La technologie du GPS en agriculture
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1. projet du Progra ion tente auxiliaire Canada Qu bec pour un environnement durable en agriculture CONTEXTE De toutes les nouvelles technologies ayant vu le jour au cours des derni res ann es celle du GPS compte cer tainement parmi les technologies ayant le plus contribu au d veloppement de l agriculture de pr cision et de la g omatique agricole Qu il soit tenu en main mont sur un avion un navire ou bord d un tracteur le GPS fournit des coordonn es latitude longitude altitude utilis es dans toutes sortes d applications En agriculture de pr cision ces coordon n es sont employ es en compl ment une foule d autres mesures telles les propri t s physiques et chimiques du sol l humidit la texture du sol la conductivit lectrique VIRIS la microtopographie l gouttement les donn es de rendement et la mesure de chlorophylle des plantes N sensor Elles permettent de cartographier toutes les informations spatiales En les superposant il devient facile de faire ressortir la variabilit des champs et d identifier les zones homog nes ou probl mes Comme l agriculture de pr cision a pour but de g rer les variations de la qualit du sol afin d optimiser les rende ments et l utilisation des intrants le GPS est devenu dans ce domaine un outil essentiel AVANTAGES DU GPS EN AGRICULTURE Les avantages associ s l utilisation du GPS sont nom breux celui ci procure une meilleure conn2. des engrais et des pesticides suivant les variations du sol L irrigation ou le drainage des champs peuvent aussi tre mieux g r s Les rendements des champs s en trouvent uniformis s Il s ensuit souvent une augmentation de la productivit Par ailleurs les co ts de production sont r duits ETO EEEE JT Si B Roger Rivest MAPAQ c Figure 7 tapes d crivant l identification de zones probl matiques La technologie du GPS en agriculture 2000 CONCLUSION De plus en plus de producteurs et de productrices agri coles prennent le virage de l agriculture de pr cision Au Qu bec quelque 5 des fermes utilisent d j la tech nologie du GPS combin e aux capteurs de rendement et le ph nom ne ne cesse de prendre de l ampleur En 1999 plus de 12 000 ha de terres agricoles ont t cartographi s l aide de cette technologie S quiper d un syst me GPS permet de tirer le maximum de chaque parcelle de terre cultiv e tant optimale pour les grandes tendues la technologie du GPS est parti culi rement bien adapt e aux cultures c r ali res Cependant un nombre croissant de producteurs et de pro ductrices mara chers ou de pommes de terre utilisent actuellement le GPS pour cartographier les rendements de leurs cultures ou pour effectuer des applications taux variable de chaux d engrais ou de pesticides Tableau 2 Quelques adresses utiles sur Internet En agriculture de pr cision l
3. le WADGPS La solution en temps r el n est cependant pas n cessaire La figure 6 pr sente la distribution spatiale du phosphore obtenu lors d un chantillonnage de sol effectu dans deux champs adjacents Figure 6 Cartographie du phosphore kg ha 2 Utilisant un logiciel de r partition spatiale des intrants un plan de dosage taux variable est confectionn partir des donn es acquises lors de l chantillonnage et selon les analyses de laboratoire 3 On se sert ensuite du GPS pour relocaliser les chantil lons afin d y appliquer la dose d intrants correspon dante Le GPS envoie les donn es de positionnement l ordinateur de bord du v hicule utilis Celui ci les transmet soit un r gulateur de vitesse qui permet de contr ler les doses appliqu es soit un r gulateur du d bit d intrants Le processus se fait automatiquement et peut tre interrompu tout moment Contrairement l chantillonnage l pandage n cessite un r sultat en temps r el DGPS ou WADGPS laboration d un mod le num rique de terrain Cartographier le relief du terrain permet de mieux g rer l irrigation le drainage le nivellement et les zones risque pour l rosion et la pollution l int rieur d un champ Pour ce faire une grande quantit de points sont relev s hori zontalement et verticalement l aide du GPS Une pr ci sion centim trique tant requise pour ce genre de travaux la m thode
4. PS World http www gpsworid com A TA 2 Anglais 2 F Fran ais La technologie du GPS en agriculture 2000 R F RENCES BERGERON MARCEL 1993 Vocabulaire de la g omatique Cahier de l Office de la langue fran aise Les publica tions du Qu bec 37 p COMMISSION DE G OMATIQUE AGRICOLE ET AGRICULTURE DE PR CISION para tre Guide de g oma tique agricole appliqu e l agriculture de pr cision Conseil des productions v g tales du Qu bec inc PANNETON B 1997 Syst me et r cepteurs GPS Actes du Colloque sur les nouvelles technologies en agriculture Saint Jean sur Richelieu Le Centre de t l d tection en agro environnement p 14 22 RDS TECHNOLOGY Le syst me d agriculture de pr cision de RDS SANTERRE R 1999 Positionnement par satellites GPS Notes de cours D partement des sciences g omatiques Universit Laval NOTE Avant de recourir la technologie du GPS il serait toujours pr f rable de consulter un ou une sp cialiste La mention de distributeurs de services ou de produits dans cette fiche ne marque pas une pr f rence par rapport d autres distributeurs ou produits comparables AUTRES FICHES D J PUBLI ES DANS CETTE S RIE VR 211 Adaptation du pulv risateur pour la culture des pommes de terre 4 pages 1997 VR 212 Lutte int gr e contre les charan ons des racines dans la culture du fraisier 6 pages 1997 VR 213 Strat gies de gestion int g
5. a localisation des variations de rendement dans une parcelle et le dosage localis des intrants Le second illustre l avantage du GPS dans l laboration d un mod le num rique de terrain Le troisi me exemple montre comment la technologie du GPS permet de poser des diagnostics de cartographier la fertilit des sols et d en faire le suivi La technologie du GPS en agriculture 2000 Donn es de rendement Donn es de positionnement Cartographie des rendements Enregistrement des donn es bord du v hicule laboration d un plan de traitement variable Semis Ex cution du plan de Fertilisation traitement variable Pulv risation Figure 5 tapes d crivant le traitement variable d une parcelle Localisation des variations de rendement dans une parcelle et pandage localis La figure 5 pr sente les diff rentes tapes reli es la localisation et l application d intrants sur une parcelle rendements variables 1 On fait appel au GPS pour localiser les chantillons de sol dans un champ Suivant un itin raire pr d termin les chantillons sont pr lev s dans la couche arable 0 20 cm intervalles r guliers par exemple un chantillon par ha Leur position est enregistr e bord du v hicule Dans cette partie du traitement on peut utiliser soit le mode absolu post traitement soit le mode DGPS ou
6. aissance de la variabilit spatiale des champs il facilite la cartographie d un plan de ferme il aide cartographier les rendements la fertilit et la texture des sols ainsi que le relief des champs il contribue identifier les diff rents param tres de productivit d en mesurer l importance et d apporter les correctifs n cessaires en vue d uniformiser les rende ments cM Conseil des productions v g tales du Qu bec in il permet d effectuer des applications taux variables et de r aliser des travaux d am nagement ponctuel dans la parcelle ce qui contribue diminuer les co ts de production et les risques de pollution il constitue un excellent investissement pour des r sul tats moyen et long termes QU EST CE QUE LE GPS L abr viation GPS vient du terme anglais Global Positioning System C est un syst me de positionnement l aide de satellites Con u principalement des fins mil itaires par le D partement de la d fense des tats Unis en 1973 il est aujourd hui utilis par plusieurs millions de per sonnes travers le monde Actuellement 27 satellites sont op rationnels lls sont r partis sur six plans orbitaux plus de 20 000 km au dessus de la surface terrestre figure 1 Figure 1 Constellation des satellites GPS Re La r alisation de certe fiche a t rendue possible gr ce au Programme d aide l innovation technologique de l Entente auxiliai
7. ans les zones faible rende ment afin d en valuer la cause Actuellement la plupart des services de cartographie de fertilit des sols utilisent la technologie du GPS combin e celle des SIG pour le positionnement dirig des chan tillons de sol Directed Sampling en vue d en faire la cartographie Dans ce but une grille d chantillonnage v g 100 m X 100 m est superpos e une carte de fond rendement p dologie photographie a rienne etc Roger Rivest MAPAQ A Roger Rivest MAPAQ l int rieur d un SIG Le cartographe se dirige ensuite chaque point de la grille suivant sa position l cran et recueille son chantillon qui sera analys Il est galement possible de faire le suivi temporel de la fertilit des sols en retournant de fa on pr cise diff rents moments un point d j chantillonn ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX L utilisation du GPS combin aux capteurs de rendement s av re des plus b n fiques pour l environnement En effet puisque le GPS permet de localiser les besoins en intrants pour chaque parcelle de terre les quantit s appliqu es sont ad quates Il n y a donc pas de surplus Par cons quent moins d engrais et de pesticides sont susceptibles d atteindre les nappes d eau ASPECTS CONOMIQUES En agriculture les informations fournies par la technologie du GPS procurent une meilleure connaissance des champs De ce fait elles permettent de moduler l pandage
8. d aide l innovation technologique de l Entente auxiliaire Canada Qu bec pour un environnement durable en agriculture Ce rapport a t effectu par Pierre Yves Gasser Agri Pr cision Ag Knowledge C P 540 15 B chemin du Verger Chelsea Qu bec JOX 1NO Vous pouvez vous procurer ce rap port en communiquant avec Dani le Pouliot Direction de l envi ronnement et du d veloppement durable MAPAQ T l phone 418 380 2150 poste 3179 T l copieur 418 380 2163 Le sommaire de ce rapport est acces sible sur le site Internet Carrefour virtuel de l information agroalimen taire l adresse suivante www geagri qc ca programmes PLANVERT La technologie du GPS en agriculture 2000 BON DE COMMANDE POUR LES PUBLICATIONS DU CONSEIL DES PRODUCTIONS V G TALES DU QU BEC inc Num ro Titre de la publication Quantit Prix unitaire Prix total Num ro de t l phone Signature DAt sinistre pat RNA nil per eat ue Total des achats Frais de manutention TOTAL PAYER Le CPVQ offre une collection de publications sur la plupart des sujets en productions v g tales Pour obtenir plus de d tails sur l ensemble de nos publications ou sur nos nouvelles parutions veuillez communi quer avec notre Service la client le 418 523 5411 ou au 1 888 535 2537 Les taxes sont incluses dans le prix des publications Les frais de port et
9. de manutention pour toute livraison au Canada doivent tre ajout s au montant de la commande en fonction du montant total des achats Ces frais sont de 1 00 si le total des achats est de 6 00 ou moins Les frais sont de 2 00 si le total des achats se situe entre 6 01 et 18 99 et de 3 00 si le total des achats est de 19 00 et plus Pour commander veuillez remplir ce bulletin et l accompagner d un ch que ou d un mandat poste fait l ordre de DISTRIBUTION DE LIVRES UNIVERS Exp dier le tout DISTRIBUTION DE LIVRES UNIVERS 845 rue Marie Victorin Saint Nicolas Qu bec G7A 3S8 RSA es De de EE a N ISBN 2 80457 231 X neo ea pae wo Ganada 2000 Pour commander par t l phone 418 831 7474 sans frais 1 800 859 7474 ou par t l copieur 418 831 4021 MODE DE PAIEMENT Pour votre s curit n envoyez pas d esp ces par la poste a m a Ch que l ordre de DISTRIBUTION DE LIVRES UNIVERS Mandat poste Carte de cr dit Q visa Qi MasterCard Num ro de la carte Date d expiration Signature S il s agit d une MasterCard vous devez indiquer les trois derniers num ros sp cifi s l endos de votre carte
10. e GPS offre la possibilit d adapter la quantit d intrants aux besoins de la culture l int rieur d un champ Les effets qui en d coulent sont b n fiques tant sur le plan environnemental qu conomique Avec l application s lective d intrants une augmentation et une uniformisation des rendements peuvent tre observ es d s l ann e suivant le traitement variable Compte tenu de leur accessibilit les modes DGPS et WADGPS constituent les m thodes GPS par excellence en agriculture de pr cision Pour une pr cision cen tim trique il est cependant n cessaire d utiliser le mode relatif post traitement avec des r cepteurs de type g od sique Le tableau 2 pr sente une liste d adresses de distributeurs de services et de produits GPS ainsi que de sites o trouver des informations compl mentaires sur Internet Distributeurs Ashtech htip ashtech com A Garde c ti re canadienne http www ccg gcc ca tosd dsto amij principale htmi P Division des lev es g od siques http www geod emr ca F Garmin http Avww garmin com A Innotag http innotag com F Mobiway http www mobiway com F NovAtel http www novatel ca A Omnistar http www omnistar com A RSD Technology http www rdstechnology hd uk A Trimble http www trimble com A ViaSat http www viasat com A GPS GPS mode d emploi http Mmww onf fr doc documen 4 arbo gps66 gpssom htm F Le GPS http www lavoile com gps htm F Revue G
11. itionnement Plus on capte de signaux meilleure sera la pr cision du positionnement priori un minimum de quatre satellites est n cessaire au r cepteur pour calculer une position en trois dimensions suivant la longitude la latitude et l altitude L une des contraintes du syst me GPS provient du fait que les signaux des satel lites ne traversent pas la Terre ni les mat riaux tels que le m tal le b ton ou m me le feuillage s il est dense Par exemple si l usager se trouve en for t ou pr s d un b ti ment il se peut qu il ne re oive pas les signaux de certains satellites Dans la figure 3 seul le signal du satellite B est capt Donc seul le satellite B est dit visible Figure 3 Effet des obstructions sur la visibilit des satellites En plus de se trouver en nombre suffisant les satellites doivent tre bien distribu s dans le ciel La g om trie des satellites est exprim e sur le r cepteur par la d gradation de pr cision DOP Dilution Of Precision Un facteur DOP bas par exemple de 1 3 indique que les satellites cap t s sont bien r partis dans le ciel Donc l obtention d une bonne pr cision sur le positionnement sera possible Un facteur DOP lev par exemple de 6 et plus t moigne d une mauvaise distribution des satellites dans le ciel Dans ce dernier cas il vaudra mieux attendre que la g om trie des satellites change M THODES DE POSITIONNEMENT PAR GPS Il existe deux modes de posi
12. jour Post traitement 1 5m orbites pr cises syst me complet orbites pr cises 5 Relatif 1 r cepteur 300 r cepteur 1 000 an Post traitement 1 5m post traitement 10 000 r cepteur observations de quelques r f rence millim tres Les prix sont fournis titre indicatif en dollars canadiens Ils correspondent aux prix de 1999 et peuvent n cessiter des ajustements 1 Donn es tournies par la Garde c ti re canadienne GCC 2 Mode WADGPS Wide Area Differential GPS Le principe de ce mode est le m me que celui du DGPS Cependant les corrections sont mises en temps r el par un satellite g ostationnaire Un abonnement annuel est n cessaire et l achat d un d modulateur et d un r cepteur sp ciaux s impose 8 Mode relatif en post traitement Les mesures effec tu es au champ sont compar es avec des observa tions GPS recueillies simultan ment par une station de r f rence Ces donn es de r f rence peuvent tre achet es aupr s d un fournisseur de la station com pagnie priv e Elles sont normalement disponibles sur Internet notamment la journ e suivant la prise des mesures 4 Mode absolu avec orbites pr cises Ce mode requiert l achat d orbites pr cises qui donnent des corrections sur la position des satellites Ces corrections sont fournies par la Division des lev es g od siques de G omatique Canada quelques jours suivant l chantil lonnage Quelle m thode choisir en agric
13. privil gi e est le positionnement relatif post traitement Les travaux sont g n ralement r alis s par un expert en g omatique ou par un arpenteur g om tre Le produit final est une carte num rique montrant le relief du terrain Ta technologie du GPS en agriculture 2000 3 Cartographie et diagnostic l aide du GPS combin aux SIG Le GPS et les SIG syst mes d information g ographique sont deux outils g omatiques qui utilis s conjointement permettent de cartographier les champs agricoles et d tablir un diagnostic Ce type d application exige une correction diff rentielle en temps r el DGPS Le principe est le suivant un micro ordinateur est branch directe ment sur un GPS et affiche une carte une photographie ou une image De cette fa on l utilisateur qui se d place dans un champ obtient l cran un suivi dynamique de sa position donn e par le GPS Plusieurs agronomes utilisent cette technique pour identi fier la cause des zones probl me observ es sur des photos infrarouges figure 7 A La photo est d abord num ris e puis ins r e dans un SIG Une fois sur le terrain l agronome se d place dans le champ en suivant sa position l cran Lorsqu il arrive la zone identifi e comme tant probl me il peut constater de visu le probl me figure 7 B et poser le diagnostic appropri figure 7 C La m me approche peut tre utilis e avec les cartes de rendement pour se rendre d
14. r e des mauvaises herbes dans le ma s sucr 4 pages 1997 VR215 Valorisation agricole du compost de boues de fosses septiques 4 pages 1997 3 00 3 00 3 00 3 00 e Les fiches de cette s rie sont ou ont t distribu es gratuitement en quantit s limit es dans les bureaux r gionaux du MAPAQ Elles sont galement vendues par le CPVQ Pour de plus amples informations sur la fa on de se procurer ces publications veuillez consulter le bon de commande R daction Annie Claude Parent B Sc A Universit Laval Coordination scientifique Alain A Viau Ph D professeur Centre de recherche en g omatique Universit Laval R vision des textes Lyne Lauzon biol CPVQ Avec la participation de Johanne B Boisvert Ph D chercheure Agriculture et Agroalimentaire Canada Guy Forand agr directeur environ nement et nouvelles technologies Hydro Agri Canada Sec Michel C Nolin Ph D chercheur Agriculture et Agroalimentaire Canada Camille Desmarais g ogr M Sc conseiller en am nagement rural Direction r gionale de la Mauricie Bois Francs secteur Bois Francs MAPAQ diteur CPVQ 200 chemin Sainte Foy 1 tage Qu bec Qu bec GIR 4X6 T l phone 418 646 5766 T l copieur 418 644 5944 Courriel cpvq cpvq qc ca Site Internet www cpvq qc ca Certaines informations contenues dans cette fiche sont tir es du rapport n 23 810206 07041 du Programme
15. re Canada Qu bec pour un environnement durable en agriculture FONCTIONNEMENT DU SYST ME GPS Le syst me GPS comprend trois composantes princi pales les satellites les stations de poursuite au sol et le r cepteur figure 2 La composante spatiale Ce sont les 27 satellites en orbite autour de la Terre Les satellites envoient des signaux en tout temps vers la Terre Ces signaux contiennent aussi de l infomation sur la position des satel lites dans l espace La composante de contr le Elle comprend les cinq stations de poursuite au sol Les stations de poursuite s assurent de l tat de sant des satellites Leur fonction principale est de pr dire la position des satellites sur leur orbite La composante usager Ce sont les r cepteurs Un r cepteur capte les signaux provenant des satellites puis calcule sa position partir de ceux ci Il affiche sa position sous forme de coordonn es Figure 2 Les trois composantes du syst me GPS Le r cepteur permet l utilisateur de capter les signaux des satellites et de calculer sa position g ographique La configuration des satellites dans le ciel est telle que de quatre neuf satellites sont visibles par le r cepteur en tout temps Un satellite est dit visible s il est situ au dessus de l horizon Le nombre de signaux satellites capt s par le r cepteur et la distribution des satellites dans le ciel peuvent affecter la pr cision du pos
16. tionnement par GPS le posi tionnement absolu et le positionnement relatif Dans le premier cas un seul r cepteur est utilis En mode relatif le positionnement est effectu simultan ment l aide de deux r cepteurs Le tableau 1 r sume les principales m thodes de positionnement par GPS Le message GPS capt par le r cepteur contient plusieurs erreurs Si le signal n est pas corrig ces erreurs causent une impr cision d environ 100 m sur le positionnement Des corrections sont donc requises pour les modes 2 3 4 et 5 Ces corrections peuvent tre appliqu es en temps r el ou en post traitement Comment se procurer les corrections 1 Mode DGPS Differential GPS La Garde c ti re canadienne GCC met gratuitement les corrections GPS le long du fleuve Saint Laurent On peut les recevoir en temps r el jusqu 250 km des c tes L achat d un d modulateur permettant de lire le signal est n cessaire La technologie du GPS en agriculture 2000 Tableau 1 Principales m thodes de positionnement par GPS Mode Caract ristiques Co t du mat riel D lai d obtention Pr cision des r sultats 1 Absolu 1 seul r cepteur 300 Temps r el 100m 2 Relatif DGPS 1 r cepteur 1 000 syst me complet Temps r el 1 5m 1 d modulateur 3 Relatif 1 r cepteur 3500 1 500 an Temps r el 1 5m WADGPS 1 d modulateur d modulateur abonnement 15 000 r cepteur et logiciel 4 Absolu 1 r cepteur 300 10
17. ulture de pr cision Le mode de positionnement id al est choisi en fonction de plusieurs crit res la pr cision recherch e les co ts rattach s aux op rations et le d lai pour obtenir les r sul tats Pour une pr cision de 1 5 m il est recommand d u tiliser le mode DGPS car il est peu dispendieux et il four nit un r sultat en temps r el moins de 250 km des rives du fleuve Saint Laurent on utilise les corrections mises par la Garde c ti re canadienne Au del de cette limite les signaux contenant les corrections deviennent imper ceptibles Les corrections du satellite g ostationnaire du syst me WADGPS doivent alors tre utilis es Pour la localisation des variations de rendement dans une parcelle ou pour l laboration d un mod le num rique de terrain MNT il n est pas n cessaire d avoir un r sultat en temps r el Le mode absolu post traitement convient tr s bien Des pr cisions de 1 5 m ou de quelques millim tres peuvent tre obtenues selon le type de r cepteur utilis La figure 4 illustre deux types de r cep teurs et leur pr cision respective CLTDIT TEE R cepteur de base Pr cision 1 5 m Prix environ 300 R cepteur g od sique Pr cision quelques mm Prix environ 10 000 Figure 4 Deux types de r cepteurs GPS EXEMPLES D UTILISATION DU GPS Voici quelques exemples d application du GPS en agricul ture de pr cision Le premier porte sur l
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