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WO 2013/000923 PCT/EP2012/062380
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Procédé de correction de décalage temporel de mesure de rendement agricole
La présente invention appartient au domaine de l'agriculture et plus
particulièrement à l'agriculture de précision. Elle vise plus précisément un
procédé de
correction de décalage temporel de mesures, préférentiellement des mesures de
flux
de grains, et de création de cartes de rendement reflétant la réalité.
Préambule et art antérieur
En agriculture, on appelle intrants les différents produits apportés aux
terres et aux cultures. Ces produits peuvent être par exemple une semence, un
engrais, un pesticide, une eau d'irrigation. Dans une même parcelle agricole,
les
besoins en intrants diffèrent géographiquement, par exemple selon l'exposition
de
chaque zone, ou selon la pente locale etc.
En agriculture classique l'apport d'intrants sur une parcelle agricole se fait
sans
tenir compte des variabilités à l'intérieur de cette parcelle. Au contraire
l'agriculture
de précision consiste à prendre en compte la variabilité à l'intérieur d'une
parcelle
agricole de manière à optimiser la quantité d'intrants appliqués. On comprend
donc
qu'on va gérer, en agriculture de précision, la quantité d'intrants à
appliquer, en
fonction des besoins de chaque zone d'une parcelle agricole, plutôt que
d'appliquer un
modèle établi selon une moyenne sur la totalité de la surface de la dite
parcelle
agricole.
La population étant de plus en plus exigeante envers la profession agricole en
termes de qualité, de traçabilité et d'impact sur l'environnement,
l'agriculture de
précision est apparue afin de répondre à cette exigence d'une part, et d'autre
part à
une réduction des coûts agricoles par une amélioration de l'efficacité des
intrants.
La prise en compte des variabilités à l'intérieur d'une parcelle agricole se
fait
grâce à des cartes, dites "cartes de rendement", qui relatent la production
réelle
observée en chaque point de chaque parcelle, par exemple sous forme de masse
de
grain récoltée en ce point.
Aujourd'hui un matériel agricole, par exemple une moissonneuse-batteuse,
comporte usuellement un ensemble capteurs, par exemple des capteurs de débit
(pression, densité optique...), d'humidité, ... et un système de
géolocalisation, par
exemple le GPS. Ces capteurs transmettent des mesures, stockées dans un
fichier,
qui ont pour objectif de pouvoir calculer les rendements en chaque point, ces
mesures
peuvent être par exemple une valeur relative à un flux transitant à chaque
instant dans
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la machine, qui, associées à une géolocalisation, constituent un ensemble de
données.
Cet ensemble de données définit une carte de flux. Le fichier contient
également des valeurs de rendement instantané, obtenues par calcul en
utilisant la
largeur de coupe instantanée. Ces données de valeurs de rendement instantané
sont
parfois assimilées à une carte de rendement.
Toutefois ces données comportent des erreurs liées à différent phénomènes,
par exemple les manoeuvres effectuées lors de la récolte, dont les sources
sont
diverses :
- la moissonneuse est remplie entièrement,
- la moissonneuse est à l'arrêt pour vider son chargement de grain,
- la moissonneuse effectue une rotation en fin de rangée,
- la parcelle agricole est en pente,
- la météo modifie le poids de grain observé,
- l'imprécision de la largeur de coupe utilisée,
- le temps de décalage,
- les pertes de signal GPS,
- les bouchons et/ou les pertes de grain dans la moissonneuse,
- la précision des capteurs.
Certaines de ces erreurs sont connues, mais leur correction reste difficile.
Par
exemple, le temps de décalage correspond à l'intervalle de temps entre le
moment où
la récolte est coupée à l'avant de la machine et celui où le grain passe
devant le
capteur de débit. Ces valeurs de temps de décalage évoluent en fonction des
conditions de travail et de la récolte. La correction de ces valeurs de temps
de
décalage est prédéfini en sorti d'usine, mais la plupart des constructeurs
autorise
l'opérateur à modifier ce temps de retard.
On connait déjà des logiciels de cartographies qui affinent les données de
rendement instantané, par exemple en filtrant les valeurs extrêmes afin de
corriger les
données de ces cartes, qui sont en général assimilées à des rendements.
Dans l'état actuel de l'art, ces corrections sont insuffisantes et un
producteur
agricole qui gère une parcelle agricole en agriculture de précision doit
corriger la carte
de rendement fournie par le logiciel de cartographie qu'il utilise en se
basant sur sa
propre connaissance de la parcelle agricole. Le temps passé à réaliser cette
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correction est considérable, et le résultat comporte encore des erreurs. Par
ailleurs,
ces données calculées de rendement instantané étant dans l'état actuel de
l'art et du
marché directement assimilées à des données de rendement, la carte finale ne
peut
représenter la variabilité du rendement de manière très fidèle.
Exposé de l'invention
L'invention vise donc un système et un procédé qui permettent de corriger très
efficacement les données issues des capteurs et ensuite de construire des
cartes de
rendement en utilisant ces données corrigées, ceci de façon automatisée.
Plus précisément, l'invention vise en premier lieu un procédé de traitement
d'un
ensemble de données recueillies par au moins un capteur en des points
successifs du
parcours d'une parcelle de terrain par au moins un véhicule, chacune desdites
données ayant été enregistrée avec un décalage temporel vis-à-vis de l'instant
de
passage du véhicule en un point donné de la parcelle, c'est-à-dire
représentant une
information relative à l'état du véhicule à un instant antérieur ou postérieur
à leur
instant d'enregistrement, chaque donnée étant associée à un instant
d'enregistrement
et à une position géographique d'un point dit point de mesure en cet instant
d'enregistrement, fournie par des moyens de géolocalisation.
Le procédé comporte une phase 200 de correction du temps de décalage,
comportant des étapes suivantes :
étape 210 - de génération d'un jeu de données recalées pour chaque valeur de
temps de décalage, parmi un ensemble de valeurs de temps de décalage à tester,
en
décalant, pour chaque donnée associée à un point de mesure, les coordonnées
géographiques de ce point de mesure conformément au décalage choisi, en
remplaçant les coordonnées géographiques de ce point de mesure par les
coordonnées géographiques du point de mesure antérieur (ou postérieur) d'un
temps
de décalage donné. Ceci peut également être réalisé en décalant les valeurs
enregistrées par les différents capteurs d'un point de mesure à un autre.
étape 230 : puis, pour chaque jeu de données recalées ainsi créé :
- de construction d'une carte tridimensionnelle, représentant pour une
sélection
de points de mesure leur latitude et longitude et une hauteur, dite valeur de
capteur,
par exemple un débit (par exemple un débit massique) ou un rendement, fonction
de
la donnée associée à ce point de mesure, selon des axes X, Y, Z
respectivement,
- de détermination d'une mesure de la surface développée de la carte
tridimensionnelle,
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- de calcul de la surface de la projection de la carte tridimensionnelle
sur le plan
des latitudes et longitudes,
- de calcul d'un ratio dit taux de projection, entre la surface développée
de la
carte tridimensionnelle et la surface de la projection,
étape 240 : puis de détermination de la valeur minimale de ce taux de
projection pour l'ensemble des jeux de données recalées associés à l'ensemble
des
valeurs de temps de décalage à tester, ladite valeur minimale correspondant à
une
valeur dite valeur optimale de décalage temporel, et de correction de
l'ensemble des
données en utilisant cette valeur optimale de décalage temporel.
Dans une mise en oeuvre préférée, le procédé comporte en outre une étape
220 de sélection, au sein de chaque jeu de données recalées, des points de
mesure
constitué de points de mesure dits "normaux" positionnés sur des rangées de
lignes
sensiblement droites et parallèles entre elles, les points de mesure situés en
début et
fin de rangée au niveau des demi-tours ainsi que points de mesure constituant
le
détourage des parcelles étant exclus de l'ensemble des points de mesure
normaux.
Préférentiellement, les points de mesure normaux sont projetés sur une grille
à
maillage régulier, les données associées étant interpolées par régression
linéaire. De
cette manière, les points de mesure sont associés à des mailles de même
surface, ce
qui facilite la comparaison ultérieure des données mesurées.
Selon une autre mise en oeuvre, éventuellement utilisée en conjonction avec
les précédentes, le procédé comporte en outre une étape 250, de filtrage des
données
corrigées en utilisant la valeur optimale de décalage temporel, ledit filtrage
comprenant :
- l'élimination dans les données corrigées, des points qui ont une valeur
de
débit égale à 0, ou selon la donnée utilisée, une valeur de rendement égale à
0.
- le calcul de la moyenne M des mesures de débit restantes (c'est à dire
les
points de mesure à donnée corrigée nulle exclu) ou selon la donnée utilisée,
des
données de rendement restantes,
- le calcul de l'écart type EC des données de débit restantes, ou selon la
donnée utilisée, des données de rendement restantes,
- et l'élimination de tous les points de mesure ayant une valeur absolue de
débit
ou de rendement supérieure à la valeur absolue de la moyenne M additionnée de
k
fois l'écart type EC pour les données de débit ou de rendement respectivement.
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Dans ce cas préférentiellement, k est choisi assez élevé pour en retirer que
les
extrêmes. Les inventeurs ont constaté par exemple que la valeur 3 produisait
un
filtrage efficace des données.
5 Selon
une autre mise en oeuvre, la carte de rendement est éventuellement
construite, en conjonction avec les précédentes étapes, selon le procédé qui
comporte
en outre:
- une étape 510 de répartition de la valeur des données de mesure sur l'espace
couvert par la largeur de l'équipement,
- une étape 520, dans laquelle :
on applique une grille, de maillage prédéterminé, sur la parcelle de
terrain 1 et on somme les données corrigées de flux mesurées à l'intérieur de
chaque
cellule,
pour les cellules de bord de parcelle on définit le pourcentage de
surface occupée par la parcelle de terrain,
on somme les données corrigées de flux associées à tous les points
contenus dans chaque cellule,
on divise cette somme par la surface de la cellule pour obtenir une
valeur de rendement associée à chaque cellule.
Cette disposition permet de créer une carte de rendement à partir des données
corrigées de flux.
Dans une mise en oeuvre avantageuse, le procédé comporte en outre une
phase 400, de création d'un contour appelé contour parcellaire récolté, obtenu
en
traçant une surface dite buffer de rayon prédéterminé autour de chaque point
de
mesure, puis de fusion de tous les buffers pour obtenir ce contour parcellaire
récolté,
et en ce que; pour chaque cellule de bord de la parcelle, le pourcentage de
surface
occupée par la parcelle de terrain, est calculé comme l'intersection du
contour
parcellaire récolté avec les bords de la cellule.
Dans une application particulière, les données sont des mesures de poids de
grain, ces mesures étant pondérées du poids total de grain récolté sur la
parcelle.
L'invention vise sous un autre aspect un système de gestion de parcelle
agricole, le système comportant une machine de relèvement de données adaptée à
parcourir une parcelle de terrain, ladite machine de relèvement comprenant un
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ensemble de capteurs dont l'instant de mesure peut présenter un décalage
temporel
vis-à-vis de l'instant de passage de la machine en un point donné d'une
parcelle de
terrain, un système de positionnement géographique d'une précision
prédéterminée,
des moyens de calcul adaptés à recevoir les données recueillies par l'ensemble
de
capteurs, lesdits moyens de calcul comprenant des moyens de mettre en oeuvre
un
procédé tel qu'exposé.
Présentation des figures
Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce
à
la description qui suit, description qui expose les caractéristiques de
l'invention au
travers d'un exemple non limitatif d'application.
La description s'appuie sur les figures annexées qui représentent :
Figure 1 : une représentation schématique des éléments intervenant dans
l'invention,
Figure 2 : un organigramme des étapes principales d'un mode de mise en
oeuvre d'un procédé selon l'invention;
Figure 3 : un schéma illustrant le principe du recalage des données,
Figure 4 : un schéma illustrant les trajets d'une machine agricole sur une
parcelle et les points de mesure pertinents ou non,
Figure 5 : un schéma illustrant le principe de l'estimation de valeur de
décalage,
Figure 6 : un ensemble de courbes illustrant le mode de détermination de la
valeur de décalage optimale, dans un exemple de mise en oeuvre,
Figures 7A à 7D : des étapes du procédé d'établissement de carte de
rendement.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
L'invention trouve sa place dans le cadre d'une exploitation agricole. On
considère le cas d'un agriculteur, qui a besoin d'une carte de rendement afin
d'optimiser la gestion d'une parcelle agricole.
Cet agriculteur utilise, pour exploiter sa parcelle de terrain 1, une machine
agricole 2, qui est, dans le présent exemple nullement limitatif, une
moissonneuse
batteuse. De façon classique, la moissonneuse batteuse 2 balaie la parcelle de
terrain
1 selon un parcours préférentiel, avec des demi-tours à chaque extrémité de
ladite
parcelle de terrain 1.
Cette moissonneuse batteuse 2 est équipée ici d'un dispositif de prise de
mesures 3 relié à un ensemble de capteurs qui comprend par exemple un capteur
de
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flux de grain 4 et un capteur d'humidité 5. La moissonneuse batteuse 2
comporte par
ailleurs un système de positionnement global 6, par exemple un GPS, également
relié
au dispositif de prise de mesures 3.
Ce dispositif de prise de mesures 3 sert à acquérir des données issues des
capteurs 4, 5 et du système de positionnement 6 à intervalles réguliers, par
exemple
toutes les secondes, et à les stocker sous forme de fichiers de données
brutes. Le
dispositif de prise de mesures 3 est typiquement un micro-ordinateur de type
dit PC,
doté d'une interface d'affichage indiquant au pilote de la moissonneuse
batteuse 2 la
masse de grain déjà récoltée ou d'autres paramètres.
Ces fichiers de données brutes, stockés dans des mémoires du dispositif de
prises de mesures ou transférées par voie de télécommunication sur un système
informatique à distance, contiennent éventuellement des données relatives à
plusieurs
parcelles agricoles, plusieurs cultures et parfois plusieurs années. Ils sont
formatés
selon un format dépendant du dispositif de prise de mesures 3 utilisé.
Le dispositif de prise de mesures 3 fournit des fichiers de données brutes
selon
un format spécifique de stockage de données, ledit format étant propriétaire
(appartenant à une entité privée) ou non, et utilisant un type d'encodage
binaire ou
texte ou autre, ce format spécifique et ce type d'encodage étant choisis par
le
constructeur du dispositif de prise de mesures 3.
Le dispositif selon l'invention comporte par ailleurs un dispositif d'analyse
7, ici
de type micro-ordinateur, disposant de moyens d'entrée des fichiers de données
brutes recueillies par le dispositif de prise de mesures, de moyens de calcul
sur la
base de ces fichiers de données brutes, de moyens de stockage des résultats de
calcul, et des moyens d'affichage 8 d'une carte de rendement issue des calculs
réalisés. Ce dispositif d'analyse 7 comporte avantageusement une interface
homme-
machine avec un utilisateur, et des moyens de transmission de données via un
réseau
de type connu en soi.
Dans un mode de réalisation, le dispositif d'analyse 7 est installé
indépendamment de la machine agricole, dans un local d'analyse des données
recueillies.
Dans un cas particulier de réalisation, ce dispositif d'analyse 7 est adapté à
traiter les données émanant d'une pluralité de machine agricoles travaillant
sur la
même parcelle de terrain 1 ou sur diverses parcelles.
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La figure 2 illustre alors un procédé de traitement des données recueillies
par
les capteurs d'au moins une machine agricole. Préférentiellement, ce procédé
est mis
en oeuvre après qu'une parcelle ait été balayée entièrement par la machine
agricole,
par exemple après moissonnage complet de ladite parcelle.
Dans une phase 90 préliminaire au procédé, les données brutes recueillies lors
du passage de la moissonneuse-batteuse 2 sur la parcelle de terrain 1 ont été
importées dans le dispositif d'analyse 7.
Comme on le voit sur la figure 2, un procédé selon l'invention comporte
d'abord
une première phase 100, dite "phase de conversion", qui consiste à construire
à
partir des fichiers de données brutes, recueillies par les capteurs de données
(ou
calculées, tel le rendement instantané), un ensemble de fichiers de données
exploitables, c'est-à-dire de données prétraitées.
Une première étape 110 de cette phase de conversion 100 consiste à traduire
chacun des fichiers de données brutes en un fichier de données brutes
formatées
dans un format standard, ledit fichier étant alors dit "fichier de données
formatées".
Selon un mode de réalisation préféré, l'étape 110 est effectuée à l'aide d'un
logiciel disponible sur le marché. Ce logiciel fournit des fichiers de données
brutes
formatées dans un format standard présentant une extension de type .csv ou
.shp. On
rappelle que le format de fichiers shp ("shape format" : format de forme) est
lié au
domaine des systèmes d'information géographiques.
On comprend que l'avantage de ce mode de réalisation est qu'il permet de
standardiser les données pour la suite du traitement.
Une deuxième étape 120 de la phase de conversion 100 consiste à créer un
fichier de données exploitables par parcelle, dit "fichier-parcelle". Au cours
de cette
étape 120, les fichiers de données brutes sont traités de sorte que chacun des
fichiers
de données exploitables, dits fichiers-parcelle, comporte uniquement des
informations
liées à une seule parcelle agricole, une seule culture et un seul cycle de
culture.
Plus précisément, dans l'étape 120, on découpe un fichier de données
formatées pour en extraire un ensemble de points dits "points de mesure",
chacun
de ces points de mesure étant associé à un ensemble de données recueillies,
relatives à une parcelle, une culture et un cycle de culture (généralement une
année).
L'unité de chacune des données pertinentes est standardisée selon le type de
données. En effet les données disponibles dans les fichiers de données
formatées,
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ainsi que leurs unités dépendent du matériel utilisé, et ne sont pas toutes
nécessaires
à la construction d'une carte de rendement.
Dans le présent exemple de réalisation, on retient comme données dites
"données pertinentes" par point de mesure, notamment les informations
suivantes :
longitude du point de mesure, latitude du point de mesure, altitude du point
de
mesure, hauteur de coupe, largeur de coupe, taux d'humidité des matières
récoltées,
débit de matières récoltées, date, heure. On comprend que dans ce sens, un
point de
mesure est un point géographique déterminé par ses coordonnées issues du
système
de positionnement GPS 6, et que les données pertinentes sont des données des
capteurs 4, 5, recueillies à l'instant de passage de la moissonneuse-batteuse
2 en ce
point géographique. Le jeu de données retenues peut être évolutif, et peut
comporter
notamment des valeurs de rendement instantané.
Un fichier-parcelle comprend alors un ensemble de points de mesure à chacun
desquels sont associées des données pertinentes telles que définies plus haut.
On
comprend que la répartition géométrique de ces points de mesure est connue par
les
données pertinentes relatives à la localisation du point de mesure, et que
cette
répartition géométrique n'est pas forcément homogène, notamment du fait des
changements de direction de la moissonneuse-batteuse 2, et du non parallélisme
des
traces réalisées par cette moissonneuse-batteuse 2 sur la parcelle de terrain
1.
Une étape optionnelle 130 peut alors être effectuée à la suite de l'étape 120.
Elle consiste à pondérer les valeurs de débit, mesurées en chaque point de
mesure,
en fonction du poids total effectivement récolté sur la parcelle.
Cette étape 130 nécessite de connaître le poids réel de l'ensemble de la
récolte. Ce poids réel de l'ensemble de la récolte est en général connu par
l'agriculteur
lors d'une pesée sur un pont-bascule. Ce poids réel appelée "pesée " permet de
calculer dans l'étape 130 un correctif à chacune des valeurs de poids mesurés
en
chaque point de mesure 10, ce correctif étant calculé par la formule suivante
:
,-...;eds ¨Pesée
Corre ¨ _________________________
Pecée
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On obtient ainsi des valeurs de débit corrigé en chaque point, relativement à
l'ensemble de la parcelle de terrain. Le débit corrigé peut être présenté par
exemple
sous forme de pourcentage du poids total récolté par unité de temps.
Les données pertinentes associées aux points de mesure pour chaque fichier-
5 parcelle, c'est-à-dire relatives à une parcelle, une culture et une
saison de culture,
forment alors un "fichier de données exploitables", associé à cette parcelle
de
terrain 1, cette culture et celle saison.
Le procédé selon l'invention comporte ensuite une deuxième phase 200, dite
10 "phase de correction de décalage". Cette phase 200 utilise en entrée un
fichier de
données exploitable tel que définit précédemment.
On définit préalablement ici, pour la bonne compréhension de la suite de la
description, un "temps de décalage", noté t_decalage dans la suite de la
description,
comme étant égal à l'intervalle de temps entre le moment où la récolte est
coupée en
un point physique de coupe, à l'avant de la moissonneuse-batteuse 2 utilisée,
et celui
où la récolte passe au niveau du capteur de débit 4.
Ce temps de décalage t_decalage évolue en fonction des conditions de travail.
Par exemple l'intensité du débit, les propriétés de la culture récoltée, la
pente sur
laquelle évolue la moissonneuse batteuse 2 sont des facteurs qui peuvent
affecter le
flux mesuré.
En pratique cela signifie que la mesure de débit transmise par le capteur de
débit 4 et la mesure d'humidité transmise par le capteur d'humidité 5, et
perçues par
ces capteurs à un instant t correspondent dans la réalité à une plante
coupée par
la moissonneuse-batteuse 2 à un instant t1 = t ¨ t_decalage.
Ce temps de décalage est en général compris entre dix et quinze secondes.
Il est spécifique au type de moissonneuse-batteuse 2 utilisée, et à la date de
travail, influencé notamment par des conditions météorologiques.
Ce temps de décalage est également influencé par la récolte, selon qu'il
s'agisse de cultures sèches telles que le blé, le colza ou de cultures
humides. Ce
temps de décalage est prédéfini en sortie d'usine de la machine agricole
utilisée, mais
peut également être modifié par un opérateur. Toutefois, on constate que ce
temps de
décalage prédéfini ou modifié est souvent peu précis, l'imprécision pouvant
atteindre
plusieurs secondes.
Une erreur sur l'estimation de la valeur du temps de décalage affecte
naturellement l'exactitude de la carte de rendement à construire, une telle
carte étant
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réalisée en corrigeant le temps de décalage prédéfini influençant les données
issues
du capteurs.
L'effet de ce temps de décalage sur l'association correcte de mesures des
capteurs 4, 5 à chaque position du point de mesure peut être illustré par un
exemple.
On considère la moissonneuse-batteuse 2 qui passe sur un sentier, et récolte
donc
temporairement un flux de grain nul.
Si la valeur du temps de décalage est surestimée par rapport à sa valeur
réelle,
les points de mesure associés à une valeur zéro flux de grain se trouveront
trop
décalés vers l'arrière dans le temps et positionnés sur la carte de la
parcelle de terrain
1 avant le sentier dans le sens de marche de la moissonneuse-batteuse 2.
Si; au contraire, la valeur du temps de décalage est sous estimée par rapport
à
sa valeur réelle, les points de mesure associés à une valeur zéro flux de
grain se
trouveront trop peu décalés vers l'arrière dans le temps, et positionnés alors
sur la
carte de la parcelle en arrière du sentier.
Si, enfin, la valeur du temps de décalage est correctement estimée par rapport
à sa valeur réelle, les points de mesure associés à une valeur zéro flux de
grain se
trouveront sur la carte de la parcelle exactement sur le sentier.
Par ailleurs, lors des allers-retours de la moissonneuse-batteuse 2 sur la
parcelle de terrain 1, les décalages donnent des erreurs de positionnement de
sens
opposé, qui viennent s'additionner pour rendre la carte de rendement inexact
(voir
figure 3 qui illustre à titre d'exemple un recalage des données de deux
secondes). Un
recalage de ces données selon une estimation correcte du temps de décalage
permet
de rétablir la continuité des mesures dans les deux dimensions.
La seconde phase 200 a alors pour objectif premier d'estimer de manière
optimale le temps de décalage.
Cette seconde phase 200 se décompose en plusieurs étapes
Dans une première étape 210, on crée un jeu de données dit données-
recalées.
Selon un mode de réalisation préféré, les étapes sont parmi les suivantes :
Tout d'abord on trie les données du fichier-parcelle (associé à une parcelle,
à
une culture et à une saison de culture) par jour et par heure.
Puis, on projette (ou non) les données de positionnement GPS (ou autre
système de positionnement) recueillies du capteur de positionnement 6 en
données
de type UTM (Universal Transverse Mercator) ou tout autre type de projection,
de
manière à les représenter sur une carte.
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En effet, les données brutes de localisation fournies par le fichier-parcelle
sont
en général des coordonnées GPS non projetées, selon le système de
positionnement
géodésique mondial dit datum WGS 84, qui est le système associé au
positionnement
par satellites de type GPS. Tout autre type de coordonnées pourra également
être
traité.
On scinde ensuite le fichier-parcelle en plusieurs fichiers dits "fichiers-
date",
associés chacun à une date, pour chacune des dates existantes dans ledit
fichier-
parcelle. Ceci permet de tenir compte, dans la détermination d'une estimation
optimale
de temps de décalage, de l'influence de la date sur la valeur du temps de
décalage.
Lorsque le nombre de dates citées dans le fichier-parcelle est important, par
exemple supérieur à quatre, on sélectionne éventuellement un nombre réduit de
fichiers parmi les fichiers-date, correspondant à un nombre réduit de dates.
On fixe, par exemple, ce nombre réduit de dates à une valeur N et on
sélectionne uniquement les N dates associées à des fichiers-dates comportant
le plus
de données enregistrées (c'est-à-dire couvrant le mieux la parcelle de
terrain), ne
valeur pertinente de N pouvant être égal à quatre.
De même, on sélectionne préférentiellement les fichiers-dates représentant au
moins un pourcentage prédéterminé des points de la parcelle agricole, par
exemple
80%.
Enfin, on crée un jeu de données pour chaque valeur de temps de décalage,
parmi un ensemble de temps de décalage à tester, par exemple de moins quinze
seconde à quinze secondes.
Pour ce faire, on décale, pour chaque ensemble de données pertinentes
associées à un point de mesure, les coordonnées géographiques de ce point de
mesure conformément au décalage choisi, en remplaçant les coordonnées
géographiques de ce point de mesure par les coordonnées géographiques du point
de
mesure antérieur d'un temps de décalage donné.
On obtient finalement un ensemble de données dit "jeu de données recalées"
pour chacune des valeurs de décalage choisi et pour chacune des dates.
Dans une étape 220 (illustrée par la figure 4) on utilise un jeu de données
recalées et on sélectionne, dans ce jeu de données recalées, des points de
mesure
dits "points de mesure normaux".
Les points de mesure normaux sont, par exemple, constitués de points de
mesure 31 positionnés sur des rangées de lignes sensiblement droites et
parallèles
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entre elles. L'idéal est d'avoir des rangées dont les sens d'avancement sont
opposés
(puisque, comme on l'a vu, dans ce cas, les erreurs de positionnement des
mesures
liées au décalage temporel s'additionnent).
Ces points de mesure normaux sont en effet considérés comme les plus
pertinents pour la recherche de l'estimation optimale du temps de décalage,
parmi
l'ensemble des points de mesure.
Ainsi, typiquement, les points de mesure situés en début et fin de rangée 32
au
niveau des demi-tours ainsi que points de mesure constituant le détourage 33
des
parcelles ne sont pas pertinents pour déterminer une estimation optimale du
temps de
décalage. Ils sont donc exclus de l'ensemble des points de mesure normaux.
Ces points de mesure normaux sont identifiés de façon automatique, par
exemple selon un algorithme dédié.
Les points de mesure normaux 31, ainsi déterminés, sont ensuite
éventuellement projetés sur une grille à maillage régulier, les données
associées
(poids de grain, humidité etc.) étant interpolées par régression linéaire.
On obtient alors un ensemble de points maillés 31', régulièrement répartis
selon
une grille prédéterminée sur une représentation de la parcelle de terrain 1,
ces points
maillés représentants des points de mesure interpolés, associés à des données
également interpolées.
Cette étape permet de faciliter le calcul des surfaces par la suite.
Préférentiellement, on construit ainsi une carte de débit éventuellement
pondéré constituée d'une matrice de points maillés permettant de cartographier
la
parcelle agricole selon une répartition géométrique homogène. A la différence
des
points de mesure dont la position comporte une part aléatoire (liée par
exemple aux
légers écarts de trajectoire de la moissonneuse-batteuse 2), les points
maillés sont
donc répartis selon une grille formant, par exemple, un maillage carré
régulier.
Dans une étape 230, on détermine une carte de données maillées en trois
dimensions des points maillés 24, pour chacun des jeux de données recalées,
lesquels sont associés chacun à une date et une valeur de temps de décalage.
Cette carte de données maillées en trois dimensions est définie en
coordonnées cartésiennes (X, Y, Z). Les coordonnées X, Y d'un point maillé
correspondent à la position géographique du point maillé (latitude et
longitude
typiquement), l'axe Z correspond, par exemple, à une valeur de débit
éventuellement
pondérée associée à ce point maillé.
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Dans un autre mode de réalisation, l'axe Z peut aussi correspondre à une
valeur de rendement éventuellement pondérée associée à ce point maillé. Dans
notre
exemple, la figure 5 gauche illustre une carte de débit pondéré en trois
dimensions,
dans un cas de temps de recalage erroné ou nul, avec des points très
différents de
l'un à l'autre, et donc situés à des "hauteurs" très différentes. Au
contraire, la figure 5
droite illustre une carte de débit pondéré en trois dimensions, dans un cas de
temps
de recalage optimal (avec une estimation optimale du temps de décalage initial
des
données mesurées), avec des variations de hauteur des points de mesure
atténuées
entre des points proches.
On calcule alors une surface dite "surface développée" 51 de cette carte de
débit éventuellement pondéré (ou de rendement éventuellement pondéré) en trois
dimensions, cette surface développée étant par exemple calculée comme la somme
de la surface des facettes qui sont déterminées par les points de la carte de
rendement en trois dimensions.
On définit également un plan de projection 52, correspondant à un plan défini
par z = 0, c'est-à-dire ici par une valeur de débit éventuellement pondéré
nulle ou une
valeur de rendement éventuellement pondéré nulle.
On calcule une surface dite "surface projetée" 53 correspondant à la surface
de la projection de la carte de débit ou de rendement éventuellement pondéré
en trois
dimensions, sur le plan de projection. La surface projetée 53 est
naturellement
inférieure à l'aire de la surface développée 51 de cette carte de débit ou de
rendement
éventuellement pondéré en trois dimensions.
On définit alors un "taux de projection", égal au rapport entre la surface
développée en trois dimensions 51 et la surface projetée 53.
Ce taux de projection est calculé pour chacun des jeux de données recalées.
On rappelle qu'un jeu de données recalées correspond à une valeur de temps de
décalage estimé.
On comprend qu'un temps de décalage erroné entraîne un glissement spatial
des données et conduit à des changements abrupts dans les valeurs de débit ou
de
rendement éventuellement pondéré. Le désalignement de ces valeurs induit une
augmentation de la surface développée en trois dimensions 51 de cette carte de
débit
ou de rendement éventuellement pondéré en trois dimensions par rapport à la
surface
projetée 53. Le temps de décalage idéal, au contraire, donne une surface
développée
de cette carte de débit ou de rendement éventuellement pondéré en trois
dimensions
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plus lisse et donc moins importante. Le taux de projection est donc plus
faible pour
une estimation meilleure du temps de décalage.
Dans une étape 240, on détermine, tout d'abord, la valeur du temps de
5 décalage correspondant à un jeu données-recalées qui minimise le taux de
projection.
Cette valeur est la valeur optimale du temps de décalage pour les données du
fichier-date considéré associées à la date correspondant au jeu de données-
recalées
(voir figure 6, pour laquelle l'estimation optimale de temps de décalage est
de 3
secondes, correspondant à une valeur du taux de projection minimale au point
noté 61
10 sur la figure). On calcule donc ici un temps de décalage pour chaque
date.
Dans un deuxième temps, les données du fichier-date sont recalées avec la
valeur optimale du temps de décalage pour fournir un fichier dit "fichier-date
corrigé".
15 Tous les fichiers dates constituant une parcelle sont ensuite ré-
associés. Les
fichiers-dates pour lesquels il n'y a pas eu de calcul du temps de décalage,
sont
recalés selon le fichier-date le plus proche dans le temps et avec le nombre
de
données le plus important.
Dans une étape 250, les données du fichier-parcelle corrigé sont filtrées :
- en éliminant dans les données du fichier-parcelle corrigé, les points qui
ont
une valeur de débit ou de rendement éventuellement pondéré égale à 0,
- en calculant la moyenne M des valeurs de débit ou de rendement
éventuellement pondéré pour les données restantes (c'est à dire point de
mesure à
valeur de production nulle exclu),
- en calculant l'écart type EC des valeurs de débit ou de rendement
éventuellement pondéré,
- et l'élimination de tous les points de mesure ayant une valeur absolue de
débit
ou de rendement supérieure à la valeur absolue de la moyenne M additionnée de
k
fois l'écart type EC pour les données de débit ou de rendement respectivement.
- et en éliminant tous les points de mesure ayant une valeur absolue de
débit
ou de rendement éventuellement pondéré supérieure à la valeur absolue de la
moyenne M additionnée de k fois l'écart type EC pour les données de débit ou
de
rendement éventuellement pondéré respectivement. Dans un mode préféré de
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réalisation k = 3. Ces points sont éliminés car les valeurs associées sont
considérées
comme anormales.
Le fichier de données résultant est dit "fichier-parcelle filtré" dans la
suite de
la description.
Dans une troisième phase 300, on nettoie les données contenues dans le
fichier-parcelle filtré afin d'obtenir un fichier-parcelle corrigées filtrées
nettoyées 33.
Dans cette phase, on procède à l'élimination des points de mesure
correspondant à des points localisés en dehors de la parcelle agricole. Ce
nettoyage
est réalisé en entrant ou détectant automatiquement le contour de la parcelle.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre, ce contour peut être calculé à
partir d'un fichier de type GPX fourni par un récepteur GPS.
En variante, un opérateur qui peut être l'agriculteur lui-même, affiche les
données contenues dans le fichier-parcelle filtré à l'aide d'un logiciel de
cartographie
connu en soi, et élimine les points de mesure situés en dehors de la parcelle
agricole.
Dans une phase 400, on crée un contour appelé contour parcellaire récolté.
Ce contour parcellaire récolté est obtenu en traçant une surface dite buffer
équivalente
à une demi-largeur de coupe (cette demi-largeur de coupe étant une donnée
associée
à la moissonneuse-batteuse 2 considérée) autour de chaque point de mesure.
Tous
les buffers sont ensuite fusionnés et lissés pour obtenir ce contour
parcellaire récolté.
Le contour parcellaire récolté permet d'évaluer au plus juste une surface
correspondant à la surface effectivement récoltée de la parcelle de terrain 1.
Une fois les données corrigées, filtrées et nettoyées, on passe à la phase 500
dite phase de création de la carte de rendement finale.
Dans cette phase 500, dans une première étape 510 on répartit les données de
mesure sur l'espace couvert par la largeur de l'équipement, c'est-à-dire entre
deux
trajectoires successives de la moissonneuse-batteuse 2 sur la parcelle de
terrain 1.
On prend ici en compte la largeur de coupe du matériel agricole. Un seul point
de
mesure correspond en effet à une largeur de coupe et à un flux enregistré à un
instant
donné. C'est à dire que la surface couverte par la largeur de la coupe est
associée à
un seul point de mesure.
On remplace alors chacun des points de mesures par Np points répartis d'une
façon homogène sur la largeur la coupe. Dans un mode préféré de réalisation,
Np est
égal à cinq.
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En variante, il est également possible de répartir les points de mesure par Nt
points répartis d'une façon homogène entre deux instants de mesure
consécutifs.
Toutefois, il est à noter que cette méthode présente un biais du fait que la
largeur de coupe n'est pas toujours utilisée dans sa totalité (cas des bords
de parcelle
par exemple). De plus, la production de grain n'est pas forcément homogène sur
la
surface considérée.
Cette méthode est nécessaire pour répartir le débit le long de la barre de
coupe
en l'absence d'information sur la largeur de coupe effectivement utilisée à un
instant t.
Dans un mode préférentiel, dans le cas où l'information sur la largeur de
coupe
effective instantanée est fournie, la dispersion du débit massique peut se
faire sur la
largeur effective.
Ainsi, dans une seconde étape 520, on utilise un algorithme utilisant un
principe, décrit par Blackmore et Marshall (1996).
On applique une grille, de maillage prédéterminé, sur la parcelle de terrain 1
(voir figure 7A), et on somme les flux mesurés à l'intérieur de chaque
cellule, dont la
surface est connue. Cette méthode est appelée Potential mapping .
Pour les cellules de bord de parcelle (figure 7B), on définit le pourcentage
de
surface occupée par la parcelle de terrain, en intersectant le contour
parcellaire récolté
avec les bords des cellules.
On somme ensuite tous les points contenus dans chaque cellule (figure 7C). A
chaque point est associé un flux ou un débit mesuré à une fréquence donné,
soit une
seconde en général.
Puis on divise le flux mesuré par la surface de la cellule pour obtenir une
valeur
de rendement associée à chaque cellule (figure 7D).
Pour obtenir une grille d'une première résolution prédéterminée, ici
préférentiellement choisie égale à trente mètres, on utilise une image
satellite de la
parcelle de terrain 1. Les coordonnées géographiques du point en haut à gauche
de
cette image, ainsi que le nombre de pixels de l'image, et l'échelle de
l'image,
permettent de recréer les noeuds de la grille. Les largeurs de coupe les plus
utilisées
étant comprises entre 4 et 15 m, une taille de cellule établie
préférentiellement à 30 m
est tout à fait satisfaisante pour la présente application. Des cellules de
cette taille
représentent une aire de récolte nécessitant plusieurs passages de la
moissonneuse-
batteuse 2. De ce fait, les valeurs de rendement calculées sont basées sur
suffisamment de mesures pour être fidèles sur ces passages.
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WO 2013/000923 PCT/EP2012/062380
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Il est clair que ces données ne sont citées ici qu'à titre d'exemple nullement
limitatif.
L'étape suivante consiste en un ré-échantillonnage à cinq mètres des valeurs
de rendement obtenu par interpolation en utilisant une méthode dite de
krigeage,
connue en soi. Cette étape permet de lisser les données et faire ressortir les
zones
d'intérêt sur la carte, sans être perturbé par des variations ou anomalies sur
de trop
petites zones pour pouvoir agir, ce qui est utile pour pouvoir réaliser un
diagnostic
agronomique.
Dans le mode de mise en oeuvre présenté ici à titre d'exemple, la carte de
rendement obtenue est préférentiellement affichée avec une palette de couleur
et
avec une série de classes de valeurs, déterminées par intervalles égaux. Cette
présentation met nettement en évidence les zones de rendement anormalement
faibles au regard de la moyenne de la parcelle, ce qui fait gagner un temps
d'analyse
précieux à l'utilisateur.
