Les drones peuvent embarquer divers capteurs de télédétection, permettant d'obtenir des informations agricoles multidimensionnelles et de haute précision et de réaliser une surveillance dynamique de multiples types d'informations agricoles. Ces informations comprennent principalement la répartition spatiale des cultures (localisation des terres agricoles, identification des espèces cultivées, estimation des superficies et suivi dynamique des changements, extraction des infrastructures agricoles), la croissance des cultures (paramètres phénotypiques, indicateurs nutritionnels, rendement) et la dynamique des facteurs de stress liés à la croissance des cultures (humidité des champs, ravageurs et maladies).
Informations spatiales sur les terres agricoles
Les informations de localisation spatiale des terres agricoles comprennent les coordonnées géographiques des champs et la classification des cultures, obtenues par discrimination visuelle ou reconnaissance automatique. Les limites des champs peuvent être identifiées par coordonnées géographiques et la superficie cultivée peut également être estimée. La méthode traditionnelle de numérisation des cartes topographiques, utilisée comme base pour l'aménagement du territoire et l'estimation des superficies, est peu rapide. L'écart entre la localisation des limites et la situation réelle est important et manque d'intuition, ce qui est peu propice à la mise en œuvre de l'agriculture de précision. La télédétection par drone permet d'obtenir des informations complètes de localisation spatiale des terres agricoles en temps réel, offrant ainsi des avantages incomparables par rapport aux méthodes traditionnelles. Les images aériennes prises par des caméras numériques haute définition permettent d'identifier et de déterminer les informations spatiales de base des terres agricoles. Le développement des technologies de configuration spatiale améliore la précision et la profondeur des recherches sur la localisation des terres agricoles, ainsi que la résolution spatiale, tout en intégrant des informations d'altitude, permettant un suivi plus précis des informations spatiales des terres agricoles.
Informations sur la croissance des cultures
La croissance des cultures peut être caractérisée par des informations sur les paramètres phénotypiques, les indicateurs nutritionnels et le rendement. Ces paramètres comprennent la couverture végétale, l'indice foliaire, la biomasse, la hauteur des plantes, etc. Ces paramètres sont interdépendants et caractérisent collectivement la croissance des cultures et sont directement liés au rendement final. Ils sont prédominants dans la recherche sur le suivi des informations agricoles et de nombreuses études ont été menées.
1) Paramètres phénotypiques des cultures
L'indice de surface foliaire (IAF) est la somme de la surface foliaire verte unilatérale par unité de surface. Il permet de mieux caractériser l'absorption et l'utilisation de l'énergie lumineuse par la culture, et est étroitement lié à l'accumulation de matière et au rendement final de la culture. L'IAF est l'un des principaux paramètres de croissance des cultures actuellement surveillés par télédétection par drone. Le calcul des indices de végétation (indice de végétation rationelle, indice de végétation normalisé, indice de végétation de conditionnement du sol, indice de végétation différentielle, etc.) à l'aide de données multispectrales et l'établissement de modèles de régression à partir de données de terrain constituent une méthode plus aboutie pour inverser les paramètres phénotypiques.
La biomasse aérienne en fin de croissance des cultures est étroitement liée au rendement et à la qualité. Actuellement, l'estimation de la biomasse par télédétection par drone en agriculture repose encore principalement sur des données multispectrales, l'extraction de paramètres spectraux et le calcul d'indices de végétation pour la modélisation. La technologie de configuration spatiale présente certains avantages pour l'estimation de la biomasse.
2) Indicateurs nutritionnels des cultures
La surveillance traditionnelle de l'état nutritionnel des cultures nécessite des échantillonnages sur le terrain et des analyses chimiques en intérieur pour diagnostiquer la teneur en nutriments ou en indicateurs (chlorophylle, azote, etc.). La télédétection par drone, quant à elle, s'appuie sur les caractéristiques spectrales spécifiques de réflectance-absorption de différentes substances. La chlorophylle est surveillée grâce à ses deux zones d'absorption fortes dans le visible, à savoir le rouge (640-663 nm) et le bleu-violet (430-460 nm), tandis que son absorption est faible à 550 nm. La couleur et la texture des feuilles changent lorsque les cultures sont carencées, et la découverte des caractéristiques statistiques de couleur et de texture correspondant à différentes carences et propriétés associées est essentielle à la surveillance des nutriments. À l'instar de la surveillance des paramètres de croissance, la sélection de bandes caractéristiques, d'indices de végétation et de modèles de prédiction reste l'objectif principal de l'étude.
3) Rendement des cultures
L'augmentation du rendement des cultures est l'objectif principal des activités agricoles, et une estimation précise du rendement est essentielle pour la production agricole et les décisions de gestion. De nombreux chercheurs ont tenté d'établir des modèles d'estimation du rendement offrant une meilleure précision de prédiction grâce à l'analyse multifactorielle.
Humidité agricole
L'humidité des terres agricoles est souvent surveillée par infrarouge thermique. Dans les zones à forte couverture végétale, la fermeture des stomates des feuilles réduit les pertes d'eau dues à la transpiration, ce qui diminue le flux de chaleur latente en surface et augmente le flux de chaleur sensible en surface, ce qui entraîne une augmentation de la température du couvert végétal, considérée comme la température du couvert végétal. L'indice de stress hydrique, reflétant le bilan énergétique des cultures, permet de quantifier la relation entre la teneur en eau des cultures et la température du couvert végétal. La température du couvert végétal obtenue par le capteur infrarouge thermique peut donc refléter l'état hydrique des terres agricoles. Sur de petites surfaces, le sol nu ou le couvert végétal permet d'inverser indirectement l'humidité du sol et la température du sous-sol. Ce principe repose sur le principe suivant : la chaleur spécifique de l'eau est importante et sa température évolue lentement. Ainsi, la distribution spatiale de la température du sous-sol pendant la journée peut refléter indirectement la distribution de l'humidité du sol. Dans le suivi de la température du couvert végétal, le sol nu constitue un facteur d'interférence important. Des chercheurs ont étudié la relation entre la température du sol nu et la couverture végétale, clarifié l'écart entre les mesures de température du couvert végétal causées par le sol nu et la valeur réelle, et utilisé les résultats corrigés pour surveiller l'humidité des terres agricoles afin d'en améliorer la précision. Dans la gestion de la production agricole, les fuites d'humidité au champ sont également au centre des préoccupations. Des études ont été menées sur la surveillance des fuites d'humidité des canaux d'irrigation à l'aide d'imageurs infrarouges, avec une précision pouvant atteindre 93 %.
Ravageurs et maladies
L'utilisation de la surveillance de la réflectance spectrale proche infrarouge des ravageurs et des maladies des plantes, basée sur : les feuilles dans la région proche infrarouge de la réflexion par le tissu spongieux et le contrôle du tissu de clôture, les plantes saines, ces deux espaces tissulaires remplis d'humidité et d'expansion, sont un bon réflecteur de divers rayonnements ; lorsque la plante est endommagée, la feuille est endommagée, le tissu flétri, l'eau est réduite, la réflexion infrarouge est réduite jusqu'à ce qu'elle soit perdue.
La surveillance de la température par infrarouge thermique est également un indicateur important des ravageurs et des maladies des cultures. En conditions saines, la régulation de la transpiration permet aux plantes de maintenir la stabilité de leur température. En cas de maladie, des changements pathologiques se produisent. Les interactions entre l'agent pathogène et l'hôte, notamment en ce qui concerne la transpiration, déterminent la hausse et la baisse de température dans la zone infestée. En général, la détection par la plante entraîne une dérégulation de l'ouverture des stomates, et la transpiration est donc plus élevée dans la zone malade que dans la zone saine. Cette transpiration intense entraîne une baisse de la température dans la zone infectée et une différence de température à la surface de la feuille plus importante qu'à la surface normale, jusqu'à l'apparition de taches nécrotiques. Les cellules de la zone nécrotique sont complètement mortes, la transpiration dans cette zone est totalement perdue et la température commence à augmenter. Cependant, comme le reste de la feuille commence à être infecté, la différence de température à la surface de la feuille est toujours supérieure à celle d'une plante saine.
Autres informations
Dans le domaine de la surveillance des terres agricoles, les données de télédétection par drone offrent un large éventail d'applications. Par exemple, elles permettent d'extraire la surface de maïs tombée grâce à de multiples caractéristiques de texture, de refléter le niveau de maturité des feuilles pendant la période de maturité du coton grâce à l'indice NDVI, et de générer des cartes de prescription d'application d'acide abscissique permettant de guider efficacement la pulvérisation d'acide abscissique sur le coton afin d'éviter une utilisation excessive de pesticides, etc. Compte tenu des besoins de surveillance et de gestion des terres agricoles, l'exploration continue des données de télédétection par drone et l'élargissement de leurs champs d'application constituent une tendance inévitable pour le développement futur d'une agriculture informatisée et numérisée.
Date de publication : 24 décembre 2024