[Vidéo] Drone et agriculture : au delà du buzz... le drone est dans le pré

Crédit Agricole SA - Pôle Agriculture et Agroalimentaire

[Vidéo] Drone et agriculture : au delà du buzz... le drone est dans le pré

L’usage d’aéronefs autonomes ou semi-autonomes dans l’agriculture n’est pas récent. Certains servent à des traitements aériens ; leur utilisation en France est concentrée sur le diagnostic et le recueil de données. L’émergence d’une nouvelle génération de drones moins coûteux et plus faciles à mettre en œuvre offre désormais des respectives inédites aux applications en agriculture de précision.

 

Avec près de 270 sociétés de services spécialisées sur des applications agricoles sur les 1 380 opérateurs civils de drones 1, l’agriculture française fait figure de pionnière dans l’usage de ces équipements, grâce en particulier à la mise en place prévue d’un cadre réglementaire clarifiant les règles d’usage. Alors même que nous n’en sommes qu’aux prémices du développement des services agronomiques associés aux drones, et que les coûts et la concurrence satellitaire demeurent élevés, ce marché paraît prometteur et doit désormais entrer dans une phase de structuration et de développement de l’offre.

Un cadre réglementaire facilitateur

Les drones aériens sont des aéronefs autonomes ou semi autonomes capables de voler sans présence humaine à bord. Ils sont équipés d’un système de bord permettant le vol de façon préprogrammée ou « débrayable » en mode manuel (contrôle par le « télépilote »). Les États-Unis ont très récemment proposé une libération de l’espace pour les drones à visée commerciale 2, mais la France demeure le premier pays au monde à avoir posé un cadre légal strict visant à réglementer l’usage de ces appareils. Dès lors que les images sont exploitées à des fins autres qu’un vol de loisir ou de compétition, le vol des drones est soumis à la réglementation aérienne avec notamment une certification des télépilotes et la déclaration obligatoire des vols auprès de la DGAC (Direction Générale de l’Aviation Civile). Les circulaires émises par la DGAC à partir d’avril 2012 prévoient à ce titre des scénarios assez restrictifs 3. Les survols « sauvages » qui ont récemment défrayé la chronique ne militent pas pour un  assouplissement de ces règles.

La France demeure le premier pays au monde à avoir posé un cadre légal strict visant à réglementer l'usage de ces appareils.

Un usage focalisé sur le diagnostic

A l’échelle mondiale, les usages peuvent être classés en deux catégories principales : le traitement (pulvérisation en général), et le diagnostic (recueil de données géo-référencées sur l’état des cultures). Ces deux branches impliquent des différences technologiques sur l’architecture des drones :

❙ pour le diagnostic, l’appareil emporte le bon capteur (en visible ou en infrarouge) à une altitude assez élevée pour éviter tous les obstacles et peut couvrir de grandes surfaces rapidement, ce qui est le cas des drones à voilure fixe (de type « mini-avion ») ;

❙ pour le traitement, l’appareil doit être capable de vols stationnaires, avec une charge utile plus importante, tout en évitant les obstacles proches du sol, ce qui est le cas des drones à voilures tournantes (de type « multi-rotors »). En France, l’épandage aérien de pesticides est interdit, et la tendance est plutôt à la suppression des  dérogations existantes, compte tenu des risques de contamination pour les habitations et pour les cours d’eau en particulier. Ceci s’applique aussi aux drones, comme aux hélicoptères et aux ULM.

1 - Selon F Barré (INRA), B Solan (Arvalis).

2 - http://bfmbusiness.bfmtv.com/entreprise/le-ciel-americain-s-entrouvre-enfin-aux-drones-884683.html

3 - Arrêté du 11 avril 2012 relatif à la conception des aéronefs civils qui circulent sans aucune personne à bord, aux conditions de leur emploi et sur les capacités requises des personnes qui les utilisent, version consolidée du 22 avril 2015.

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De la récolte à la précision agronomique

❙ Le drone recueille les données de terrain

Après décollage et positionnement automatique via GPS, l’appareil enregistre des clichés pris à intervalles réguliers tout au long du trajet préprogrammé. Après l’atterrissage, les données sont récupérées, et une cartographie de la parcelle est reconstituée grâce au croisement des données et des coordonnées GPS.

Selon François Barré de l’Inra et Benoît de Solan d’Arvalis, la réalisation d’une ortho-carte nécessite en moyenne une centaine de passages au-dessus de la parcelle afin d’obtenir un recouvrement efficace des prises de vue.

D’autres modes de recueil de données existent : directement sur les tracteurs, par avion ou ulm, ou par satellite. L’image obtenue avec un drone ne diffère pas structurellement d’une image satellite ; mais la précision obtenue s’approche de l’échelle centimétrique et est supérieure à celle d’un satellite du fait de l’altitude de vol plus faible. Le drone permet surtout de ne pas être gêné par les nuages.

Les constructeurs de drones les plus en pointe dans le domaine agricole proposent des capteurs dédiés : systèmes de prise de vue évolués, capteurs infrarouge, multi spectraux ou de réflectance ou bien encore caméras thermiques. Le choix du capteur embarqué dépend de la mesure recherchée : biomasse, taux de chlorophylle, densité foliaire, stress hydrique ou simple imagerie (estimation de dégâts causés par des nuisibles par exemple).

Cependant, la récolte de données brutes ne représente qu’une partie de l’équation, ces informations devant être analysées et interprétées afin d’aboutir à des stratégies concrètes et directement utilisables par les exploitants agricoles. 

❙ Ces mesures sont intégrées dans un ensemble de données de référence

L’aide à la décision repose avant tout sur le géo-référencement des données mesurées sur la culture. L’expert opère par comparaison avec des mesures déjà réalisées et avec des bases de données. Celles-ci sont alimentées en partie par des informations publiques (« open data ») météorologiques, topographiques, géologiques. Il utilise aussi des informations privées, générées par chaque agriculteur, qui sont sécurisées et uniquement partagées par la société de conseil avec ses clients données historiques conservées, données de la coopérative dont l’agriculteur est membre, données du fournisseur de semences et de phytosanitaires).

❙ Le traitement de l’information est alors assuré par les sociétés de conseil

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En dehors des mesures, la valeur ajoutée provient donc aussi bien de l’utilisation des données de référence et de terrain que des modèles  biologiques, agronomiques, zootechniques, écologiques qui sont destinés à permettre des prises de décision dûment confortées. Il faut cependant savoir que l’interprétation des images obtenues est encore d’ordre expérimental et n’est pas efficace sur tous les types de cultures.

Ce travail nécessite les compétences spécifiques de l’expert, souvent issues de collaborations avec les organismes de recherche agricole comme Arvalis.

Les prescripteurs peuvent être les sociétés exploitant les données issues de satellites, telles Farmstar (développé par Arvalis, Cetiom et Airbus Défense and Space). Les entreprises utilisant le satellite couvrent d’ailleurs toute la chaîne de traitement allant de la mesure jusqu’à l’édition d’un conseil pouvant se présenter sous la forme d’outils d’aide à la décision en ligne ou de cartes de préconisations.

Cette filière du conseil intégré existe déjà car près de 25 % des surfaces cultivées font aujourd’hui l’objet d’un abonnement aux images satellites. Les activités de conseil en agriculture de précision affichent selon le cabinet Alcimed une croissance de l’ordre de 14 % en rythme annuel avec un chiffre d’affaires mondial estimé à 3,7 Mds $ à l’horizon 2018.

❙ La filière de conseil agronomique

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❙ Des applications agricoles qui demeurent encore limitées, tout en progressant vers l’agriculture de précision

L’utilisation du drone agricole ou d’autres systèmes de recueil de données vise à faire progresser vers l’agriculture de précision. Celle-ci a pour objectif de maximiser et régulariser les rendements, tout en assurant une utilisation raisonnée des intrants qui s’inscrit naturellement dans la progression de l’exigence environnementale. Ainsi, le nouveau plan éco phyto maintient l’objectif de diviser par deux l’usage des pesticides, même si cet objectif est reporté à 2025.

Le facteur clé de l’agriculture de précision est bien la donnée et tous les moyens permettant d’en obtenir de nouvelles. Grâce à elles et à leur interprétation il est alors possible de doser le plus finement possible l’usage des intrants sur les seules zones qui les réclament.

Par exemple, afin de déterminer les apports en engrais ou en phytosanitaires et leur cadencement, on observe l’état nutritionnel de la plante à différents moments, et à partir des prélèvements et de mesures de température au sol lors du passage des matériels il est possible de compléter l’analyse par des images de parcelles.

La variabilité à l’intérieur des parcelles est une problématique forte. Les rendements peuvent varier de 20 à 30 % sur de très courtes distances, d’où le bénéfice de pouvoir moduler les traitements à cette échelle.

En pratique, l’application dépend du niveau de performance des équipements mécaniques, qui doivent avoir le niveau requis de précision. Les principaux matériels qui permettent l’optimisation concernent le travail du sol, le semis, la pulvérisation de produits phytosanitaires et l’épandage d’engrais.

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Cela demande, par exemple, outre le guidage, de disposer d’équipements de coupure automatique des tronçons, avec fermeture différentielle des buses, sur le pulvérisateur et d’un dispositif d’ouverture automatique des trappes pour épandeur centrifuge d’engrais.

Le secteur de l’agroéquipement intègre désormais en option pour la plupart des nouveaux matériels l’autoguidage fondé sur la cartographie des parcelles, avec localisation précise des rangs de semis. Il existe aujourd’hui des matériels pulvérisant à moins de 3 cm du sol, permettant d’appliquer des dosages précis aboutissant à une réelle diminution des volumes de phytosanitaires

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Vers une intégration de l'offre

Les sociétés de conseils agronomiques se reposent entièrement pour la partie matérielle sur les offres de constructeurs de drones généralistes.

La filière de constructeurs français de drones compte une cinquantaine de fabricants répertoriés par la DGAC, mais peu atteignent le stade de production en série, parmi lesquels Parrot. Dans le domaine agricole, ceux-ci opèrent au travers de filiales spécialisées : Delair-Tech (filiale de Parrot), Delta Drone, Fly-n-Sense (groupe Viva Santé).

Parmi les constructeurs étrangers, on pourra citer Lehmann Aviation, DJI Innovation, HoneyComb (modèle Agdrone), PrecisionHawk (Lancaster), 3DRobotics, Agribotix (Hornet) ou encore AgEagle (Rapid System).

Pour opérer dans le domaine agricole, les constructeurs de drones doivent travailler avec des prestataires de conseils agronomiques. C’est là où se situe l’essentiel de la valeur ajoutée et de la marge. La plupart du temps l’agriculteur ou la coopérative achètent un abonnement et non un matériel.

Ainsi dans le domaine spécifique de la vigne qui est le plus adapté à ce type d’agriculture de précision, le parteneriat Vitidrone associe les industriels Vitivista et Fly-n-Sense, et la société australienne d’imagerie Specterra. 

Selon l’opérateur RedBird, spécialisé dans la prestation de services aux professionnels, seuls 10 % des opérateurs sont aujourd’hui à même de livrer des solutions complètes intégrant à la fois la captation et le traitement des données pour répondre à une demande spécifique. Ces sociétés sont ainsi à la fois opérateurs de drones et prescripteurs.

Des modèles différents existent, comme celui d’Airinov, qui a mis en place Agridrone, un réseau d’opérateurs locaux, constitué d’exploitants désirant s’engager dans une activité complémentaire. Ils effectuent les vols sur leur exploitation afin d’identifier des problèmes agronomiques, avec des drones eBee de Parrot qui a investi 1,6 M€ dans la société. Ils peuvent aussi travailler pour d’autres clients de la région. Une fois les vols effectués, l’opérateur adresse les données à Airinov et ce dernier renvoie après traitement et interprétation les cartes et conseils aux clients.

❙ Concurrence satellitaire et coûts sont de réels freins au développement du marché

Les drones sont en concurrence frontale avec le satellite qui représente à l’heure actuelle la principale source de données alimentant les outils d’aide à la décision et les modèles utilisés en agriculture de précision.

Pour l’opérateur, un drone accompagné d’un ensemble adapté aux besoins agricoles, comprenant matériel, capteur, logiciels de planification de vol, le coût de l’investissement est de l’ordre de 28 000 €.

Pour l’utilisateur, le satellite présente un profil économique qui plaide en sa faveur. Selon Farmstar, ses services permettent de générer un gain de l’ordre de 25 €/ha pour un coût d’abonnement au service de l’ordre de 15 €/ha/an.

L’imagerie obtenue avec un drone coûte environ 45 à 80 €/ha/an (pilotage, prise de vues, interprétation). Le coût devrait cependant baisser dans les années à venir, avec le grand nombre de fournisseurs de services. Airinov annonce une préconisation de fertilisation colza basée sur deux couvertures par drone, pour 15 €/ha plus 1 € pour les cartes de modulation : en la matière, la définition de la prestation devra être précise pour juger de la performance.

Le coût d’utilisation d’un drone se justifie particulièrement pour certains types de cultures qui exigent une précision de l’ordre de l’inter-rang comme le maraîchage, la culture de la betterave ou pour des cultures à haute valeur ajoutée comme la vigne (notamment les grands crus). Le coût demeure, selon Benoit Solan d’Arvalis, prohibitif pour les céréales.

Une mutualisation technique est possible, avec une complémentarité entre les données issues des drones et des satellites. La récente collaboration entre Airbus DS/Arvalis et le constructeur Delta Drone, afin d’alimenter la solution Farmstar Expert, en est un exemple flagrant et pourrait fournir des images à des prix plus bas. 

❙ Une filière prometteuse mais en devenir

La filière française se structure et les business modèles s’affinent, grâce notamment à la mise en place d’un des premiers cadres réglementaires dans le monde. L’existence d’acteurs compétents s’appuyant sur une recherche agricole à la pointe représente également un atout fort pour le développement des applications agricoles des drones. Toutefois, pour que les perspectives prometteuses donnent naissance à un marché économiquement viable, des évolutions doivent avoir lieu :

❙ en premier lieu, positionner les drones dans l’ensemble du flux d’information qui alimente l’agriculture de précision afin de jouer notamment la carte de la complémentarité avec l’apport satellitaire ; 

❙ ensuite, structurer la filière, du constructeur aux spécialistes de la préconisation agronomique, en renforçant l’intégration, ce qui permettrait de diminuer les coûts et de développer l’innovation afin de multiplier les applications. Tout ceci fait ressortir l’importance des données en agriculture : comment elles sont produites, comment elles sont stockées et utilisées, qui les met en œuvre et qui les contrôle. Un sujet que nous développerons dans un de nos prochains numéros...

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Ailleurs dans le monde...

Au Japon ou aux États-Unis, où la réglementation sur les dosages des produits phytosanitaires est beaucoup moins précise qu’en Europe et qu’en France, les drones sont utilisés depuis longtemps dans le domaine de la pulvérisation.

Les autorités japonaises ont été confrontées au double problème du vieillissement de la population des riziculteurs et de l’isolation croissante des parcelles au milieu de nouvelles constructions immobilières limitant l’utilisation traditionnelle de l’hélicoptère pour le traitement phytosanitaire. L’intérêt pour une solution plus précise et d’une mise en œuvre facile a abouti aux drones de la série Rmax de Yamaha depuis la fin des années 90. La conjonction d’une motorisation thermique de 246 cm3 et d’un rotor principal de plus de 3 mètres permet à l’engin d’embarquer une charge de plus de 30 kg pour traiter les sols, voire une rampe d’épandage d’engrais. Mais c’est l’intégration d’un système de contrôle miniaturisé permettant un pilotage aisé qui représente le principal intérêt de l’appareil. Près de 2500 d’entre eux sont en service, principalement au Japon ainsi qu’en Australie et en Nouvelle Zélande.

Dans le domaine de la pulvérisation aérienne, de nouveaux débouchés sont également escomptés suite à des tests dans les vignes de la Napa Valley, aux États-Unis, le drone pouvant couvrir jusqu’à 5 hectares à l’heure, au lieu d’un demi-hectare par tracteur.

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