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L'efficacité renforcée des drones pour détecter les facteurs de stress affectant les cultures

William Allen

Les drones constitueront un jour une méthode économique et efficace de contrôle des cultures de patate douce, lesquelles sont de plus en plus privilégiées par les petits exploitants agricoles.

En faisant voler un véhicule aérien sans pilote (plus connu sous le nom de drone) spécialement équipé, une équipe de chercheurs du Centre international de la pomme de terre (International Potato Center, CIP) a utilisé la technologie de la télédétection pour collecter des données sur des champs de patates douces à chair orange en Tanzanie. Cette étude a duré deux semaines, au printemps 2015. Roberto Quiroz, le chef du projet au CIP de Lima (Pérou), a expliqué la valeur ajoutée de cette technologie : « Les données collectées par les drones étaient d’excellente qualité. Elles ont permis de déterminer très précisément les différentes utilisations des terres, et d’estimer la surface des terres occupées pour chaque utilisation. »

L’étude réalisée en Afrique de l’Est était intégrée à un projet plus large concentré sur l’utilisation des drones pour la collecte d’informations détaillées sur les cultures grâce à l’imagerie aérienne de haute qualité, et basé sur les travaux précédents des chercheurs du CIP. Ces derniers prévoient d’élaborer un système de télédétection agricole conçu pour répondre aux besoins des petits exploitants. Les données aériennes leur permettent de prendre des décisions éclairées concernant le moment adéquat pour planter des cultures et les meilleures variétés à cultiver (réduction des risques de famine imminente ou de mauvaise récolte).

L’implication des scientifiques locaux

L’étude de terrain s’est déroulée dans la région du Mwanza, dans le nord de la Tanzanie, à l’endroit du pays où les agriculteurs produisent le plus de patates douces.

Les membres de l’équipe du CIP basés à Lima, en collaboration avec les experts de Nairobi, ont utilisé un drone Oktokoper à huit moteurs XL afin de collecter des données sur plusieurs exploitations agricoles pendant toute la durée du projet, avec l’accord de chaque agriculteur. L’équipe a collecté des données aériennes portant sur de nombreux champs de patates douces, mais également sur des champs de poivrons, manioc, sorgho, coton, riz et maïs.

Le premier jour sur le terrain, ils ont rencontré des scientifiques de l’Institut de développement et de recherche agricoles de la zone du lac (Lake Zone Agricultural Research and Development Institute, LZARDI) à Ukiriguru. Le LZARDI, qui fait partie du Ministère tanzanien de l’agriculture et de la sécurité alimentaire, est un institut de promotion et de recherche agricoles qui s’intéresse à différentes cultures.

Adolfo Posadas, le chef de la mission du CIP de Nairobi, a expliqué aux scientifiques du LZARDI que le CIP élaborait une large gamme de produits libres d’accès dans le cadre du projet (logiciels de programmation de vols et de traitement d’images aériennes, notices de montage des drones et capteurs…). « Le principal objectif de ce projet sera de transférer l’ensemble de cette technologie afin que le prochain utilisateur puisse y accéder librement », a déclaré M. Posadas. Ce transfert permettra de réduire considérablement les coûts, même si l’acquisition d’un drone commercial demeurera nécessaire.

Les drones en action

Par un heureux hasard, un champ du LZARDI situé à quelques mètres à peine de la salle de conférence s’est révélé être un excellent point de départ, avec quatorze variétés de patate douce à chair orange poussant côte à côte dans différentes sections.

Une fois sur le terrain, les chercheurs du CIP ont initié le processus en plusieurs étapes de la collecte d’images par drone : ils ont utilisé un mètre ruban pour délimiter les sections rectangulaires du champ, ont enfoncé des marqueurs dans le sol  à chaque coin du champ, et ont relevé les coordonnées GPS de chacun d’entre eux, créant  ainsi des points de contrôle utilisés lors du traitement des images aériennes pour les rendre géographiquement exactes.

En parallèle, Luis Silva, un pilote de drone, a préparé l’appareil pour le vol. Une fois les vérifications terminées, M. Silva a lancé l’Oktokopter et l’a fait voler sans problèmes au-dessus du champ, tout en prenant régulièrement des photos. Lors du premier vol, les chercheurs ont utilisé un appareil photo standard mais, pour le second, ils ont équipé le drone d’un appareil photo multispectral qui capture et mesure la lumière dans le visible et le proche infrarouge.

Il est particulièrement important d’utiliser différents appareils photo car chaque variété végétale présente une différence minime mais mesurable à la longueur d’onde de la lumière qu’elle reflète lorsqu’elle est exposée aux rayons du soleil : chaque variété a sa propre signature. En mesurant cette signature spectrale, les utilisateurs peuvent distinguer depuis le ciel une culture de patate douce d’une culture de manioc ou d’une autre, et sont également en mesure d’en déterminer la variété.

Les différentes signatures des variétés de patate douce

Les images multispectrales aériennes permettent de détecter si des plantes prospèrent ou sont touchées par la sécheresse, présentent des carences nutritionnelles ou sont attaquées par des insectes ou un virus, avant même que ce soit visibles à l’œil nu. La collecte de ces signatures spectrales représente une importante part du projet du CIP, dans l’objectif potentiel de constituer une bibliothèque spectrale contenant les signatures de chaque variété de patate douce.

À chaque vol, les drones ont photographié le champ à différentes altitudes. Il s’agissait de déterminer l’altitude la plus appropriée pour prendre des photos destinées à l’analyse agricole. À terme, les chercheurs espèrent que ces images aériennes seront superposées à des images par satellite, afin de fournir des données plus détailllées sur la production agricole nationale que celles actuellement disponibles.

Everina Lukonge, une cultivatrice du LZARDI, a expliqué comment la télédétection basée sur les drones permettait d’améliorer les actuelles estimations approximatives des statisticiens. « En l’absence de statistiques, il est impossible de réaliser des estimations de la production. », a-t-elle déclaré. « Les données collectées par les drones permettent d’estimer la production alimentaire. Il devient alors possible de prévoir une pénurie pour la prochaine saison ou, à l’inverse, des récoltes abondantes qui nécessiteront de chercher un marché à cet effet. Les données peuvent ainsi améliorer la plannification et l’allocation des ressources. »

Améliorer la qualité des statistiques

Maintenant que les chercheurs du CIP ont démontré la capacité du système basé sur les drones à collecter des informations précises et de haute qualité dans la réalité, ils espèrent obtenir la permission du Kenya et de l’Ouganda pour faire voler leurs drones au-dessus d’autres exploitations agricoles. « Nous avons seulement besoin d’un permis permanent pour revenir et aider le bureau des statistiques local et les autres autorités à collecter les données dont ils ont besoin pour améliorer la qualité des statistiques agricoles. », a déclaré M. Quiroz, chef du projet.

Les chercheurs du CIP espèrent aussi que leur projet de télédétection encouragera d’autres États africains à expérimenter eux-mêmes cette technologie. Ils ont réalisé une vidéo de leurs travaux dans le champ de Tanzanie, avec l’aide d’un étudiant diplômé de l’Université du Missouri-Colombia, aux États-Unis, et prévoient de sortir bientôt un film sur la télédétection et l’agriculture.

« Il était important de documenter le processus car il s’agit de nouvelles technologies que nous voulons partager avec d’autres investisseurs et utilisateurs potentiels en Afrique. », a expliqué Corinne Valdivia, professeure agrégée d’agriculture et d’économie appliquée à l’Université du Missouri-Colombia. Mme Valdivia a participé au projet des drones en étudiant la façon dont les nouvelles technologies ont été intégrées à la boite à outils des principaux décideurs politiques. « Elles serviront d’outils de recherche des voies vers la reproduction et l’adaptation des technologies propres à leur pays. »

 

Liens connexes 

Site internet de l’Institut international de la pomme de terre :
http://cipotato.org

Trois articles du site CIP: ‘Creating a Community of Practice’ (http://goo.gl/PK8Gh0); ‘Beyond flying UAVs’ (http://goo.gl/vc5muF); ‘Invasion of the Potato Drones’ (http://goo.gl/KdC7V6).