L’imagerie hyperspectrale pour le suivi des prairies et le contrôle des mesures agro-environnementales

Contexte

Les campagnes de vols CASI SASI et CASI-ATM de 2002 et 2003 s’intègrent dans le programme belge STEREO (SSTC) relatif à l’exploitation d’instruments aéroportés et le programme européen PRODEX (ESA) pour le développement et la construction du spectromètre hyperspectral APEX. (www.apex-esa.org). Dans ce contexte, le CRA-W étudie les potentialités de l’imagerie hyperspectrale pour évaluer les caractéristiques des prairies et permettre un suivi à l’échelle locale et régionale, tâche difficilement réalisable à partir de campagne de terrain. A l’inverse des instruments multispectraux, les imageurs hyperspectraux enregistrent un grand nombre de bandes contiguës dans le domaine du VIS, de l’IR et de l’IR thermique. Cet outil de télédétection peut s’avérer fort intéressant pour le suivi de l’agriculture et de l’environnement.

Objectifs

Via la réforme de la PAC, l’agriculture européenne se veut plus compétitive tout en garantissant le respect des règles en matière d'environnement. Les mesures agro environmentales sont maintenant intégrées à tous les plans de développement rural au sein de l’Union Européenne. Par la diversité des exploitations agricoles et leur importance dans le paysage agricole, les prairies et les bandes enherbées y occupent une place importante. Le suivi des prairies permanentes est intimement lié à la connaissance, à l’échelle régionale, des pratiques agricoles et des caractéristiques physico-chimiques des prairies. Cette information est généralement collectée par des campagnes de terrain couplées à des analyses en laboratoire mais cette approche nécessite de longues périodes d’investigation et peut être coûteuse. La télédétection pourrait être un outil de suivi et de contrôle alternatif. De nos jours, elle est principalement utilisée pour contrôler la superficie et l’occupation du sol (SIGEC) à partir de capteurs panchromatiques et multispectraux. Toutefois, la faible résolution spectrale de ces capteurs limite l’utilisation de la télédétection pour les études écologiques et le suivi des zones semi-naturelles. Par leurs résolutions spatiales et spectrales plus précises, les imageurs hyperspectraux aéroportés pourraient améliorer significativement les capacités de la télédétection dans ce domaine. Le principal objectif de cette recherche est d’étudier si l’imagerie hyperspectrale est un outil complémentaire à la télédétection classique, en permettant une estimation des caractéristiques physico-chimiques des prairies et ainsi assurer un suivi de celles ci à une échelle régionale.

Résultats obtenus

Les premières analyses ont permis d’estimer significativement un certain nombre de paramètres relatifs à la quantité (ex. biomasse fraîche et sèche, hauteur d’herbe) et à la qualité de l’herbe (ex. VEM, DVE, teneur en protéines) pour établir ensuite un inventaire régional. L’analyse des réponses spectrales intra-parcellaires a également mis en évidence une discrimination et une classification possible des prairies (pâturée, fauchée, etc.). A partir des séries temporelles d’images obtenues lors des campagnes successives, le projet étudie les relations entre les caractéristiques physico-chimiques estimées à partir des réponses spectrales, et les dates de coupe ou de pâture observées. Dans une phase d’exploitation, ces relations devraient être utilisées alors pour estimer les dates de fauche ou de mise en pâture à partir d’images hyperspectrales, ce qui constituerait un outil de contrôle dans le cadre des contraintes temporelles des mesures agro-environementales. Ces premiers résultats se révèlent très prometteurs et entrouvrent de nouvelles perspectives, quant à l’utilisation de la télédétection pour le suivi de l’agriculture et de l’environnement en fonction de l’évolution des besoins de l’Union Européenne et des réformes de la PAC.