Etat du GPS:

La thermographie par drone pour la recherche agronomique et le contrôle des cultures

Agriculture de précision à l'aide d'un drone OnyxStar et d'une caméra thermique radiométrique

Drone XENA survolant des plantations équipé d’une caméra thermique radiométrique et d’un récepteur GNSS RTK pour une mission d’agriculture de précision

L’agriculture de précision utilise aujourd’hui des outils tels que les images satellites, des capteurs dans le sol, des stations météo, …, mais aussi des capteurs multispectraux, hyperspectraux et thermiques.

La captation thermographique par drone permet de faire avancer la recherche grâce aux études et analyses expérimentales réalisées par les ingénieurs agronomes des instituts et laboratoires de recherche agronomique. Elle se met également au service des agriculteurs pour inspecter, contrôler et améliorer la gestion des cultures afin d’optimiser les récoltes.

En effet, les drones s’avèrent être de parfaits alliés pour ce type de mission. Rapidement mis en œuvre, ils permettent de couvrir des parcelles de grandes superficies en un temps record, en enregistrant des données de haute précision pour obtenir une cartographie de l’Indice de Végétation par Différence Normalisée (IVDN) -ou NDVI en anglais pour Normalized Difference Vegetation Index.
Le traitement photogrammétrique des images réalisées facilite ensuite la localisation des zones affectées, permettant ainsi de cibler précisément l’application de traitements adaptés, de limiter l’utilisation des engrais et de mieux gérer l’irrigation.

 

Missions en Belgique

OnyxStar XENA au cours d'une captation de données thermiques pour l'agriculture de précision

Drone survolant des plantations lors d’une captation de données thermiques

AltiGator fut récemment sollicitée pour réaliser plusieurs missions dans la campagne belge.
Le but était d’enregistrer des vidéos radiométriques en survolant des cultures-tests afin d’une part d’analyser grâce au logiciel PIX connect d’Optris les thermogrammes enregistrés, et d’autre part de reconstituer avec Agisoft Photoscan Pro des orthophotos pour visualiser l’ensemble de l’état de croissance des cultures selon les traitements appliqués.
Ces images devaient être géoréférencées avec précision au moyen de points de contrôles au sol (GCP).
Il eut également été possible -dans d’autres circonstances- de géoréférencer directement les vidéos, soit en injectant dans le mini-PC Optris les données GPS du drone, soit au moyen d’un GPS indépendant (sous forme de clé USB par exemple) connecté au mini-PC Optris.
Dans notre cas, la solution alternative à la prise de points de contrôles au sol pour obtenir la précision requise aurait pu être d’utiliser un drone équipé d’un GNSS de précision, comme la carte RTK AsteRx-m2 UAS de Septentrio.
Cette méthode est en effet la plus rapide et la plus efficace lorsque des parties de terrain ne sont pas facilement accessibles pour poser les cibles, ou lorsque la zone à couvrir est très vaste.

 

Equipement engagé sur le terrain

Pour cette opération, le pilote d’AltiGator était équipé d’un OnyxStar XENA embarquant une caméra thermique Optris PI 450 et son mini ordinateur PI Lightweight sur une nacelle brushless 2 axes. Un retour vidéo HD permettait au pilote de suivre la progression en temps réel. Le déclenchement de la vidéo se faisait directement depuis la station de contrôle au sol. Entre deux vols, les données recueillies étaient téléchargées de la clé USB du mini-PC Optris PI Lightweight et vérifiées afin de valider l’enregistrement et l’intégrité des données.

OnyxStar XENA équipé d'une caméra thermique Optris PI450

OnyxStar XENA équipé d’une caméra thermique radiométrique Optris

 

Résultat de la mission

Orthophoto NDVI obtenues à l'aide du XENA, de l'Optris PI450 et d'Agisoft PhotoScan Pro

Orthophoto NDVI obtenue des suites d’une mission impliquant un drone OnyxStar XENA, une caméra thermique Optris PI450 et le logiciel photogrammétrique Agisoft PhotoScan Pro

Cette mission a permis de cartographier les différentes zones de tests des parcelles survolées par le drone et sa caméra thermique.
Les résultats s’avèrent très prometteurs. Ils confirment que les drones ont un rôle majeur à jouer dans la recherche agronomique. Les systèmes AltiGator ont également prouvé être parfaitement adaptés à de telles utilisations de précision.
Grâce à ses caractéristiques techniques et à ses performances, le XENA Thermo est en effet l’outil idéal pour la captation rapide de données radiométriques qualitatives. L’exploitation et l’analyse rigoureuse des thermogrammes géolocalisés obtenus permet d’orienter efficacement la prise de décisions.
Le XENA Thermo est un système professionnel, robuste et polyvalent, capable d’embarquer aisément l’Optris PI 450 ou 640 avec son ordinateur PI LightWeight, deux caméras thermiques de précision parfaitement adaptées pour l’utilisation par drone grâce à leur compacité et légèreté.

Logiciel Optris PIX connect

Traitement des données issues des vidéos thermiques à l’aide du logiciel Optris PIX

 

Conclusion

Cette mission exécutée avec succès confirme à nouveau l’apport significatif des drones pour des usages visant à optimiser le développement des plantations ainsi que le rendement des récoltes en permettant d’établir rapidement un diagnostic précis de l’état des cultures. La combinaison de plusieurs outils, y compris les drones, les caméras thermiques radiométriques et la science de la photogrammétrie permet de fournir toutes les clefs nécessaires aux domaines agronomiques.

Alors que les drones sont principalement célèbres pour des activités d’épandage sur des parcelles concentrées pour le compte du secteur agricole, il s’avère que les drones sont surtout capables de fournir de précieuses informations aux agronomes afin d’accélérer et d’affiner la compréhension et la gestion de la science des cultures.