Les Enjeux de l'Agriculture de Précision - GUIDE GNSS · 2014-05-07 · Agriculture de Précision/...
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G. Grenier, Professeur d’Automatique et Génie des Equipements; Bordeaux Sciences Agro
Agriculture V3.0 & Géolocalisation
Automatismes et Innovations pour l’Agriculture de Précision
Les Enjeux de l'Agriculture de Précision
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Changement de Paradigme en Agriculture
Agriculture raisonnée = Pilotage approximatif
• Ex. Méthodes du Bilan (engrais, irrigation,…)
Drainage
Evaporation du sol
Consommation
par les plantes
Réserve du sol
Remontées capillaires
Apport par les Pluies
Besoin d’irrigation
Agriculture V3.0 & Géolocalisation
Automatismes et Innovations pour l’Agriculture de Précision
Contexte : Qu'est-ce que l'Agriculture de Précision ?
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Changement de Paradigme en Agriculture
Agriculture raisonnée = Pilotage approximatif
• Ex. Méthodes du Bilan (engrais, irrigation,…)
• Principe simple à comprendre
• Principe difficile à mettre en œuvre car :
– Eléments du bilan mal connus (ex. drainage)
– Eléments variables dans le temps (pluies, évaporation,..)
– Eléments variables dans l’espace (sol, plantes,..)
– Ne prends pas en compte les dysfonctionnements
Malgré toutes les précautions, les résultats ne
sont jamais à la hauteur des espérances
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Contexte : Qu'est-ce que l'Agriculture de Précision ?
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Changement de Paradigme en Agriculture
Agriculture de Précision/ Ag. Mesurée = Pilotage précis
• Tryptique Mesure/Décision/Action
Agriculture V3.0 & Géolocalisation
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Contexte : Qu'est-ce que l'Agriculture de Précision ?
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Changement de Paradigme en Agriculture
Agriculture de Précision/ Ag. Mesurée = Pilotage précis
• Tryptique Mesure/Décision/Action
Mesure
De l‘état de
nutrition azotée
Calcul de la dose
Application
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Automatismes et Innovations pour l’Agriculture de Précision
Contexte : Qu'est-ce que l'Agriculture de Précision ?
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Changement de Paradigme en Agriculture
Agriculture de Précision/ Ag. Mesurée = Pilotage précis
• Tryptique Mesure/Décision/Action
Mesure
De l‘état de
nutrition azotée
Calcul de la dose
Application
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Contexte : Qu'est-ce que l'Agriculture de Précision ?
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Changement de Paradigme en Agriculture
Agriculture de Précision/ Ag. Mesurée = Pilotage précis
• Tryptique Mesure/Décision/Action
Mesure
De l‘état de
nutrition azotée
Calcul de la dose
Application
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1er temps : Mesure
Collecte de données
2ème temps :
Analyse des
données / prise
de décisions
3ème temps :
Modulation des
actions
Schéma de principe de l’Agriculture de Précision (M, Moore, 1997, PhD Cranfield University)
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Changement de Paradigme en Agriculture
Agriculture de Précision/ Mesurée = Pilotage précis
• Tryptique Mesure/Décision/Action
• Horticulture, Elevage, Agriculture, Arboriculture, Viticulture,…
• Prise en compte de la variabilité spatio-temporelle
• Changement permis par les TIC
• Changements structurels (place du conseil, rôle des acteurs, formation,
recherche,…)
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Besoins induits par ce nouveau Paradigme Mesures capteurs (climat, sol, plantes, machines,…) +
géolocalisation des mesures (GNSS),…
Domaine de la Proxidétection/Télédétection
Analyse/Décision stockage, présentation, analyseet partage des données géolocalisées :
SIG + modélisation + OAD + Internet,…
Actions/Modulation Electronique embarquée (ISOBUS) +géolocalisation des actions (GNSS),… +
Robotique
Traçabilité et retour d’expérience Bases et entrepôts dedonnées, Data mining + Internet
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Géolocalisation des mesures : les usages en Agriculture
Localisation spatiale et temporelle:
Historique des interventions,
des intrants, des temps,
provenance des produits…
Traçabilité
Guidage / jalonnage
Coupure de tronçons
Localisation des travaux, des apports
Gestion de flotte
Autoguidage
Robotique
Aide au travail
Arpentage
Mesures de surfaces
Cartographie des sols
Topographie/Mesures
Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, qualité)
Suivi de l’état des cultures
(maladies, ravageurs)
Aide à la décision Préconisation
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Géolocalisation des mesures : les usages en Agriculture
Localisation spatiale et temporelle:
Historique des interventions,
des intrants, des temps,
provenance des produits…
Traçabilité
Guidage / jalonnage
Coupure de tronçons
Localisation des travaux, des apports
Gestion de flotte
Autoguidage
Robotique
Aide au travail
Arpentage
Mesures de surfaces
Cartographie des sols
Topographie/Mesures
Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, qualité)
Suivi de l’état des cultures
(maladies, ravageurs)
Aide à la décision Préconisation
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Topographie/SIG Déclarations PAC (jachères,,,,)
Déclarations d’encépagement
Mesures de surfaces
Contours de parcelles culturales,…
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Topographie/SIG Déclarations PAC
Déclarations d’encépagement
Mesures de surfaces
Contours de parcelles
Cartographie des sols,…
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Géolocalisation des mesures : les usages en Agriculture
Localisation spatiale et temporelle:
Historique des interventions,
des intrants, des temps,
provenance des produits…
Traçabilité
Guidage / jalonnage
Coupure de tronçons
Localisation des travaux, des apports
Gestion de flotte
Autoguidage
Robotique
Aide au travail
Arpentage
Mesures de surfaces
Cartographie des sols
Topographie/Mesures
Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, qualité)
Suivi de l’état des cultures
(maladies, ravageurs)
Aide à la décision Préconisation
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Géolocalisation des mesures : Exemples d’usages
Traçabilité : Certification d’origine du foin de la plaine de la CRAU (AOC)
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Traçabilité des opérations culturales
ex. conditions de réalisation des traitements
Enregistrement continu de :
Débit des buses
Volume restant dans la cuve
Surface traitée
Température, Pression, Vent,
Humidité,,,,
Intégration des données dans un SIG
Edition de cartes de ces paramètres
Rangs
oubliés
Rang
surdosé
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Géolocalisation des mesures : les usages en Agriculture
Localisation spatiale et temporelle:
Historique des interventions,
des intrants, des temps,
provenance des produits…
Traçabilité
Guidage / jalonnage
Coupure de tronçons
Localisation des travaux, des apports
Gestion de flotte
Autoguidage
Robotique
Aide au travail
Arpentage
Mesures de surfaces
Cartographie des sols
Topographie/Mesures
Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, qualité)
Suivi de l’état des cultures
(maladies, ravageurs)
Aide à la décision Préconisation
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Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, suivi de l’état des cultures,…)
Cartographie de la variabilité intraparcellaire (sol, plante,…)
Source : Montpellier Supagro/Pellenc SA
yield (Mg/ha)
0 20
M 1:1000
42.50
32.80
23.10
13.40
3.70
-6.00
sugar (brix)
0 20
M 1:1000
25.70
24.00
23.00
22.00
0.00
Rendement (Kg/Ha) Sucre ( °Brix)
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Cartographie de la variabilité spatiale à partir d’un capteur piéton
Source : Force A
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Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, suivi de l’état des cultures,…)
ex. : Création de zones homogènes à partir d’images de télédétection, pour
une récolte sélective par machine à vendanger guidée par GPS (Oenoview)
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Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, suivi de l’état des cultures,…)
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Ex. Estimation précoce du rendement
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Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, suivi de l’état des cultures,…)
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La collecte des données spatiales reste le «maillon faible».
Les GPS apportent une solution.
Couplés aux capteurs ils constituent une source essentielle de données spatialisées.
Exemple: la cartographie de rendement
Source: SatPlan
Source: SatPlan
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Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, suivi de l’état des cultures,…)
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Géolocalisation des mesures : les usages en Agriculture
Localisation spatiale et temporelle:
Historique des interventions,
des intrants, des temps,
provenance des produits…
Traçabilité
Guidage / jalonnage
Coupure de tronçons
Localisation des travaux, des apports
Gestion de flotte
Autoguidage
Robotique
Aide au travail
Arpentage
Mesures de surfaces
Cartographie des sols
Topographie/Mesures
Localisation du « résultat »
(cartographie du rendement, qualité)
Suivi de l’état des cultures
(maladies, ravageurs)
Aide à la décision Préconisation
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Aide au travail : Jalonnage virtuel
• Précision des épandages :
• Pas de manque ni de recouvrements
• Travail de nuit ou sans visibilité
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Moteur de l’acceptation du GPS en Agriculture
Aide au travail : Simplification des opérations à réaliser lors des demi-tours
Exemple de séquence à réaliser au semis en fin de demi-tour
1. Position outil frontal
2. Entraînement turbine hydraulique
3. Mise en terre des éléments semeurs
4. Engagement du pont avant
5. Engagement du blocage de différentiel
6. Engagement de la prise de force
7. Abaissement du relevage arrière
8. Adaptation de la vitesse
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Aide au travail : Simplification des opérations à réaliser lors des demi-tours
Arrêt/mise en route automatique des équipements ou dispositifs
Détection de rangs oubliés (surtout en cas de passages non consécutifs)
Le chauffeur peut choisir sa façon de travailler
(ou la mieux adaptée à la parcelle, aux outils ou aux contraintes)
Passages
consécutifs
Passages
alternés
Par planche,…
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Source « Case »: http://www.caseiheurope.com/Pages/AFS/fr/Vehicle-Guidance-
Solutions/Satellite-Guidance/System-Configuration/System-Configuration.aspx28
Aide au travail : limitation des temps de manœuvres, largeur constante,
pas de manque ni de recouvrement, pas de rangs oubliés,
reprise possible plus tard,..
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Aide au travail : limitation des temps de manœuvres, largeur constante,
pas de manque ni de recouvrement, pas de rangs oubliés,
reprise possible plus tard,..
Le dernier passage est parfaitement calé !
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Aide au travail : Coupure de tronçons (semis, engrais, phytos)
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Aide au travail : Coupure de tronçons (semis, engrais, phytos)
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Autoguidage des machines
(tracteur + outils qui ne sont pas toujours dans la même trace)
ex. : GPS RTK + semoir Isobus Semis haute précision = binages croisés + optimisation spatiale
Source : Kverneland
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Autoguidage des machines : de nouvelles fonctionnalités
Autoguidage des machines ex. : Planteuse de vigne guidée par GPS RTK
(Wagner, Vinitech 2006)
Autoguidage des machines ex. : Plantation de vigne
Mise en place des piquets de
palissage avec une minipelle
guidée par GPS RTK
(Duvigneau, Vinitech 2012)
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Autoguidage des machines Ce besoin concerne aussi d’autres types de machines !
ex. : guidage de rampes d’irrigation
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Autoguidage des machines Ce besoin concerne aussi d’autres types de machines !
ex. : guidage de robots d’élevage
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Aide au travail et Gestion de flotte : guidage du tracteur par la machine de récolte
(synchronisation des trajectoires)
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Robotique:
Un problème ancien qui revient en forceex. : Magali, robot de cueillette de pommes (1985, Pellenc/Cemagref Montpellier)
Ex. : Prototypes de robots de traitement pour vergers
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Robotique:
Un problème ancien qui revient en force
Robotique:
Un problème ancien qui revient en force
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Ex. robot de tonte pour les vignes (Vitirover)
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Robotique et drones : Un secteur en plein boom
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Précisions et disponibilités GNSS requises en Agriculture
Le GPS simple (précision 5 à 10 m) :- Retrouver une parcelle (applications sur Smartphone),
- Retrouver une placette (si la taille est suffisante),
Le DGPS (précision de 0.2 à 0.7 m) en mode temps réel :- Localiser une information précisément (cartes de rendement, …),
- Retrouver un objet (plant, fosse pédologique,..),
- Mesurer des surfaces, faire le contour des parcelles,
- Faire du jalonnage virtuel (trace à suivre).
Le GPS RTK (0.5 à 3 cm) en mode temps réel :- Faire des mesures d’altitude,
- Guidage automatique des machines (semis, plantations, etc.)
Les usages les plus exigeants poussent vers des
équipements dGPS haute précision ou RTK
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EGNOS
SF1
SF2
RTK252040
Niveau de précision
dynamique de différents
systèmes dGPS (en cm) :
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Précisions et disponibilités GNSS requises en Agriculture
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Précisions et disponibilités GNSS requises en Agriculture
• Mesures / Analyse / Actions– Vers la très haute résolution (télédétection et proxidétection,
réseaux de capteurs,…)
– SIG (fixe + embarqué)
– Electronique embarquée plus répandue : Bus CAN
• Les machines communicantes– RTK par VRS ?
– Internet on-board
Couverture complète en GPRS / UMTS
• Localisation par GNSS– Précision garantie pour applications temps réel– Continuité de service – Précision « statique » (précision indépendante du temps de retour)
Perspectives : encore plus de GNSS !
Questions