Les Enjeux de l'Agriculture de Précision - GUIDE GNSS · 2014-05-07 · Agriculture de Précision/ Mesurée = Pilotage précis •Tryptique Mesure/Décision/Action •Horticulture,

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



Contexte : Qu'est-ce que l'Agriculture de Précision ?

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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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Agriculture de Précision/ Ag. Mesurée = Pilotage précis

• Tryptique Mesure/Décision/Action




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Mesure

De l‘état de

nutrition azotée

Calcul de la dose

Application




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Mesure

De l‘état de

nutrition azotée

Calcul de la dose

Application




7




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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Agriculture de Précision/ Mesurée = Pilotage précis


• 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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Traçabilité

Guidage / jalonnage



Gestion de flotte

Autoguidage

Robotique

Aide au travail

Arpentage

Mesures de surfaces


Topographie/Mesures








Topographie/SIG Déclarations PAC (jachères,,,,)

Déclarations d’encépagement

Mesures de surfaces

Contours de parcelles culturales,…





Topographie/SIG Déclarations PAC

Déclarations d’encépagement

Mesures de surfaces

Contours de parcelles

Cartographie des sols,…

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Traçabilité

Guidage / jalonnage



Gestion de flotte

Autoguidage

Robotique

Aide au travail

Arpentage

Mesures de surfaces


Topographie/Mesures








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Géolocalisation des mesures : Exemples d’usages

Traçabilité : Certification d’origine du foin de la plaine de la CRAU (AOC)



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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Traçabilité

Guidage / jalonnage



Gestion de flotte

Autoguidage

Robotique

Aide au travail

Arpentage

Mesures de surfaces


Topographie/Mesures









(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





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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Ex. Estimation précoce du rendement





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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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Traçabilité

Guidage / jalonnage



Gestion de flotte

Autoguidage

Robotique

Aide au travail

Arpentage

Mesures de surfaces


Topographie/Mesures








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Aide au travail : Jalonnage virtuel

• Précision des épandages :

• Pas de manque ni de recouvrements

• Travail de nuit ou sans visibilité



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,…



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,..



http://www.caseiheurope.com/Pages/AFS/fr/Vehicle-Guidance-Solutions/Satellite-Guidance/System-Configuration/System-Configuration.aspx

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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)



31

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



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)





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



Robotique:

Un problème ancien qui revient en force

Robotique:

Un problème ancien qui revient en force



Ex. robot de tonte pour les vignes (Vitirover)



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



EGNOS

SF1

SF2

RTK252040

Niveau de précision

dynamique de différents

systèmes dGPS (en cm) :







• 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

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