de telles cartes peuvent aider les experts agricoles à prévoir de manière plus précise les rendements au niveau national, et à prendre des décisions éclairées quant à l’état de la sécurité alimentaire.

Tout comme l’équipe d’Afrique de l’Ouest, l’équipe d’Afrique de l’Est utilise un octocoptère.

Optimiser le calendrier d’irrigation au Bangladesh

Dirigée par le Centre international de l’amélioration du maïs et du blé (CIMMYT), l’équipe bangladaise utilise deux octocoptères. L’un d’eux est équipé du même modèle d’appareil photo RVB et multispectral utilisé par les équipes africaines. En revanche, les bandes spectrales choisies par l’équipe bangladaise sont légèrement différentes, de manière à permettre une caractérisation plus précise de l’activité photosynthétique des cultures et cartographier la manière dont la fraction de la couverture végétale évolue au fil du temps. Ce type d’information est essentiel si l’on veut optimiser le calendrier d’irrigation.

Le second octocoptère est équipé d’une caméra thermique, utilisée pour évaluer la température de la canopée, élément indispensable pour élaborer une stratégie d’irrigation améliorée. Bien que la République du Bangladesh soit riche en ressources hydriques, les fermiers céréaliers sont obligés de pomper l’eau de surface pour cultiver leurs terres pendant la saison sèche hivernale. Le projet STARS espère aider les agriculteurs bangladais à produire une seconde culture annuelle afin d’améliorer leur sécurité financière et alimentaire. Les technologies de télédétection aident les exploitants à optimiser l’utilisation des pompes à eau et fournissent des informations précieuses pour améliorer leurs terres de manière écologiquement viable.

Défis

Avant même de pouvoir se livrer à des analyses agricoles, l’équipe du projet STARS s’est trouvée confrontée à divers défis qu’elle a dû relever : l’obligation de demander une autorisation de voler auprès des autorités concernées, et l’entraînement intensif de plusieurs membres de l’équipe locale pour assurer des vols de drones sécurisés et en temps opportun. Les membres de l’équipe ont également informé la population locale de leurs futures activités et impliqué les exploitants agricoles dans le processus de collecte de données.

Le survol de chacun des champs à deux reprises, chaque mois, a également représenté un réel défi. Bien que toutes les équipes régionales aient effectué un travail remarquable, quelques accidents sont à déplorer. Certains appareils photo et batteries ont par exemple souffert de la chaleur et n’ont pas fonctionné correctement.

Un autre objectif à atteindre était de trouver la manière de faire parvenir aux bureaux centraux des équipes régionales les données collectées sur le terrain. Le défi était de taille compte tenu de la puissance informatique élevée et des logiciels spécialisés nécessaires pour traiter les nombreux giga-octets d’information collectés au cours d’une campagne de vol de drone typique.

Des données de terrain sont nécessaires pour calibrer le recouvrement des terres cultivées et classifier les images aériennes collectées par les drones. C’est la raison pour laquelle leur utilisation par l’équipe du projet STARS a été associée à des campagnes intensives sur le terrain durant lesquelles les chercheurs ont recueilli, grâce à des smartphones, un large éventail d’informations et de mesures spécifiques aux cultures. Les équipes ont également collecté des données de points de contrôle : des coordonnées géographiques mesurées avec précision, nécessaires pour géo-référencer correctement l’imagerie fournie par les drones. Mise en correspondance avec d’autres données spatiales, elle peut être combinée avec d’autres ensembles de données dans un logiciel de système d’information géographique (SIG) et de télédétection.

Enfin, le calibrage des images fournies par les drones, nécessaire pour garantir une qualité d’image optimale afin de pouvoir réaliser des analyses multi-temporelles et multi-échelles, a constitué une difficulté supplémentaire. Cependant, le calibrage des images reste problématique et les équipes du projet STARS tentent encore de trouver la manière la plus efficace de procéder.

Malgré tous ces défis, le projet STARS progresse résolument vers la réalisation de son objectif premier, à savoir identifier les moyens d’utiliser les technologies de télédétection pour mieux comprendre les systèmes agricoles complexes au sein desquels les petits agriculteurs exploitent leur ferme. À cet égard, le projet STARS constitue le premier jalon sur la voie d’une production agricole plus durable dans les économies émergentes.

 

Liens connexes

Le site internet du projet STARS
www.stars-project.org