Les chercheurs de Stanford ont développé une nouvelle façon d'estimer les rendements des cultures depuis l'espace, en utilisant des photos haute résolution prises par une nouvelle vague de satellites compacts.

L'approche, détaillé dans le numéro du 13 février du journal de la Actes de l'Académie nationale des sciences , pourrait être utilisé pour estimer la productivité agricole et tester des stratégies d'intervention dans les régions pauvres du monde où les données sont actuellement extrêmement rares.

« L'amélioration de la productivité agricole sera l'un des principaux moyens de réduire la faim et d'améliorer les moyens de subsistance dans les régions pauvres du monde, " a déclaré le co-auteur de l'étude Marshall Burke, professeur adjoint au département des sciences du système terrestre de la Stanford's School of Earth, Sciences de l'énergie et de l'environnement. « Mais pour améliorer la productivité agricole, il faut d'abord le mesurer, et malheureusement, cela n'est pas fait dans la plupart des fermes du monde."

Les satellites d'observation de la Terre existent depuis plus de trois décennies, mais la plupart des images qu'ils capturent n'ont pas une résolution suffisamment élevée pour visualiser les très petits champs agricoles typiques des pays en développement. Récemment, cependant, les satellites ont diminué à la fois en taille et en coût tout en améliorant simultanément la résolution, et aujourd'hui, plusieurs entreprises se font concurrence pour lancer dans l'espace des satellites de la taille d'un réfrigérateur et d'une boîte à chaussures qui prennent des images haute résolution de la Terre.

"Vous pouvez en avoir beaucoup là-haut, tous capturant de très petites parties de la surface terrestre à très haute résolution, " a déclaré le co-auteur de l'étude David Lobell, professeur agrégé au Département des sciences du système terrestre. "Un seul satellite ne vous donne pas beaucoup d'informations, mais leur constellation signifie en fait que vous couvrez la majeure partie du monde à très haute résolution et à très faible coût. C'est quelque chose que nous n'avions jamais vraiment eu il y a quelques années."

Dans la nouvelle étude, Burke et Lobell ont entrepris de tester si les images de cette nouvelle vague de satellites sont suffisamment bonnes pour estimer de manière fiable les rendements des cultures. La paire s'est concentrée sur une région de l'ouest du Kenya où il y a beaucoup de petits agriculteurs qui cultivent du maïs, ou du maïs, sur petit, lots d'un demi-acre ou d'un acre. "C'était un domaine où il y avait déjà beaucoup de travail de terrain existant, " a déclaré Lobell. " C'était un site idéal pour tester notre approche. "

Les scientifiques ont comparé deux méthodes différentes pour estimer les rendements de la productivité agricole à l'aide d'images satellite. La première approche impliquait une « vérification sur le terrain, " soit en réalisant des relevés au sol pour vérifier l'exactitude des estimations de rendement calculées à l'aide des données satellitaires, qui a été offert par la société Terra Bella. Pour cette partie de l'étude, Burke et son équipe de terrain ont passé des semaines à mener des enquêtes porte-à-porte avec son personnel, parler aux agriculteurs et recueillir des informations sur les fermes individuelles.

"Nous obtenons beaucoup de bonnes données, mais c'est incroyablement long et assez cher, c'est-à-dire qu'on ne peut sonder qu'un millier d'agriculteurs au maximum au cours d'une campagne, " Burke a dit. " Si vous voulez étendre notre opération, vous ne voulez pas avoir à vous souvenir des données d'enquête au sol partout dans le monde."

Pour cette raison, l'équipe a également testé une approche alternative "non calibrée" qui ne dépendait pas des données d'enquête au sol pour faire des prédictions. Au lieu, il utilise un modèle informatique de la croissance des cultures, ainsi que des informations sur les conditions météorologiques locales, pour aider à interpréter l'imagerie satellitaire et prédire les rendements.

"Le simple fait de combiner l'imagerie avec des modèles de cultures informatisés nous permet de faire des prédictions étonnamment précises, juste basé sur l'imagerie seule, de la productivité réelle sur le terrain, " a déclaré Burke.

Les chercheurs ont l'intention d'étendre leur projet et de tester leur approche dans une plus grande partie de l'Afrique. « Notre aspiration est de faire des prévisions saisonnières précises de la productivité agricole pour chaque coin de l'Afrique subsaharienne, " Burke a déclaré. "Notre espoir est que cette approche que nous avons développée à l'aide de satellites pourrait permettre un énorme bond dans notre capacité à comprendre et à améliorer la productivité agricole dans les régions pauvres du monde."

Lobell est également directeur adjoint du Centre sur la sécurité alimentaire et l'environnement de Stanford et chercheur principal au Stanford Woods Institute for the Environment.