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.

 

La scène Sentinel-2 ci-dessous a été captée le 08/09/2016 en Belgique. Du document en vraies couleurs, nous pouvons distinguer les cultures des sols nus. Est-il également aisé de distinguer les cultures les plus photosynthétiquement actives ? Le document de droite, qui représente l’indice NDVI, nous apporte son lot d’information à ce sujet.

Crops satellite view. True color and NDVI

Crops satellite view. True color and NDVI

Les champs les plus actifs, les plus verts dans le document avec l’indice NDVI, ressemble à n’importe quel autre champ dans le document en vraie couleur. De plus, des champs similaires en vraies couleurs peuvent montrer des écarts significatifs dans l’indice NDVI. Ces champs sont peut-être à suivre de plus près.


Quadratic se penche actuellement sur les problématiques rencontrées dans le secteur de l’agro-industrie et développe, pour ses clients et partenaires, des outils de monitoring en temps réel ainsi qu’un Outil d’Aide à la Décision (OAD) pour mieux gérer les opérations liées à la logistique sur ce secteur. A côté de la recherche de minimisation des coûts, Quadratic aide les agriculteurs à suivre l’évolution de leurs cultures en utilisant les produits issus du programme satellitaire Copernicus (Sentinel) initié par l’ESA et l’Union Européenne. La société est, d’ailleurs, membre de la Copernicus World Alliance (CWA) qui a pour mission le développement de synergies entre les organisations utilisant les services Copernicus.

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