Publié le 15 janvier 2020
L'humidité et la teneur en matière organique sont des propriétés essentielles du sol. Elles contrôlent en effet, à différentes échelles du système sol-plante-atmosphère, les principaux processus hydrologiques, la croissance des plantes, la contamination des eaux de surface et souterraines et la durabilité des écosystèmes naturels. Elles influencent donc aussi la biodiversité et constituent des maillons importants du système climatique.
Une gestion optimale et durable des sols et des ressources en eau nécessite donc obligatoirement la connaissance de la dynamique de l'humidité du sol et de la matière organique.
Drone-GPR volant au-dessus d'un champ pour cartographier l'humidité du sol. La zone marquée par un cercle rouge correspond à la zone délimitée sur les 2 cartes ci-dessous.
L'émergence récente des drones a ouvert de nouvelles voies de recherche et d'application pour la cartographie numérique des sols et la surveillance des parcelles pour la gestion agricole. Dans le cadre du projet STEREO RAPAS, des chercheurs de l'UCL et du CSL ont développé de nouvelles méthodes de détection par drone permettant de cartographier les principales propriétés des sols avec une haute résolution spatiale.
Ils ont mis au point un nouveau radar léger à pénétration de sol (GPR pour Ground Penetrating Radar) et développé des méthodes avancées de traitement des signaux radar pour la cartographie de l'humidité du sol. En agriculture de précision, cette technologie devrait par exemple améliorer l'efficacité des pratiques d'irrigation et permettre d'adapter précisément les quantités d'eau apportées aux besoins réels des cultures.
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Carte de l'humidité du sol établie à partir des mesures effectuées par le GPR embarqué sur le drone (à gauche) et carte d'élévation du sol (à droite)
Parallèlement, de nouvelles méthodes de traitement de données multispectrales ont été mises au point et analysées afin d'extraire les teneurs en carbone organique du sol. Une série de caméras multispectrales ont été testées et comparées, en portant une attention particulière au positionnement des mesures. La précision centimétrique a ainsi été atteinte sans utilisation de points de contrôle au sol. Les outils développés ont été appliqués pour une série de champs agricoles dans la région limoneuse belge.
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Comparaison des résultats de l'humidité du sol obtenus par drone-GPR (à gauche) et à partir de données Sentinel-1 (à droite)
Une comparaison des résultats obtenus par drone et grâce aux données du satellite Sentinel 1 montrent que la résolution spatiale du satellite ne permet pas de détecter les variations souvent très locales d'humidité du sol dans nos champs.
Plus d'infos
Projet RAPAS (Close range aerial sensing of soils for improved remote sensing products)
Partenaires du projet RAPAS: Sébastien Lambot (GPRLouvain, Earth and Life Institute, Environmental Sciences, UCLouvain), Kristof Van Oost (Earth and Life Institute, Earth and Climate, UCLouvain), Anne Orban (Signal Processing Services, Centre Spatial de Liège).