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Figure 2 : Le rayonnement électromagnétique solaire

Figure 2 : Le rayonnement électromagnétique solaire

L’indice NDVI démystifié

Vous êtes-vous déjà demandé comment fonctionnaient les services de suivi des cultures par satellites offerts par votre semencier?

Ces services utilisent diverses analyses et ont tous en commun l’usage important de l’indice de végétation par différence normalisée (NDVI). Celui-ci est simple à calculer et permet de mesurer la santé et la vitalité des végétaux. Au cours d’une saison de culture, l’indice NDVI est utile pour la création de cartes de semis et de fertilisation à taux variable.

Figure 1 : Analyse NDVI d’un champ en culture

Figure 1 : Analyse NDVI d’un champ en culture

Le calcul du NDVI est basé sur l’analyse de la quantité de lumière absorbée et réfléchie par les plantes. Les champs en culture sont baignés par la lumière du soleil. Celui-ci projette sur la terre des ondes électromagnétiques dans un spectre plus grand que la lumière visible à l’œil nu (figure 2). Il produit entre autres des ondes électromagnétiques ultraviolettes et infrarouges et des micro-ondes. Toutes ces longueurs d’onde ont leurs usages en agriculture, mais seulement deux sont nécessaires au calcul de l’indice NDVI, soit la partie rouge de la lumière visible à l’œil nu et la bande du proche infrarouge (NIR).

Figure 2 : Le rayonnement électromagnétique solaire

Figure 2 : Le rayonnement électromagnétique solaire

La figure 3 montre le résultat de la lecture des ondes électromagnétiques de la biomasse végétale et lors la fabrication de chlorophylle. Cette dernière est associée à l’absorption des ondes de la bande rouge. La quantité de biomasse au sol est observable par une plus grande émission d’ondes dans la zone du NIR.

Figure 3 : Réflectance de diverses bandes en fonction de la santé de la végétation

Figure 3 : Réflectance de diverses bandes en fonction de la santé de la végétation

En général, une végétation en santé absorbe la partie rouge du spectre et réfléchit la partie du NIR. La fabrication de chlorophylle demande beaucoup d’énergie que les végétaux puisent dans la bande rouge du spectre lumineux. L’absorption d’énergie dans cette dernière explique la faible quantité d’énergie qui est réfléchie. Par contre, la biomasse végétale a pour effet de réfléchir les ondes du NIR. Le grand écart entre la lecture de la bande rouge et celle de la bande NIR sera donc l’indicateur d’une végétation vigoureuse. Un tel écart entre les deux bandes donnera un indice NDVI près de 1.

À l’opposé, la mauvaise santé d’une section de champ sera constatée par une faible absorption dans la bande rouge en raison de la fabrication réduite de chlorophylle. De même, comme il y a peu de biomasse, la végétation reflétera peu d’ondes dans le spectre de l’infrarouge. Une faible différence entre les lectures des bandes rouge et NIR est donc caractéristique d’une culture qui demande des soins. Ce petit écart entre les deux bandes donnera un indice NDVI qui tendra vers une valeur de 0.

L’indice NDVI peut être calculé à partir de données captées par des satellites, un drone ou des appareils utilisés à bord de tracteurs, tels que le GreenSeeker, fabriqué par Trimble. Il faut cependant être prudent avec les drones en vente dans les grandes surfaces, car ils ne sont généralement pas équipés d’une caméra capable de lire la bande du NIR. C’est en partie cette caméra spécialisée qui rend les drones agricoles si coûteux. La compagnie Parrot vient toutefois de présenter son capteur multispectral Sequoia, qui se veut plus abordable.

En résumé, le NDVI est un indice de vigueur de la végétation. Son calcul se fait par l’analyse de la quantité d’énergie réfléchie par les plantes dans les bandes rouges et NIR du spectre solaire. Tout comme dans le cas des données de rendement, même si vous ne savez pas trop quoi en faire cette année, conservez-les. Vous pourrez les utiliser plus tard pour effectuer des analyses pluriannuelles plus détaillées, ou bien en discuter avec votre agronome ou votre conseiller en géomatique pour savoir comment les valoriser.

Guillaume Desjardins, collaboration spéciale