Des estimations précises de la surface cultivée, de la distribution des types de cultures et des pratiques d’irrigation jouent un rôle essentiel dans l’orientation des politiques relatives à la sécurité alimentaire et hydrique. En raison de la grande diversité des dynamiques paysagères, des types de cultures, des saisons de croissance et des pratiques de gestion agricole, la cartographie précise et détaillée de ces aspects à l’échelle mondiale demeure un défi majeur. Les premières cartes mondiales des cultures manquaient soit de détails spatiaux, soit de mises à jour régulières. Pour cette raison, l’Agence spatiale européenne, en collaboration avec des acteurs de l’agriculture mondiale tels que GEOGLAM et la FAO, a lancé le projet WorldCereal, afin de fournir un système de traitement open-source capable de générer des informations de suivi agricole spécifiques à la saison, au niveau du champ (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 résumé, une carte mondiale de l’étendue temporaire des cultures a été produite pour l’ensemble de l’année, après quoi des masques spécifiques aux saisons de croissance ont été générés pour le type de culture, l’irrigation et les terres cultivées actives — jusqu’à trois saisons de croissance au niveau mondial (une saison principale de céréales, une saison principale de maïs et une saison secondaire optionnelle de maïs). Les produits de type de culture comprennent 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 modalités d’accès peuvent être consultées sur cette page.
Figure 1: Produit mondial WorldCereal de l’étendue temporaire des cultures pour 2021, rééchantillonné à une résolution d’environ 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 WorldCereal.Un dernier élément clé — et souvent un facteur limitant — de la cartographie mondiale des cultures est la connaissance précise du nombre et du calendrier des saisons de croissance pour chaque région du globe. Ces saisons varient fortement selon les conditions météorologiques et pédologiques locales ainsi que les pratiques agricoles. C’est pourquoi le consortium WorldCereal a publié les premiers calendriers mondiaux des cultures pour le maïs et le blé.
La phase II de WorldCereal vise à transformer le prototype initial en un système de traitement cloud entièrement accessible, doté d’outils de classification plus génériques et personnalisables pour la cartographie agricole locale et régionale (voir Figure 3). Les objectifs supplémentaires incluent la démonstration de l’exactitude du système pour la surveillance de la sécurité alimentaire, l’élargissement de son utilisation communautaire, ainsi que la génération de nouveaux produits mondiaux saisonniers de types de cultures. Le projet WorldCereal est entré dans sa deuxième phase de trois ans en décembre 2023.
Figure 3: Principales caractéristiques et composants du système de cartographie des cultures WorldCereal.La nouvelle série de produits mondiaux couvrira 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. De plus, toute personne pourra utiliser le système cloud pour générer des produits agricoles entièrement personnalisés en fonction de la zone, de la saison de croissance et des cultures d’intérêt. Une série d’études de cas régionales en Zambie, au Brésil et en Inde démontrera le potentiel de cet outil dans le domaine de la sécurité alimentaire. Plusieurs formations en ligne et en présentiel seront également organisées afin d’enseigner à quiconque s’intéresse à la cartographie agricole comment utiliser le système WorldCereal pour des applications locales à mondiales.
Plus d’informations sur cette deuxième phase sont disponibles sur cette page web. Pour recevoir les actualités du projet ou les annonces de formation, vous pouvez 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.
Les utilisateurs du système de traitement WorldCereal peuvent librement exploiter la vaste base de données de référence harmonisée disponible dans le module de référence WorldCereal. Ils ont également la possibilité d’ajouter leurs propres données privées pour affiner les modèles et améliorer les performances locales. Le partage de données de référence avec le consortium WorldCereal est encouragé mais non obligatoire.
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 la deuxième phase, plusieurs améliorations sont apportées pour accroître les performances et la généralisabilité de la méthode, notamment un affinage des calendriers mondiaux (au-delà du maïs et du blé) et un cadre de classification amélioré utilisant le puissant modèle fondamental géospatial Presto, co-développé avec NASA Harvest, combiné à une approche CatBoost allégée, alliant robustesse et flexibilité. Apprenez-en davantage sur la manière dont les intégrations Presto peuvent être calculées et utilisées ici.
Comme indiqué précédemment, l’incertitude et la précision des cartes mondiales 2021 dépendent des régions. Les zones à grandes parcelles et riches en données de formation présentent une précision plus élevée que celles à petites parcelles ou à saisonnalité complexe. La précision varie également selon le produit : l’étendue temporaire des cultures est généralement plus fiable que le produit d’irrigation.
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.
Outre les produits mondiaux 2021 et le nouvel ensemble prévu pour 2026, le système de traitement cloud WorldCereal sera entièrement ouvert, permettant à quiconque de générer des produits personnalisés pour une région et une 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 WorldCereal ont été intégrés comme service dans 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
