Détermination de l'orientation des rangs de culture à partir d'images multitemporelles et panchromatiques Formosat-2.

Résumé Cet article présente une technique développée pour la récupération de l'orientation des rangées de cultures, sur des terres anthropiques dédiées à l'agriculture, afin d'améliorer l'estimation de la production agricole et la gestion de l'érosion du sol. Cinq types de cultures sont considérés : blé, orge, colza, tournesol, maïs et chanvre. L'étude fait partie de l'expérience de surveillance multi-capteurs des cultures, menée en 2010 pendant toute la saison agricole (MCM'10) sur une zone située dans le sud-ouest de la France, près de Toulouse. La méthodologie proposée est basée sur l'utilisation d'images satellites acquises par Formosat-2, à haute résolution spatiale en mode panchromatique et multispectral (avec une résolution spatiale de 2 et 8 m, respectivement). Les orientations sont dérivées et évaluées pour chaque image et pour chaque parcelle, en utilisant des filtres spatiaux directionnels (45 et 135 ) et des algorithmes de morphologie mathématique. Les approches "à date unique" et "multi-temporelles" sont considérées. Les analyses à une seule date confirment les bonnes performances de la méthode proposée, mais soulignent la limitation de l'approche pour estimer l'orientation des rangs de culture sur l'ensemble du paysage avec une seule date. Les analyses multi-dates permettent (1) de déterminer la période agricole la plus appropriée pour la détection de l'orientation des rangs, et (2) d'étendre l'estimation à l'ensemble de l'empreinte de la zone d'étude. Pour les cultures d'hiver (blé, orge et colza), les meilleurs résultats sont obtenus avec des images acquises juste après la récolte, lorsque les surfaces sont couvertes de chaume ou pendant la période de labourage profond (0,27 > R2 > 0,99 et 7,15 > RMSE > 43,02 ). Pour les cultures d'été (tournesol, maïs et chanvre), les résultats dépendent fortement de la culture et de la date (0 > R2 > 0,96, 10,22 > RMSE > 80 ), avec un impact bien marqué de la floraison, du matériel d'irrigation et/ou du développement maximal de la culture. Enfin, l'extension de la méthode à l'ensemble de la zone étudiée permet de cartographier 90% des orientations des lignes de culture (plus de 45 000 ha) avec une erreur inférieure à 40 , associée à un indice de confiance allant de 1 à 5 pour chaque parcelle agricole.