Une étude italienne combine le radar et les satellites optiques pour suivre la croissance des vignobles dans l'Oltrepò Pavese

Des chercheurs italiens ont mené une étude détaillée utilisant des données satellitaires optiques et radar pour surveiller les vignobles de la vallée du Pô, en se concentrant sur la façon dont ces technologies peuvent suivre les changements de biomasse et les principaux stades de croissance tout au long de la saison. Le travail, présenté en juin 2025 par Andrea Bergamaschi et ses collègues, est l'un des premiers à combiner les indices de végétation du radar à double polarimétrie (DpRVI) avec les indices optiques traditionnels pour l'analyse des vignobles.

La zone d'étude est située près de Santa Maria della Versa, dans les collines de l'Oltrepò Pavese en Lombardie, une région connue pour ses vastes vignobles. L'équipe de recherche a sélectionné 12 parcelles de vignes dont les rangées sont orientées soit dans le sens est-ouest, soit dans le sens nord-sud, afin d'éviter tout biais géométrique dans les données radar. Ces parcelles ont été cartographiées à l'aide du SIG et vérifiées au moyen de relevés au sol et d'images satellite à haute résolution.

Pour couvrir toute la saison de croissance, l'équipe a utilisé 12 images radar Sentinel-1 et six images optiques Sentinel-2 sans nuages, de mars à août 2023. Sentinel-1 fournit des données radar qui peuvent être collectées indépendamment des conditions météorologiques ou de l'ensoleillement, tandis que Sentinel-2 offre des données optiques multispectrales sensibles à la santé et à la structure des plantes. Les données radar ont été traitées à l'aide du logiciel SNAP de l'ESA pour générer des valeurs DpRVI, qui reflètent les caractéristiques structurelles des vignes. Des indices optiques tels que le NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), le SVHI (Sentinel-2 Vegetation Health Index) et le LAI (Leaf Area Index) ont été calculés à partir des images Sentinel-2.

Les chercheurs ont comparé l'évolution temporelle du DpRVI avec les indices optiques au cours de la saison de croissance. Les indices optiques ont montré des tendances similaires : des valeurs faibles au début du printemps, un pic vers le mois de juin, puis un déclin au fur et à mesure que la saison avançait. Ces indices sont fortement corrélés car ils sont dérivés de bandes spectrales similaires et reflètent principalement la teneur en chlorophylle des feuilles et la verdeur des plantes.

En revanche, les valeurs DpRVI étaient plus variables et ne présentaient pas de forte corrélation avec les indices optiques. Cela suggère que les indices basés sur le radar capturent différents aspects de la structure du vignoble, tels que la géométrie de la canopée et la teneur en eau, plutôt que la seule verdure. Les tendances du DpRVI sont apparues paraboliques au cours de la saison, avec des pics se produisant généralement entre juin et août, en fonction de l'orientation du vignoble et de la direction du passage du satellite.

Pour estimer la dynamique de la biomasse, l'équipe a utilisé les degrés-jours cumulés (CDD), une mesure de la chaleur accumulée au fil du temps qui est étroitement liée aux taux de croissance des vignes. La biomasse a été estimée à l'aide d'équations allométriques établies qui relient l'accumulation de température au développement de la plante. Les valeurs DpRVI ont assez bien suivi ces estimations de biomasse, en particulier pour les passages ascendants des satellites, où les coefficients de corrélation de Pearson moyens ont atteint 0,72 pour les vignobles est-ouest.

L'étude a également examiné si les précipitations influençaient les valeurs DpRVI, mais n'a pas trouvé de relation claire entre les événements pluvieux et les fluctuations de l'indice radar au cours de la période d'observation.

L'une des conclusions notables est que le DpRVI peut aider à distinguer les vignobles des autres cultures en raison de la structure unique de leurs rangs et de leur comportement de diffusion dans l'imagerie radar. Cette capacité pourrait s'avérer précieuse pour la cartographie et la surveillance des cultures à l'échelle régionale.

Cette recherche s'inscrit dans le cadre des efforts déployés par le projet italien PNRR-NODES pour promouvoir l'agriculture durable grâce à des solutions basées sur la nature et à des technologies de surveillance avancées. En intégrant le SAR (Synthetic Aperture Radar) à la télédétection optique, les exploitants de vignobles pourraient disposer d'outils plus fiables pour suivre la santé des cultures, prévoir les rendements et s'adapter aux effets du changement climatique tels que l'augmentation des températures et le déplacement des stades phénologiques.

Les auteurs notent que si leurs résultats sont prometteurs, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour affiner ces méthodes. Les études futures pourraient incorporer des fréquences radar supplémentaires (telles que la bande X), utiliser des données SAR entièrement polarimétriques pour une meilleure discrimination des structures végétales, appliquer des modèles phénologiques avancés et inclure des mesures de vérité au sol telles que le LIDAR ou des capteurs de terrain pour la validation.

Cette analyse conjointe démontre le potentiel de la combinaison de données satellitaires radar et optiques pour la viticulture de précision, un domaine qui s'est rapidement développé depuis la fin des années 1990, les viticulteurs cherchant des moyens plus efficaces de gérer les vignobles à une échelle fine. Alors que la variabilité du climat accroît la pression sur les régions viticoles traditionnelles telles que l'Oltrepò Pavese, les technologies de télédétection pourraient devenir des outils essentiels pour la gestion durable des vignobles dans les principaux pays producteurs de vin d'Europe.