Le service Farmstar couple images satellites et modèles agronomiques pour proposer des conseils en agriculture de précision. Crédits : Airbus DS 2016.
Satellites météorologiques, GPS, GALILEO,…
Le monde agricole utilise déjà abondamment des informations venant de l’Espace. Certains exploitants se sont aussi convertis aux satellites optiques afin de suivre le développement de leurs (grandes) cultures de céréales et oléagineux, pour recevoir des conseils d’apports en engrais ou fongicides de manière spatialisée et intra-parcellaires. Le lancement du satellite Sentinel-2B, le 6 mars 2017 depuis le centre spatial guyanais, pourrait généraliser le recours à de tels services car, comme le souligne David Hello, co-fondateur de la start-up toulousaine Terranis :
Un 2e satellite Sentinel-2, ça va changer la donne !
On vous explique pourquoi.
Une image tous les 5 jours
Depuis juin 2015, le satellite Sentinel-2A tourne autour de la Terre repassant inlassablement tous les 10 jours au-dessus de chaque point de notre planète. Avec le lancement de Sentinel-2B, cette période de revisite sera divisée par 2, soit une image tous les 5 jours. « Cela va augmenter nos chances d’avoir des images sans nuage aux stades clés de la croissance des cultures » indique Amanda Veloso, agronome chez Airbus Defence and Space en charge du service Farmstar.
Vue d'artiste d'un satellite optique Sentinel-2. Crédits : ESA/ATG medialab.
Cela va augmenter nos chances d’avoir des images sans nuage aux stades clés de la croissance des cultures
Farmstar propose depuis 2002 des conseils en agriculture de précision : azote à apporter ici, raccourcisseur de tiges là (pour éviter la verse des céréales), fongicide ailleurs… Il est actuellement souscrit par 18 000 agriculteurs français pour une superficie totale de 800 000 ha de blé, orge et colza. Depuis l'automne 2016, Farmstar intègre, pour la 1ère fois, des images de Sentinel-2A en plus des satellites UK-DMC2, DEIMOS-1, SPOT 6 et SPOT 7 pour déterminer la fraction de sol nu, couvert vert, surface foliaire à l’intérieur des parcelles agricoles.
Une résolution spatiale et spectrale exceptionnelle
Selma Cherchali, responsable des programmes environnement continental et hydrologie au CNES, n’est pas étonnée de cet enthousiasme : « l’instrument des Sentinel-2 a été spécialement conçu pour observer la végétation terrestre. Il mesure les quantités d’énergies dans 13 bandes spectrales avec une résolution au sol entre 10 et 60 m. Sa revisite temporelle inédite est cruciale pour le suivi des cultures ».
« Ce spectre va nous permettre de déduire plus précisément qu’avec d’autres capteurs la teneur en chlorophylle et la végétation sénescente » indique David Hello.
Vigueur de cultures céréalières canadiennes obtenue après le traitement d'images satellites par le service Pixagri de Terranis. A l'intérieur d'une parcelle agricole, les différences de croissance varient de manière importante avec en vert, les zones les plus vigoureuses, et en gris/bleu celles qui le sont moins. Crédits : Terranis.
Des images gratuites et rapidement disponibles
Cerise sur le gâteau (et pas des moindres) : les images Sentinel-2 sont distribuées gratuitement et rapidement, par exemple par la plateforme PEPS du CNES. Cette gratuité est l’un des socles du programme européen Copernicus dans lequel les satellites Sentinel-2 s’inscrivent. « Cette gratuité associée à la revisite régulière des satellites vont nous permettre de développer de nouveaux services sur la base de séries temporelles d’images, par exemple autour de l'irrigation » indique David Hello. Du côté d’Airbus, on réfléchit aussi à des conseils en irrigation qui nécessite une surveillance plus régulière que pour des préconisations d'épandage d'engrais et produits phytosanitaires.
Le Cesbio, un laboratoire sous co-tutelle du CNES, s’est déjà penché sur la problématique de l'irrigation et a développé le démonstrateur SAT-IRR dans le cadre d’un partenariat avec l'université Cadi Ayyad de Marrakech et du laboratoire mixte international TREMA. « Le fonctionnement des cultures et exploitations agricoles est très complexe et varié mais nous avons réussi à développer un service à la carte qui intègre, en temps réel, données météorologiques, données satellitaires et données de l’agriculteur pour les associer dans un modèle capable de fournir avec suffisamment d’anticipation des préconisations fiables d’irrigation » explique Michel Le Page, ingénieur IRD au Cesbio.
Depuis décembre 2016, cet outil de recherche intègre des images de Sentinel-2A en plus des images initiales du satellite Landsat-8. « Le gain de résolution entre Sentinel-2 et Landsat-8 est saisissant. La résolution spatiale est multipliée par 9. Un pixel Landsat-8, c’est un carré de 30 m de côté soit une superficie de 900 m2. Un pixel Sentinel-2, c’est un carré de 10 m de côté soit une superficie de 100 m2 » souligne l'ingénieur. Cet été, SAT-IRR sera testé auprès de producteurs de maïs dans le Gers et de blé au Maroc et en Espagne. Mais l'équipe réfléchit déjà à la valorisation et au transfert de l'outil.
Le gain en terme de résolution spatiale entre une image Landat-8 (à gauche) et une image Sentinel-2A (à droite) est flagrant. Crédits : laboratoire Trema.
big data spatial
Contrepartie à ce déluge d’images spatiales : avoir les ressources informatiques pour stocker et traiter des péta-octets de données ! Pour ce faire, Terranis s'est intégrée dans le projet SparkIndata soutenu dans le cadre des Investissements d’avenir et auquel s'est associé le CNES.
Geosys, société pionnière de l'agriculture numérique créée en 1987, s’est dimensionnée pour acquérir, traiter et stocker encore plus de données satellitaires. En 2016 , elle a traité plus de 30 000 images acquises par Sentinel-2A au-dessus des États-Unis, Canada, Brésil, Europe, Afrique-du-Sud, Australie, Ukraine, Russie. En 2017, elle prévoit d'utiliser 70 000 images des Sentinel-2A et Sentinel-2B . « Sur la saison 2016-2017, plus de 100 000 parcelles représentant une superficie totale de 7,7 millions d’hectares ont été suivies par nos services Croptical, Farmsat, Cerelia, Bridge APIs et ceux de nos partenaires comme le R7 de Winfield aux Etats-Unis » indique Cécile Tartarin, directrice produits & solutions basée au centre technique toulousain de Geosys. Preuve de l'intérêt de Geosys pour les satellites Sentinel-2 : ses équipes implantées sur 4 continents (Amériques du Nord et du Sud, Europe, Océanie) suivront à tour de rôle l’événement dans la nuit du 6 au 7 mars, notamment celle située au siège américain de Minneapolis qui assistera en direct au lancement de Sentinel-2B à l’occasion d’une soirée dédiée.
Capture d'écran de la solution Farmsat de Geosys dédiée aux opérations culturales et appliquée à 4 champs, dont 3 irrigués par pivot central. La qualité de l'imagerie Sentinel-2A permet de mieux apprécier la variabilité intra-parcellaire de la vigueur des cultures dans ces parcelles situées dans le Kansas (États-Unis). Crédits : Geosys.
Venus : des images toutes les 48h !
Cet été, un autre satellite dédié à l’observation de la végétation va décoller depuis Kourou : Venus. Le lancement du micro-satellite est programmé entre le 3 juillet et le 2 août 2017. Cette mission scientifique portée par la France et Israël observera 100 sites prédéfinis avec une fréquence temporelle jamais vue : toutes les 48h ! « Nous allons pouvoir tester l’apport d’une revisite tous les 2 jours, car si on écoute les besoins du secteur agricole par exemple, une revisite encore supérieure à celles des 2 satellites Sentinel-2 est nécessaire pour s'affranchir de la couverture nuageuse. Venus va nous permettre d’évaluer le bénéfice de passer à une revisite supérieure » explique Gérard Dedieu, chercheur au Cesbio et l’un des responsables de la mission.
