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H2020

MISTRALE — Résultat en bref

Project ID: 641606
Financé au titre de: H2020-EU.2.1.6.
Pays: Belgique
Domaine: Espace, Ressources aquatiques, Alimentation et Ressources naturelles

Utiliser la réflectométrie GNSS pour cartographier l'humidité des sols

Des chercheurs financés par l'UE ont conçu un système aéroporté léger utilisant les signaux satellite pour mesurer l'humidité du sol. Grâce à lui, les agriculteurs pourront économiser l'eau grâce à une irrigation intelligente et les responsables de la gestion de l'eau pourront faire face à des évènements météorologiques extrêmes tels que les inondations.
Utiliser la réflectométrie GNSS pour cartographier l'humidité des sols
Les chercheurs du projet MISTRALE, financé par l'UE, ont conçu un système exploitant la réflectométrie GNSS pour mesurer l'humidité du sol à partir d'un drone volant à basse altitude. Le système, qui est encore un prototype, est capable de produire des cartes en haute résolution de l'humidité du sol en exploitant les signaux des systèmes satellitaires mondiaux Galileo ou GPS. Il pourrait aider les agriculteurs à prendre de meilleures décisions quant au moment et à l'endroit où il faut irriguer, et aider les personnes responsables de la gestion de l'eau à comprendre des évènements météorologiques comme les inondations et l'engorgement des sols.

La réflectométrie GNSS, ou GNSS-R, est une technique de télédétection qui exploite les signaux satellite rebondissant sur la surface de la Terre pour obtenir des informations sur certains phénomènes naturels. Dans ce cas précis, l'équipe de MISTRALE a conçu un système capable de mesurer les signaux GNSS directs provenant des satellites situés au-dessus de lui, ainsi que les signaux indirects réfléchis par le sol au-dessous de lui, et de comparer les deux pour obtenir des informations sur l'humidité du sol.

L'équipe a également conçu un capteur GNSS-R et des antennes pouvant suivre en mouvement les signaux satellite et les a montés sur un petit aéronef sans pilote ou drone.

Il n'a pas été facile de mettre au point un système suffisamment compact et léger. «L'ensemble du système (capteur, antennes, unité centrale) doit peser moins de 2 kg et être aussi petit que possible», déclare César Roda, chef du projet MISTRALE, basé chez M3 Systems en Belgique.

Un appareil d'avenir

Pour assurer sa pérennité, les chercheurs ont choisi de réaliser un capteur multifréquence: il peut traiter les signaux des bandes GPS L1 et Galileo E1, mais également les signaux Galileo E5. «Ce récepteur multifréquence et multiconstellation est vraiment à la pointe de la technologie», déclare le Dr Roda. «Son utilisation pour la GNSS-R devrait ouvrir une multitude de possibilités et permettre aux chercheurs de l'utiliser pour de nouvelles applications.»

Le premier vol d'essai, qui s'est déroulé en août 2015 au-dessus du parc naturel de la Camargue dans le sud de la France, a collecté 22 gigaoctets de données. Celles-ci ont été utilisées pour affiner les algorithmes de traitement. D'autres vols sont prévus pour cet été et cet automne, au-dessus de champs de pommes de terre aux Pays-Bas, de vignobles en France et d'une mine à ciel ouvert en Espagne.

Les chercheurs de MISTRALE optimisent maintenant le système et pensent pouvoir réaliser avant le terme du projet, fin 2017, un prototype opérationnel capable de produire des cartes d'humidité du sol avec une résolution de 50m x 50m. Le drone, un appareil longue distance sans pilote conçu à des fins de recherche, peut voler sans s'arrêter sur 1 000 km en ligne droite ou pendant huit heures, à petite vitesse et à faible altitude.

Agriculture intelligente et prévention des inondations

Les principaux bénéficiaires de MISTRAL devraient être les agriculteurs qui pourront utiliser ces informations pour irriguer de façon intelligente et économiser l'eau. Le système pourrait également être utilisé pour cartographier les zones inondées en cas de catastrophe naturelle. À la différence des systèmes de surveillance terrestre, «il permet de détecter les surfaces recouvertes d'eau à travers la végétation, et donc d'observer le terrain se trouvant sous les arbres», commente le Dr Roda.

Les gestionnaires de l'eau en charge de la prévention contre les inondations pourraient également utiliser la technique de MISTRALE car «la connaissance de l'humidité du sol éclaire les prises de décision en matière de prévention des inondations», conclut le Dr Roda.

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Mots-clés

MISTRALE, humidité du sol, réflectométrie GNSS, cartes haute résolution, agriculture intelligente, inondation, prévention des inondations