Application de la technologie hyperspectrale à la surveillance de la sécheresse agricole

La sécheresse est une catastrophe naturelle potentielle de longue durée, caractérisée par des pénuries d'eau prolongées et anormales. Elle a de graves répercussions sur l'économie, l'environnement et, surtout, la production agricole. Par conséquent, le suivi de l'état hydrique des cultures et des paramètres physiologiques associés est essentiel pour améliorer les rendements agricoles et optimiser l'utilisation des ressources en eau.

Indice commun de sécheresse

Les indices de sécheresse sont des indicateurs importants pour mesurer la gravité d'une sécheresse. Parmi les indices couramment utilisés figurent l'indice NDVI, l'indice NDWI et l'indice TVDI. L'indice NDVI reflète l'état de croissance de la végétation en calculant la réflectance de la végétation verte en surface et permet d'évaluer précisément le degré de sécheresse. L'indice NDWI reflète les conditions d'humidité en calculant le rapport entre la réflectance des plans d'eau et celle de la végétation ; il peut être utilisé pour surveiller l'humidité du sol en surface. L'indice TVDI reflète le degré de sécheresse en mesurant la différence entre la température de surface et la température de la végétation.

Parmi ces indicateurs, l'humidité du sol et la croissance de la végétation sont les plus importants et les plus directs pour évaluer la sécheresse, et l'interprétation des caractéristiques spectrales de la végétation et du sol est un facteur important pour déterminer le degré de sécheresse.

Indice commun de sécheresse

La sécheresse peut modifier le couvert terrestre, l'humidité du sol et la rugosité de surface, affectant ainsi les échanges d'énergie et d'eau entre la végétation, le sol et l'atmosphère. Par conséquent, les variations des facteurs biophysiques sous-jacents (tels que l'indice de végétation, l'albédo et la température de surface) peuvent influencer le bilan radiatif, thermique et hydrique de la surface. Généralement, plus la sécheresse est intense, plus l'indice NDVI est faible et plus l'albédo et la température de surface sont élevés. Même si d'autres facteurs restent relativement stables, l'humidité du sol diminue. L'indice vertical de sécheresse (PDI) permet de surveiller l'apparition de la sécheresse.

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - Surveillance de la sécheresse des cultures

L'utilisation de drones pour collecter des données en lumière visible et multispectrales, suivie de l'assemblage d'orthophotos et du calcul d'indices, permet de visualiser clairement la répartition des cultures sur de grandes parcelles. La figure 1 est une image prise par drone le 19 mars 2024, avant la levée du blé. La figure 2 est une carte de répartition de la teneur en chlorophylle (indice GCI) après suppression des bâtiments et des routes. Plus l'indice GCI est faible, plus le couvert végétal est faible, et inversement. La figure 3 est une carte de répartition de l'humidité du sol nu. Plus l'indice de sécheresse verticale est faible, plus l'humidité du sol est élevée, et inversement.

Conclusions et applications de la recherche

Actuellement, les méthodes de surveillance de la sécheresse par télédétection ont connu des progrès considérables. À mesure que les indicateurs relatifs à chaque espèce, nutriment ou caractéristique du sol évoluent et s'améliorent, l'imagerie hyperspectrale, fournie par des appareils portables et peu coûteux, continue d'offrir des données précises et de haute qualité et est devenue un outil essentiel pour les chercheurs et les agriculteurs. Les capacités de surveillance accrues et régulières de ces appareils promettent de créer un nouveau paradigme pour l'efficacité agricole.