Comment la télédétection pourrait-résoudre les défis agricoles mondiaux ?

L’Université Aston au Royaume-Uni a récemment obtenu un soutien financier pour améliorer la technologie lidar dans les applications de surveillance des cultures. Ce projet vise à développer un lidar polarimétrique, soutenant les travaux en cours au sein de l’Institut des technologies photoniques d’Aston (AIPT) dans le laboratoire de Sergey Sergeyev.

Un projet ambitieux pour l’agriculture

Sergey Sergeyev, chercheur principal, a indiqué : «La motivation de mon projet est dictée par l’agenda mondial et britannique sur l’augmentation de la production alimentaire, nécessitant des approches de télédétection novatrices en matière de TIC – technologies de l’information et de la communication – dans l’agriculture.»

Lors du Sommet mondial sur la sécurité alimentaire en 2017, il a été souligné que la croissance de la population mondiale exige une production agricole plus efficace et accrue. Les technologies optiques jouent déjà un rôle crucial dans ces efforts, étant appliquées de diverses manières.

En 2022, un projet à l’AIPT a développé un capteur conçu pour analyser de faibles niveaux de composés organiques volatils (COV) émis par les plantes, indiquant leur état de santé. Le lidar, en particulier, est une technologie attrayante pour la télédétection en agriculture, capable de capturer des images 3D des plantes et de fournir des informations sur leur composition chimique et celle de l’environnement.

Toutefois, l’équipe d’Aston estime qu’il est possible d’améliorer les performances des plateformes lidar utilisées à cette fin. Le nouveau projet de recherche, baptisé POLIDAR et prévu pour se dérouler en 2024 et 2025, s’appuiera sur les recherches existantes à l’AIPT sur le lidar polarimétrique et une plateforme instrumentale brevetée développée à l’institut.

Le défi de l’efficacité agricole

Le principe du lidar polarimétrique combine la polarimétrie et la télémétrie optique non cohérente, les signatures de polarisation des plantes cibles ajoutant des informations précieuses à celles disponibles par imagerie directe. «La technique brevetée de l’Université Aston sera modifiée en utilisant un laser émettant quatre trains d’impulsions retardées dans le temps avec différents états de polarisation,» a expliqué Sergeyev.

En comparant les états de polarisation d’entrée et les états de polarisation de la lumière réfléchie par les plantes, il sera possible de révéler des informations sur la distance aux plantes et la texture des feuilles, telles que le stress hydrique et les infections pathogènes. POLIDAR envisage également une conception entièrement en fibre avec un nombre minimal de composants volumineux, afin de réduire l’empreinte, le coût et le poids de l’instrument.

La société de Salford spécialisée dans l’agriculture numérique et l’IA, Fotenix, agira en tant que partenaire du projet. Fondée en 2018 en tant que spin-off de l’Université de Manchester, Fotenix commercialise déjà une plateforme de surveillance des cultures nommée DELTA, combinant des sources d’illumination sur mesure, des capteurs d’image haute résolution et l’analyse de données.

Selon Fotenix, DELTA est «le premier système d’imagerie multispectrale 3D adapté aux tissus végétaux». POLIDAR a l’intention de rendre sa plateforme lidar polarimétrique améliorée abordable pour les agriculteurs au Royaume-Uni et dans le monde entier, en tant que solution économique pour vérifier si leurs plantes sont suffisamment arrosées et exemptes de maladies.

Sergey Sergeyev a conclu : «La télédétection est un outil essentiel pour aborder systématiquement la tâche difficile de l’amélioration de l’efficacité agricole en fournissant des informations en temps réel sur les caractéristiques des cultures pour l’estimation des rendements.»

Légende illustration : Le lidar et d’autres instruments montés sur des drones permettent aux agriculteurs de surveiller plus efficacement la santé de leurs cultures. Crédit : photo d’archives via l’université d’Aston.