Des estimations précises de la surface cultivée, des distributions de types de cultures et des pratiques d'irrigation jouent un rôle important dans l'orientation des décisions politiques liées à la sécurité alimentaire et hydrique. En raison de la grande variété de dynamiques paysagères, de types de cultures, de saisons de croissance et de pratiques de gestion agricole, la cartographie précise et détaillée de ces aspects à l'échelle mondiale reste une tâche très difficile. Les premières cartes mondiales des cultures manquaient soit de détails spatiaux, soit d'une mise à jour régulière. Pour cette raison, l'Agence spatiale européenne, en collaboration avec des parties prenantes de l'agriculture mondiale telles que GEOGLAM, FAO, AMIS, a lancé le projet WorldCereal pour fournir un système de traitement open-source capable de générer des informations de surveillance agricole spécifiques à la saison au niveau des champs (résolution de 10 m) et à l'échelle mondiale, entièrement basé sur des données ouvertes et gratuites.
Au cours de la première phase du projet (2020 - 2023), le consortium WorldCereal a démontré avec succès la faisabilité scientifique et technique de la cartographie des cultures spécifiques à la saison à haute résolution et à l'échelle mondiale : WorldCereal, accéder à des cartes de types de cultures mises à jour saisonnièrement à l'échelle mondiale.
En conséquence, en 2023, WorldCereal a publié le premier ensemble de cartes mondiales, mises à jour saisonnièrement, de l'étendue temporaire des cultures, des types de cultures et de l'irrigation à une résolution de 10m pour l'année 2021. En bref, une carte mondiale de l'étendue temporaire des cultures a été produite pour l'ensemble de l'année, après quoi des masques spécifiques à la saison de croissance pour le type de culture, l'irrigation et les terres cultivées actives ont été produits pour jusqu'à 3 saisons de croissance à l'échelle mondiale (1 saison principale de céréales, 1 saison principale de maïs et une saison secondaire optionnelle de maïs). Les produits de type de culture comprenaient le maïs, les céréales d'hiver et les céréales de printemps, où les "céréales" sont définies comme une combinaison de blé, d'orge et de seigle. Plus d'informations sur les définitions exactes des produits et les façons d'accéder à ces produits peuvent être consultées sur cette page web spécifique.
Figure 1 : Produit mondial de l'étendue temporaire des cultures de WorldCereal, rééchantillonné à une résolution de ~0,004 °. Chaque pixel contient un nombre compris entre 0 et 100, indiquant la couverture fractionnaire des cultures temporaires dans ce pixel.En plus de ces cartes mondiales, le projet WorldCereal a également publié une base de données de données de référence in-situ disponibles publiquement et harmonisées sur la couverture terrestre, les types de cultures et l'irrigation. Reconnaissant que la disponibilité de données in-situ de bonne qualité est souvent la principale limitation dans les applications de cartographie des cultures locales à mondiales, cette base de données publique en constante croissance sera essentielle pour renforcer nos capacités de cartographie des cultures mondiales. La base de données de référence publique de WorldCereal peut être consultée via une interface web conviviale, ici.
Figure 2 : Collections de données de référence publiques et harmonisées disponibles dans le module de données de référence de WorldCereal.Un autre élément clé et souvent un facteur limitant dans la cartographie mondiale des cultures est la connaissance précise du nombre et du moment des saisons de croissance pour chaque lieu sur Terre. Le moment des saisons de croissance est connu pour changer radicalement à travers le monde en raison des conditions météorologiques et des sols locaux, ainsi que des pratiques locales de gestion des cultures. Par conséquent, le consortium WorldCereal a publié les premiers calendriers mondiaux des cultures pour le maïs et le blé.
À partir de novembre 2023, le projet WorldCereal est entré dans une nouvelle phase de 3 ans, dans laquelle l'objectif principal est de publier un outil open-source convivial permettant à quiconque de générer des cartes de terres cultivées et de types de cultures locales à mondiales. L'outil sera entièrement personnalisable en termes de zone de traitement, de saison de croissance et de type(s) de culture à cartographier. Il convient de noter que la cartographie de l'irrigation ne sera pas prise en charge dans cet outil. Pour démontrer les capacités de ce nouveau système de traitement, un nouvel ensemble de cartes mondiales et validées de cultures temporaires, de terres cultivées actives et de types de cultures sera généré et publié vers la fin de 2026. Les types de cultures à couvrir dans ce nouvel ensemble de produits mondiaux incluent le maïs, les céréales d'hiver, les céréales de printemps, le blé, l'orge, le seigle, le sorgho, le millet, le tournesol, le colza et le soja. En outre, une série de cas d'utilisation régionaux montrera le potentiel de ce nouvel outil de cartographie des cultures dans le domaine de la surveillance de la sécurité alimentaire. Plusieurs événements de formation en ligne et en personne seront organisés tout au long du projet, enseignant à toute personne intéressée par la cartographie des cultures comment le système WorldCereal peut être utilisé dans des applications de surveillance des cultures locales à mondiales.
Plus d'informations sur cette deuxième phase du projet peuvent être consultées sur notre site web du projet. Si vous souhaitez être informé des progrès du projet ou des prochaines activités de formation, veuillez vous abonner à notre newsletter.
Les utilisateurs des produits mondiaux WorldCereal de 2021 doivent garder à l'esprit que ces cartes ont été générées à l'échelle mondiale avec une méthodologie unique appliquée dans toutes les régions. En tant que tel, la précision de la carte peut varier selon les endroits et est particulièrement affectée par la quantité et la qualité des données de référence in-situ disponibles. La figure 2 de ce manuscrit montre la répartition spatiale des données de formation pour la cartographie des terres cultivées, des types de cultures et de l'irrigation disponibles au moment de la génération des produits de 2021. Pour toutes les cartes produites, il existe également une couche de confiance disponible, pour indiquer les zones où le modèle est moins fiable. Ces couches de confiance peuvent être téléchargées avec les produits de cartes réels via le lien fourni ci-dessus. Cela dit, on peut s'attendre à ce que les produits mondiaux soient les plus utiles pour les pays qui n'ont pas leurs propres systèmes de surveillance agricole.
Un aperçu complet de la méthodologie utilisée pour produire les produits mondiaux WorldCereal de 2021 peut être consulté dans cette publication scientifique.
En bref, les produits mondiaux WorldCereal ont été générés sur la base de modèles de classification CatBoost basés sur des pixels régionaux (dans le cas des cultures temporaires) et mondiaux (dans le cas des types de cultures et de l'irrigation), formés à l'aide d'une combinaison de caractéristiques dérivées des données satellitaires Sentinel-2, Sentinel-1 et Landsat 8 et de certaines données auxiliaires telles que la localisation et un modèle d'élévation numérique. Les produits sont produits à la fin d'une certaine saison de croissance, qui sont à leur tour définies par les calendriers mondiaux des cultures.
Dans le contexte de la deuxième phase du projet, plusieurs améliorations sont apportées à cette méthodologie initiale pour non seulement améliorer les performances du modèle, mais aussi augmenter la généralisabilité de la méthode vers d'autres types de cultures. Ces améliorations impliquent un raffinement des calendriers mondiaux des cultures et un cadre de classification amélioré utilisant une combinaison de méthodes d'apprentissage profond de pointe en combinaison avec des techniques d'apprentissage automatique plus traditionnelles.
Comme mentionné dans la section d'utilisation, l'incertitude et la précision des cartes mondiales de 2021 dépendent de la zone du monde. Les zones avec de grands champs et où des données de formation étaient disponibles, auront des précisions plus élevées que les zones avec de petits champs, une saisonnalité complexe et peu ou pas de données de formation. Les précisions sont également dépendantes du produit, où l'étendue temporaire des cultures aura normalement une plus grande précision que le produit d'irrigation, ce dernier étant beaucoup plus difficile.
L'approche de validation a différé d'un produit à l'autre, en fonction de la qualité et de la disponibilité des ensembles de données de référence qui n'ont pas été utilisés pour former les modèles et donc disponibles pour une validation indépendante. Pour les cultures temporaires, les résultats de validation mondiaux ont une précision globale de 97,8 % avec une précision utilisateur pour les terres cultivées de 88,5 % et une précision producteur pour les terres cultivées de 92,1 %. Pour les cartes de maïs à l'échelle mondiale, une précision utilisateur de 85,8 % a été atteinte et une précision producteur de 75,5 %. Pour les céréales, les chiffres sont légèrement plus élevés avec une UA de 93,6 % et une PA de 77,7 %. Plus de détails sur l'approche de validation et les résultats peuvent être trouvés dans ce manuscrit.
En plus des produits mondiaux pour l'année 2021 et du nouvel ensemble de produits mondiaux pour une année encore à déterminer, qui devraient être publiés en 2026, il n'y a actuellement aucun plan pour produire systématiquement ces cartes mondiales avec un intervalle de temps fixe. Cependant, le système de traitement basé sur le cloud de WorldCereal sera entièrement ouvert, permettant à quiconque de générer ces produits pour sa région et son année d'intérêt. Le système de traitement sera disponible via l'écosystème d'espace de données Copernicus, garantissant ainsi la disponibilité à long terme. De plus, les flux de travail de WorldCereal seront embarqués en tant que service dans l'offre de la réseau de ressources (NoR) de l'Agence spatiale européenne, permettant aux parties intéressées de postuler pour un parrainage de l'ESA pour générer des produits WorldCereal.
Caractéristiques Techniques
Résolution spatiale : 10m
Couverture géographique : Mondiale
Couverture temporelle : 2021, 2024, 2025 (TBC)
Fréquence de mise à jour : Aucune mise à jour globale cohérente prévue. Cependant, le système de traitement open WorldCereal permet à quiconque de générer des produits WorldCereal pour une région, une année et des types de cultures personnalisés.
Guide Associé ou Manuel d'Utilisateur
https://esa-worldcereal.org/en
Téléchargement du Jeu de Données
Produits Mondiaux 2021 : https://vdm.esa-worldcereal.org/
Données de référence in-situ : https://ewoc-rdm-ui.iiasa.ac.at/
Points de contact pour les demandes
Kristof Van Tricht
WorldCereal Project Manager
Flemish Institute for Technological Research (VITO)
Mol, Belgium
Email: kristof.vantricht@vito.be
Zoltan Szantoi
WorldCereal Technical Officer
European Space Agency
ESA/ESRIN
Frascati, Italy
Email: Zoltan.szantoi@esa.int
