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

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24 juin 2015 - 16:34
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[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.
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
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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.
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.
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
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du fournisseur de semences et de phytosanitaires).
Le traitement de l’information est alors assuré par les sociétés de conseil 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.
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. 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
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
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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...
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
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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.
1 - Selon F Barré (INRA), B Solan (Arvalis).
2http://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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