Comment identifier les zones de culture du riz à l'aide de données de télédétection satellitaire

Le riz est l'une des principales cultures vivrières d'Indonésie, constituant l'aliment de base d'environ 90 % de la population. Sa production a un impact direct sur la sécurité alimentaire et la stabilité sociale du pays. Troisième producteur mondial de riz, l'Indonésie cultive plus de 14 millions d'hectares, principalement à Java, à Sumatra et à Bali. Cependant, en raison du changement climatique, de la perte de terres arables et de la diversification des pratiques culturales, le suivi précis des superficies et de la croissance du riz représente un défi majeur. L'extraction précise et efficace de données sur les superficies rizicoles est essentielle au suivi agricole, à la gestion des terres agricoles, à l'évaluation des rendements alimentaires et à l'élaboration des politiques.

Ces dernières années, grâce à l'abondance croissante des données de télédétection satellitaire et au développement des plateformes de calcul en nuage, les méthodes de classification des cultures basées sur des données multi-sources se sont largement répandues. Parmi elles, l'indice de végétation par différence normalisée (NDVI) et le coefficient de rétrodiffusion radar (VH/VV) reflètent efficacement les caractéristiques phénologiques et le stade de croissance du riz. Combinés à des algorithmes d'apprentissage automatique (tels que les forêts aléatoires), ils permettent une extraction automatisée de haute précision des surfaces rizicoles. Cette étude, menée dans le nord de la province de Java oriental, explore des méthodes d'extraction des surfaces rizicoles à partir de séries temporelles de données NDVI et VH, dans le but de fournir une base scientifique pour le suivi de la sécurité alimentaire régionale et l'élaboration de politiques agricoles.

I. Aperçu régional

La zone d'étude se situe dans le nord de la province de Java oriental, en Indonésie, à 111°21'31,1" de longitude Est et 7°26'26,7" de latitude Sud, comme illustré sur la figure 1. La région bénéficie d'un climat tropical, avec une saison des pluies s'étendant généralement de novembre à avril de l'année suivante et une saison sèche de mai à octobre. La principale culture est le riz, complétée par d'autres cultures telles que le maïs et le soja.

Figure 1 Zone d'étude

II. Prétraitement des données 

Les données ont été prétraitées à l'aide de la plateforme GEE, couvrant la période du 1er juin 2024 au 31 mai 2025. Des données mensuelles de hauteur verticale (VH) et d'indice de végétation par différence normalisée (NDVI) ont été générées. Les données mensuelles de VH ont été synthétisées par filtrage médian afin de réduire le bruit dans les données de polarisation. L'indice NDVI étant influencé par la date d'acquisition des images, la couverture nuageuse et les aérosols, il a été généré mensuellement par synthèse de la valeur maximale afin de réduire l'impact du bruit. Par ailleurs, les différentes dates d'acquisition des données provenant de diverses sources ont entraîné un décalage temporel ; ce problème a été résolu par la synthèse des données mensuelles.

III. Analyse des informations phénologiques

L'analyse de la relation entre le cycle de croissance du riz et l'indice NDVI dans la zone étudiée permet de déterminer ce cycle. Ainsi, cette étude sélectionne des points caractéristiques et obtient les séries temporelles de valeurs de l'indice NDVI, présentées sur les figures 2(a), 2(b), 2(c) et 2(d). Ces séries temporelles indiquent que le riz est cultivé trois fois par an dans cette zone, et que le cycle de culture est d'environ quatre mois.

Figure 2(a) Informations phénologiques NDVI (111°26'35.40"E, 7°28'11.37"S)

Figure 2(b) Informations phénologiques NDVI (111°26'12.41"E, 7°27'35.42"S)

Figure 2(c) Informations phénologiques NDVI (111°21'47.56"E, 7°24'50.01"S)

Figure 2(d) Informations phénologiques NDVI (111°23'41.21"E, 7°26'58.21"S)

IV. Résultats de l'extraction

Des caractéristiques ont été construites à partir des séries temporelles de l'indice NDVI et de l'indice VH, puis la zone de culture de palmiers à huile a été extraite de la zone d'étude à l'aide de la méthode des forêts aléatoires. Les résultats de l'extraction sont présentés dans la figure 3 ci-dessous.

Figure 3. Résultats de l'extraction des zones de culture du riz

Les résultats de cette étude concordent avec ceux des études antérieures. Pour la zone cible définie, une superficie totale de riziculture de 76,51 kilomètres carrés a été calculée. Le riz y est cultivé trois fois par an, avec un cycle de croissance d'environ quatre mois. Cependant, les dates de semis varient au sein de cette région, ce qui rend difficile l'estimation précise de la superficie cultivée par les méthodes traditionnelles.

Grâce aux résultats de recherche obtenus dans les zones rizicoles susmentionnées, nous sommes en mesure de fournir en continu des services de télédétection agricole de haute précision. Tirant parti de la technologie avancée de traitement des données de la plateforme GEE et des méthodes d'analyse de données de séries temporelles multi-sources, nous réalisons efficacement des tâches de surveillance dynamique sur de vastes zones de culture et proposons les services complémentaires suivants, selon les besoins du client : 1) analyse des rotations culturales sur plusieurs saisons ; 2) prévision des tendances d'évolution des surfaces cultivées. Notre équipe possède une solide expérience dans l'optimisation des algorithmes de forêts aléatoires et de la technologie de fusion multivariée NDVI/VH, garantissant ainsi la stabilité à long terme des données de répartition des cultures et assurant un soutien technique continu et la mise à jour des données aux services de gestion agricole et aux instituts de recherche.