La possibilité de surveiller à distance l’état hydrique des cultures, le stress hydrique et la disponibilité de l’eau est un élément essentiel de la gestion des cultures basée sur la télédétection.
Ces outils sont largement utilisés en agriculture de précision, en foresterie et dans la gestion des risques liés aux catastrophes naturelles.
Leur importance continue d’augmenter à mesure que le risque d’événements météorologiques extrêmes s’accroît et que les conditions climatiques pour la production agricole se dégradent dans de nombreuses régions du monde.
Dans cet article, nous examinerons ces indices tels qu’ils sont utilisés sur la plateforme OneSoil.
Trois indices de télédétection largement utilisés — l’indice normalisé de différence d’humidité (NDMI), l’indice d’humidité du sol (SMI) et l’indice normalisé de différence d’eau (NDWI) — sont souvent considérés à tort comme interchangeables. En réalité, ils reposent sur des mécanismes physiques différents, reflètent différents éléments du cycle de l’eau dans le système sol-plante et doivent donc être interprétés différemment.
💧 Indices d’humidité et de teneur en eau
Indice | Description | Utilisation principale |
NDMI (indice normalisé de différence d’humidité) | Estime la teneur en eau de la végétation. | Détection de la sécheresse ou des besoins en irrigation. |
SMI (indice d’humidité du sol) | Mesure l’humidité directement dans le sol. | Disponibilité de l’eau en début de croissance. |
NDWI (indice normalisé de différence d’eau) | Met en évidence les eaux de surface et les zones très humides. | Analyse des inondations ou de l’engorgement. |
🌿 NDMI – celui que vous utiliserez le plus
Le NDMI indique la teneur en eau de la végétation. Il fonctionne parce que l’eau présente dans les cellules végétales interagit différemment avec le proche infrarouge et l’infrarouge à ondes courtes. Le contraste entre ces deux bandes permet d’évaluer dans quelle mesure la culture est bien ou mal approvisionnée en eau.
Pourquoi est-il important : il permet de détecter le stress hydrique avant qu’il ne soit visible à l’œil nu. Une culture peut conserver sa couleur — et ses valeurs de NDVI — alors que sa teneur en eau commence déjà à diminuer. Lorsque les feuilles commencent à changer visiblement, vous avez peut-être déjà perdu la période pendant laquelle ces informations pouvaient être utiles pour agir.
La limite : il faut une couverture végétale suffisante. Lorsque la végétation est clairsemée ou en début de saison, une grande partie du signal du sol nu est visible sur l’image satellite. Les valeurs de NDMI sont alors moins représentatives de l’état de la culture.
Le NDMI aide les agriculteurs à surveiller l’état hydrique des cultures et à suivre son évolution au cours de la saison.
Détecter le stress hydrique
Une baisse du NDMI peut indiquer les zones où les cultures commencent à souffrir d’un manque d’eau. Cela peut se produire avant que le stress ne soit clairement visible dans la parcelle.
Améliorer l’irrigation
Le NDMI aide à identifier les parties plus sèches de la parcelle et à vérifier comment les cultures réagissent à l’irrigation ou aux précipitations. Il peut également contribuer à une irrigation à dose variable.Détecter l’excès d’humidité
Après de fortes précipitations, des valeurs de NDMI exceptionnellement élevées peuvent mettre en évidence des zones trop humides ou potentiellement engorgées.Améliorer le suivi des parcelles et la planification de la récolte
Le NDMI peut montrer quelles parties de la parcelle s’assèchent plus rapidement ou restent plus humides. Ces zones peuvent ensuite être contrôlées en priorité ou prises en compte lors de la planification des travaux agricoles et de la récolte.
Les informations les plus utiles proviennent généralement de la comparaison des cartes NDMI au fil du temps, plutôt que d’une seule image.
1. Mai — blé cultivé sur une parcelle présentant des conditions de sol hétérogènes. Les zones où la disponibilité en eau pour la culture est plus faible sont clairement visibles.
2. 30 juin — une culture céréalière proche de la maturité. Une partie de la parcelle présente encore une teneur en eau très élevée. Cette différence est difficile à distinguer sur une image en couleurs naturelles.
3. Augmentation des valeurs de NDMI sur l’ensemble de la parcelle après les précipitations du 18 avril.
Quand le NDMI est-il moins utile?
Le NDMI est moins fiable lorsque la couverture végétale est clairsemée et qu’une proportion importante de sol nu est visible par le satellite.
Comme le NDMI est principalement sensible à la teneur en eau de la végétation, il est moins utile lorsque le signal satellite est fortement influencé par le sol exposé.
Dans ces conditions, le SMI peut fournir des informations plus pertinentes.
FAQ sur le NDMI
Qu’est-ce que le NDMI?
Qu’est-ce que le NDMI?
Le NDMI (indice normalisé de différence d’humidité) est un indice calculé à partir de données satellitaires qui permet de surveiller la teneur en eau de la végétation.
Quelle est la formule du NDMI?
Quelle est la formule du NDMI?
Il repose sur les propriétés optiques spécifiques des feuilles des plantes dans deux régions du spectre électromagnétique : le proche infrarouge (NIR, environ 780–860 nm) et l’infrarouge à ondes courtes (SWIR, environ 1 550–1 750 nm).
Les différences d’absorption et de diffusion du rayonnement à ces longueurs d’onde, notamment celles liées à l’eau contenue dans les tissus végétaux, permettent d’évaluer l’état hydrique de la culture.
NDMI = (NIR − SWIR) / (NIR + SWIR)
Comment interpréter le NDMI?
Comment interpréter le NDMI?
En général, des valeurs de NDMI plus élevées indiquent une teneur en eau plus élevée dans la végétation, tandis que des valeurs plus faibles peuvent indiquer des cultures plus sèches ou un stress hydrique en développement.
💧SMI - le spécialiste du début de saison
L’indice d’humidité du sol (SMI) est utilisé pour évaluer les différences de l’humidité du sol et de la disponibilité en eau pour les cultures. Contrairement au NDMI, qui reflète principalement l’humidité de la végétation, le SMI combine des informations sur la température de surface et la couverture végétale.
Il est particulièrement utile au début de la croissance, lorsque les cultures sont encore petites et qu’une grande partie de la surface du sol est visible. Le SMI peut aider à identifier les zones sèches, à suivre la réaction aux précipitations ou à l’irrigation et à détecter les parties de la parcelle où la disponibilité en eau pourrait devenir un facteur limitant.
Comme le SMI est calculé à partir de données satellitaires avec une résolution spatiale de 20 m*, les cartes obtenues peuvent sembler moins détaillées que celles de certains autres indices de végétation ou d’humidité. Le SMI est donc mieux adapté à l’identification de* grands schémas d’humidité et de zones dans la parcelle qu’à la détection de très petites variations.
FAQ sur le SMI
Que montre le SMI?
Que montre le SMI?
Le SMI permet de mettre en évidence les différences de conditions d’humidité dans la parcelle, en particulier lorsque la couverture végétale est limitée et que la surface du sol influence davantage le signal satellite.
Quelle est la formule du SMI?
Quelle est la formule du SMI?
Le SMI utilise deux bandes spectrales de Sentinel-2: B8A (NIR) et B11 (SWIR):
SMI = (SWIR − NIR) / (SWIR + NIR)
Le contraste entre la réflectance dans le proche infrarouge et dans l’infrarouge à ondes courtes permet d’identifier les différences liées aux conditions d’humidité.
Comment interpréter le SMI?
Comment interpréter le SMI?
Le SMI est surtout utile pour comparer différentes zones au sein d’une même parcelle et suivre les changements au fil du temps, plutôt que de se baser sur un seuil universel unique.
Quelle est la résolution spatiale du SMI?
Quelle est la résolution spatiale du SMI?
Les bandes Sentinel-2 B8A et B11 ont toutes deux une résolution spatiale native de 20 m. Cela signifie que le SMI fournit moins de détails spatiaux que les indices basés sur les bandes Sentinel-2 de 10 m, mais il reste adapté à l’identification de grands schémas d’humidité dans les parcelles agricoles.
🌧️ NDWI - une question complètement différente
Appliquez le NDWI à une parcelle de blé en bonne santé et le résultat peut sembler étrange : il est uniforme, négatif et varie très peu malgré les différences d’état de la culture. Ce n’est pas un problème. Dans la formulation utilisée par OneSoil — celle de McFeeters — le NDWI est conçu pour détecter l’eau de surface, et non pour décrire l’état d’une culture.
Pourquoi est-il important : si vous rencontrez des problèmes d’inondation dans une parcelle — après des pluies prolongées ou après l’hiver — le NDWI permet de repérer précisément les zones couvertes d’eau. Cela permet de passer de l’estimation des pertes à leur mesure, et cette approche peut être utilisée à l’échelle d’une parcelle comme d’une région.
La limite : ce n’est pas une couche destinée à évaluer l’état des cultures. L’interpréter comme telle peut conduire à des erreurs importantes.
En agriculture, cet indice est particulièrement utile pour la détection rapide et claire des eaux de surface, des zones inondées, de l’engorgement et des accumulations d’eau dans les parcelles.
5. NDWI pour une parcelle couverte de blé.
6. Comparaison du NDWI et du NDMI sur une scène contenant de l’eau de surface.
Le NDWI délimite clairement les zones couvertes d’eau. Sur la même scène satellite, l’indice d’humidité NDMI présente une variabilité beaucoup plus importante sur la surface du sol, ce qui rend plus difficile la distinction entre l’eau de surface et les zones inondées.
FAQ sur le NDWI
Que montre le NDWI?
Que montre le NDWI?
Le NDWI est principalement utilisé pour détecter l’eau de surface, notamment les zones inondées, les eaux stagnantes et les zones engorgées.
Comment le NDWI est-il calculé?
Comment le NDWI est-il calculé?
Le NDWI de McFeeters utilise les bandes vert et proche infrarouge (NIR):
NDWI = (GREEN − NIR) / (GREEN + NIR)
Comment interpréter le NDWI?
Comment interpréter le NDWI?
En général, des valeurs positives plus élevées sont associées à l’eau de surface, tandis que la végétation et les sols secs présentent généralement des valeurs plus faibles ou négatives.
À quoi sert le NDWI en agriculture?
À quoi sert le NDWI en agriculture?
Ses principales utilisations sont la détection des inondations, de l’engorgement, des accumulations d’eau et des zones humides dans les parcelles, notamment après de fortes précipitations.
Pourquoi le NDWI est-il souvent négatif dans les parcelles cultivées?
Pourquoi le NDWI est-il souvent négatif dans les parcelles cultivées?
Parce que l’indice est principalement conçu pour distinguer l’eau de surface des sols et de la végétation. Une culture en bonne santé n’a donc pas nécessairement une valeur de NDWI positive.
🧑🌾 Pourquoi cette distinction est importante
Après la pluie, l’indice d’humidité augmente sur l’ensemble de la parcelle. C’est l’effet de la météo.
Une variation uniforme vous indique ce qui est tombé du ciel. Seule une différence qui persiste entre plusieurs dates vous renseigne sur le sol.
Si vous analysez une seule date sans ce contexte, la carte peut donner l’impression que la situation s’est améliorée alors que rien n’a changé dans la parcelle. Si vous choisissez le mauvais indice pour la situation, vous n’obtenez pas simplement une réponse moins précise : vous obtenez une réponse erronée, présentée avec la même certitude qu’une bonne réponse.
🛰️ Les voir côte à côte
Trois indices qui répondent chacun à une question différente ne sont vraiment utiles que lorsqu’on peut les comparer côte à côte. Les trois sont disponibles pour la même parcelle et la même date, et vous pouvez passer de l’un à l’autre en un seul clic dans OneSoil — nous avons récemment amélioré la visualisation du NDMI, du SMI et du NDWI, afin que les différences entre ces indices soient beaucoup plus faciles à interpréter.
Notre équipe R&D a testé cette mise à jour sur des parcelles de tous types : des champs irrigués au Moyen-Orient, des exploitations agricoles européennes et des rizières en Asie.