Gestion et réalisation de projets informatiquesConsultance en génie logicielExpertise en Systèmes d'Information Géographique

Gestion et réalisation de projets informatiques

Consultance en génie logiciel

Expertise en Systèmes d'Information Géographique

Présentation

Quadratic est une société de service belge active dans l’IT et le GIS (Geospatial). Nos prestations couvrent l’analyse, la conception, l’architecture, le développement, les tests, la documentation, la productisation ainsi que la maintenance de solutions logicielles.

Outre nos activités de développements en prix fixe ou régie pour nos clients, nous développons actuellement des outils de suivi et de prise de décision en temps réel pour les secteurs de l’agro-industrie et de l’agriculture de précision.

Notre approche est claire : résoudre des problèmes réels avec des solutions qui fonctionnent, basées sur les technologies appropriées en respectant budgets, contraintes et échéances.

Voici quelques références et partenaires :


Actualités

Le suivi de l’état hydrique (NDWI) des cultures par les Séries Temporelles Sentinel-2

Un suivi précis et régulier de l’état hydrique des cultures est une priorité pour avoir des rendements optimaux. Au plus les résolutions spatiales et temporelles sont précises, au mieux c’est pour prendre de bonnes décisions aux bons moments.

Le programme européen Copernicus et ses satellites Sentinel-2 rendent possible l’obtention d’une couverture totale de tout point en Europe, tous les 5 jours, dans les 13 différentes bandes spectrales. C’est sur cette base que nous étudions la teneur en eau par différence normalisée (NDWI) pour la période couvrant mai à septembre 2016 dans la région agricole au nord de Liège, en Belgique. Le NDWI est défini par la formule suivante

NDWI = ( NIR – SWIR ) / ( NIR + SWIR )

Où NIR est la bande proche infrarouge et SWIR la bande infrarouge à courte longueur d‘onde. Pour les données Sentinel-2, ces bandes sont respectivement la 8A et la 11, toutes deux de 20 m de résolution. L’indice varie de -1, sécheresse sévère, à 1, bonne humidité.

La réflectance dans la bande NIR est influencée par la structure interne des feuilles et la matière sèche de la plante. Le SWIR, lui, reflète les changements de la teneur en eau et la structure spongieuse de la mésophylle. Toutes choses égales par ailleurs, une valeur plus faible dans la bande SWIR traduit une plus grande teneur en eau. La combinaison des deux bandes NIR et SWIR soustrait les variations dues par la structure interne de la plante et la matière sèche. La précision dans la détermination de la teneur en eau n’en est qu’améliorée.

La Série Temporelle sur les 5 mois de l’étude nous donne les résultats suivants.

L’évolution de NDWI de mai à septembre 2016

L’évolution de NDWI de mai à septembre 2016

Lire la suite

Le suivi de l’évolution des cultures en utilisant l’indice NDVI

Dans un article précédent, nous avions suivi l’évolution des cultures dans le nord de Liège (Belgique). Nous avions récupéré les bandes visibles Sentinel-2 (4, 3, 2) à plusieurs dates. Ces bandes ont été combinées pour produire une scène en vraies couleurs, et ces scènes ont ensuite été assemblées pour créer une Série Temporelle. Avec ce document de base, nous pouvions suivre l’évolution des cultures couvrant la période du 01/05/2016 au 25/09/2016, en Vraies Couleurs.

Les bandes correspondant à la partie visible du spectre électromagnétique nous donne déjà des tonnes d’informations. Il est possible de voir où et quand les champs sont moissonnés, d’estimer le type de culture en se basant sur les calendriers des récoltes, et nous pouvons voir les nuances de vert au cours de la saison.

Les instruments des satellites de télédétection sont heureusement sensibles à plus de bandes que celles du visible – 13 dans le cas des données Sentinel-2. Ces données contiennent une quantité énorme d’informations qui n’attendent qu’à être exploitées.

Dans un autre article, nous avions évoqué le Normalized Differenced Vegetation Index (NDVI) qui utilise les bandes rouge et infrarouge (nir). Ayant des valeurs comprises en -1 et 1, l’indice reflète l’état de santé des plants, la vitalité, la verdure et la quantité de végétation. La scène couverte par la présentation de l’indice était celle du 8 septembre 2016.

Nous mettons ici en lumière nos réflexions sur l’apport des Séries Temporelles dans l’évolution de l’indice NDVI des parcelles au cours du temps.

Evolution du NDVI près de Liège (Belgique) en 2016

Evolution du NDVI près de Liège (Belgique) en 2016

Nous voyons que le NDVI croit constamment au cours de la saison. Plus les parcelles sont vertes dans la symbologie choisie, plus grand est l’indice, et donc aussi l’activité photosynthétique.

Lire la suite

L’indice NDVI dans l’agriculture

Les caractéristiques de la surface terrestre se reflètent dans la signature spectrale enregistrée par les satellites. Les satellites Sentinel-2 sont équipés d’instruments multi spectraux capables d’enregistrer des informations dans 13 bandes. A côté des bandes visibles 2, 3 et 4, respectivement pour le bleu, vert et le rouge, les instruments sont sensibles aux bandes aérosol, proche infrarouge (PIR) l’infrarouge aux courtes longueurs d’ondes (SWIR).

Les cultures et la végétation en général sont dans des tons verts lorsque regardés en vraies couleurs. La raison est telle que les activités de photosynthèse nécessitent l’énergie contenues dans les bandes bleues et rouges. La bande verte n’est donc pas nécessaire et c’est elle qui est la plus réfléchie.

Voir en vraies couleurs et identifier la végétation sur base de la couleur verte est une chose. Et si nous pouvions exploiter l’information stockée dans les autres bandes ? Le graphique suivant montre le taux d’absorption de la chlorophylle, nécessaire à la photosynthèse. Nous pouvons y voir, comme attendu, que la partie correspondant à la couleur verte est la moins absorbée. Il est toutefois intéressant de noter que le taux d’absorption chute drastiquement dans la partie du PIR (> 700nm).

Chlorophyll absorption rate

Chlorophyll absorption rate (Source: Wikipedia)

En suivant la logique, pouvons-nous prétendre qu’au plus un végétal est photosynthétiquement actif, au plus cette différence d’absorption entre le rouge et le PIR est grande ? Les observations le confirment et l’indice NDVI (en anglais Normalized Differenced Vegetation Index - indice de végétation de la différence normalisée) est un très bon indicateur du bon état de santé, de la vitalité, de la verdure et de la quantité de végétation (pas de la biomasse qui est produite). La formule de l’indice NDVI est la suivante :

NDVI = (PIR – RVIS) / (PIR + RVIS)

Où RVIS est le rouge visible.

L’indice prend des valeurs dans l’intervalle [-1, 1]. La végétation en bonne santé a des valeurs comprises entre 0,3 et 0,8. L’eau calme a une valeur proche de zero. Qu’en est-il donc de la végétation mouillée ? La quantité d’eau contenue dans les végétaion influence la signature spectrale et l’eau a tendance à tirer l’indice NDVI vers le bas. Les sols ont des valeurs proches de 0,1 - 0,2.

 

Lire la suite