Development of a zoning algorithm driven by a technical itinerary performance model: application to sustainable irrigation water management
Développement d’un algorithme de zonage piloté par un modèle de performance d’itinéraire technique : application à la gestion durable de l’eau d’irrigation
Résumé
Climate change, by increasing the frequency of hazards and disrupting crop cycles, has brought new challenges to the world of agriculture. Controlling inputs has become a major issue, for both economic and environmental reasons. Numerous research institutes, including INRAE, have therefore turned their attention to precision agriculture in an attempt to meet these challenges. The work presented in this dissertation is a continuation of two other UMR MISTEA projects. The first project, geozoning, proposes a zoning algorithm based on the variability of plot data. The second project involves optimising the performance of technical irrigation itineraries using a simplified crop model. During this internship, a new zoning method was developed, using the
technical itinerary performance model to calculate a zoning quality criterion. Then, using an optimisation method, this quality criterion is maximised, while respecting defined spatial constraints.
The context of intra-parcel irrigation will serve as a feasibility study for the method. Firstly, an analysis of the operation of geozoning and the technical itinerary performance model was carried out. Secondly, we looked at a case of aspatial optimisation, where the spatialisation of the data is not taken into account. This problem made it possible to test different optimisation methods, which were used for the rest of the project. Finally, a zoning algorithm driven by the technical itinerary performance model was developed. A comparison of the yields calculated by this method and those obtained by applying homogeneous irrigation to a generated plot shows the value of this zoning algorithm driven by a technical itinerary performance model. The method is generic enough to be adapted to other areas of precision agriculture. Nevertheless, analyses based on real field data will have to be carried out to
consolidate the conditions of use of the method.
Le changement climatique, en augmentant la fréquence des aléas et perturbant les cycles des cultures, a amené de nouveaux enjeux dans le monde agricole. Les contrôles des intrants est devenu une problématique majeure, que ce soit pour des raisons économique ou environnementales. Ainsi, de nombreux instituts de recherche, dont l’INRAE, se sont penchés sur l’agriculture de précision pour tenter de répondre à ces enjeux.
Le travail présenté dans ce mémoire s’inscrit dans la continuité de deux autres projets de l’UMR MISTEA. Le premier projet, geozoning, propose un algorithme de zonage se basant sur la variabilité des données parcellaires. Le deuxième projet porte sur l’optimisation des performances d’itinéraires techniques en irrigation à partir d’un modèle de culture simplifié. Durant ce stage, une nouvelle méthode de zonage a été développée, où on se sert du modèle de performance d’itinéraire technique pour calculer un critère de qualité du zonage. Ensuite, grâce à une méthode d’optimisation, on maximise ce critère de qualité, tout en respectant des contraintes spatiales définies. Le contexte de l’irrigation intra-parcellaire va servir d’étude de faisabilité de la méthode.
Dans un premier temps, une analyse du fonctionnement de geozoning et du modèle de performance d’itinéraire technique a été réalisée. Dans un deuxième temps, on s’est intéressé à un cas d’optimisation spatial, où on ne tient pas compte de la spatialisation des données. Ce problème a permis de tester différentes méthodes d’optimisation, qui ont servi pour le reste du projet. Finalement, un algorithme de zonage pilot´e par le modèle de performance d’itinéraire technique a été développé.
La comparaison des rendements calculés par cette méthode et ceux obtenus en appliquant une irrigation homogène d’une parcelle générée montrent l’intérêt de cet algorithme de zonage piloté par un modèle de performance d’itinéraire technique. La méthode est assez générique pour être adaptée à d’autres domaines de l’agriculture de précision. Néanmoins, des analyses sur des données terrains réelles devront être menées pour consolider les conditions d’usage de la méthode.
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