Programme d'évaluation de l'état des cultures (PEEC)

Information détaillée pour 10 avril au 15 octobre 2017

Statut :

Active

Fréquence :

Hebdomadaire

Numéro d'enregistrement :

5177

Le Programme d'évaluation de l'état des cultures (PEEC) est une application cartographique gratuite qui donne des conditions hebdomadaires sur les cultures et les pâturages du Canada et du nord des Etats-Unis en temps quasi-réel par l'analyse de données de télédétection à faible résolution. Les conditions historiques sont également disponibles à différents niveaux géographiques.

Date de la parution - 1er juin 2017 (Premier d'une série de communiqués pour cette période de référence.)

Aperçu

La Division de l'agriculture de Statistique Canada a pour mandat d'effectuer des recensements et des enquêtes pour recueillir des renseignements sur tous les aspects de l'agriculture au Canada. Elle se doit de transmettre cette information dans les meilleurs délais à ses clients, le plus souvent des responsables de l'élaboration de politiques au sein des gouvernements. Statistique Canada a reconnu, il y a longtemps, que les nouvelles technologies comme la télédétection par satellite et les systèmes d'information géographique (SIG) pourraient lui permettre de réduire ses coûts et lui fournir des renseignements de très grande valeur dans le cadre de ses activités, sans imposer de fardeau de réponse supplémentaire aux producteurs.

Le Programme d'évaluation de l'état des cultures (PEEC), conçu et tenu à jour par la Section Télédétection et analyse géospatiale (TAG) de la Division de l'agriculture, en est un exemple par excellence. Le PEEC regroupe les technologies de télédétection, des SIG et Internet dans le but d'offrir des renseignements fiables, objectifs et à jour sur l'état des cultures et des pâturages sous forme d'une application cartographique sur tout le territoire agricole canadien et le nord des États-Unis.

Deux fois par jour, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) saisit une image de toute la surface terrestre à l'aide de satellites dotés d'un radiomètre perfectionné à basse résolution (AVHRR) à un kilomètre de résolution. Ce capteur saisit deux importantes bandes spectrales (le rouge et l'infrarouge) servant à l'observation de la végétation pour produire l'Indice de végétation par différence normalisée (IVDN).

Pendant toute la saison de croissance, du début avril à la mi-octobre, Statistique Canada reçoit sur une base hebdomadaire un composite d'images AVHRR de sept jours. Une fois les images reçues, Statistique Canada effectue des traitements à valeur ajoutée pour ensuite mettre à jour l'application sur Internet, normalement à la même journée qu'à la réception des données. Ceci démontre que l'outil du PEEC illustre de façon rapide et objective les conditions agricoles en temps quasi-réel. Les agences gouvernementales provinciales et fédérales, les compagnies de mise en marché des grains et d'assurance-récolte, les chercheurs et les producteurs sont des utilisateurs typiques du PEEC.

Une source supplémentaire de données satellites offrant une résolution améliorée de 250 mètres, mise en place en 2010, est également disponible pour l'édition 2014 du PEEC. À une résolution spatiale de 250 mètres pour les bandes spectrales du rouge et du proche infrarouge, les données MODIS sont aptes à exposer les conditions de la végétation avec une précision supérieure aux images AVHRR.

TAG a créé une interface cartographique interactive qui permet aux utilisateurs de visualiser dans Internet les images satellites et produits cartographiques à valeur ajoutée, ainsi que des graphiques et tableaux statistiques. Les images montrent l'état de la végétation pixel par pixel, tandis que les produits cartographiques illustrent l'état de la végétation prédominante selon des régions de grande (régions agricoles de recensement) ou petite taille (municipalités ou cantons). Les conditions actuelles et historiques de l'application basée sur les données AVHRR peuvent être comparées à la moyenne des 30 dernières années (17 ans pour les données MODIS) ou à toute autre période disponible de la base de données.

Les sécheresses intenses, la de la concurrence entre les exportateurs et l'instabilité des marchés des produits des cultures ont marqué l'importance d'avoir des renseignements actuels et précis sur l'état des cultures et le potentiel de rendement. Le PEEC peut donner à l'ensemble des utilisateurs des mises à jour fréquentes sur l'état des cultures dans une vaste région géographique et ce, bien avant les résultats des enquêtes traditionnelles sur les cultures de Statistique Canada.

Période de référence : Entre les semaines juliennes 15 et 41. (Une semaine julienne commence un lundi et se termine le dimanche suivant. La semaine julienne 1 comprend toujours le 4 janvier.)

Période de collecte : La semaine julienne 15 (qui commence entre le 10 et le 16 avril) à la semaine julienne 41 (qui commence entre le 9 et le 15 octobre)

Sujets

  • Agriculture
  • Cultures et horticulture

Sources de données et méthodologie

Population cible

Superficies cultivées ou en pâturages de tout le Canada et du nord des États-Unis. La limite sud de la zone couverte par les images et les cartes passe, d'ouest en est, par le milieu des états de Washington et de l'Idaho, du sud du Wyoming, du milieu du Nebraska et de l'Iowa, du nord de l'Illinois, du sud du Michigan, du nord de la Pennsylvanie, du sud du New York, et du milieu du Connecticut et du Rhode Island.

Élaboration de l'instrument

Cette méthodologie ne s'applique pas.

Sources des données

Collecte des données pour cette période de référence : 2017-04-10 à 2017-10-15

Les données proviennent de diverses enquêtes de Statistique Canada et/ou d'autres sources.

Des images satellites sont reçues tous les lundis, du début d'avril à la mi-octobre. Les mises à jour sur l'application Web sont effectuées de façon hebdomadaire quelques minutes après la réception des données satellites pour une utilisation en temps quasi réel par toute la communauté agricole.

La source principale des données de l'application provient des données d'observation de la Terre de basse résolution du Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), accessible à tous. Comme nouveauté en 2010, l'application peut être lancée en utilisant une deuxième source de données. L'application originale utilise des données de 1 kilomètre de résolution tandis que la nouvelle application utilise des données de 250 mètres de résolution.

o A. Données à un kilomètre de résolution : cette source de données vient du capteur AVHRR de la constellation de satellites de la National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA) Les données des canaux du rouge (canal 1, longueur d'onde de 580-680 nm) et du proche infrarouge (canal 2, longueur d'onde de 725-1000 nm) sont combinées pour produire l'Indice de végétation par différence normalisée (IVDN). Ces données sont acquises durant la saison de croissance à la station de réception des données satellites de Prince-Albert en Saskatchewan. Ces données sont transférées au Centre manitobain de télédétection, là où se fait l'entrée de données, le prétraitement, le géocodage et le rééchantillonnage. Une image composite est produite à l'aide des données couvrant une période de sept jours (du lundi au dimanche), ce qui élimine la plupart des effets des nuages, ce qui améliore de façon considérable les capacités quantitatives d'analyse de l'état des cultures.

o B. Données à 250 mètres de résolution : la source de ces images satellites est le Spectroradiomètre imageur à résolution moyenne (MODIS) à bord du satellite TERRA. Les données des canaux du rouge (longueur d'onde de 620-670 nm) et du proche infrarouge (longueur d'onde de 841-876 nm) sont combinées pour produire l'Indice de végétation par différence normalisée (IVDN). La première étape de traitement des données se fait à Agriculture et Agroalimentaire Canada, qui consiste à télécharger chaque image captée au-dessus du Canada pour produire une image IVDN composite de 7 jours (lundi au dimanche) pour enlever le maximum de couverture nuageuse.

Pour chacune des sources de données, les images composites sont transférées à Statistique Canada pour le reste des traitements des données à valeur ajoutée. Les résultats servent à mettre à jour l'application cartographique sur le web. Les principales étapes de traitement sont les suivantes :
- téléchargement des images satellites composites par FTP;
- reprojection (images MODIS seulement);
- découpage et ré-échantillonnage des images (images MODIS seulement);
- exécution de l'algorithme de détection et suppression des nuages;
- classification et création des produits images;
- calcul des moyennes par région géographique;
- assurance de la qualité;
- mise à jour de l'application web.

Détection des erreurs

Les erreurs relatives à l'acquisition des données satellites et la production des images composites sont détectées et corrigées (si possible) par l'organisation qui fournit les images. Une inspection visuelle des composites IVDN est effectuée au moment de la réception des données. Après tous les traitements des données, une autre inspection visuelle des produits à valeur ajoutée est effectuée et comparée aux produits des semaines précédentes et des valeurs normales. Si des erreurs sont trouvées, les traitements des données sont répétés étape par étape pour trouver le moment où l'erreur est survenue, question de faire les corrections à la bonne étape.

À la réception de l'image composite pour une semaine donnée, Statistique Canada effectue la détection de nuages et autres contaminants atmosphériques résiduels des images AVHRR et MODIS à l'aide d'un algorithme maison.

L'indice de végétation suit normalement une courbe progressive des valeurs, et montrent une croissance en début de saison, un plateau d'une durée plus ou moins longue selon les régions, et une décroissance en fin de saison. Étant donné la taille relativement grande des unités de l'image (pixels) d'un kilomètre carré, comparée à la taille moyenne des champs au Canada, chaque pixel décrit la vigueur moyenne de la végétation pour l'ensemble des champs couverts par ce pixel. Pour les grands champs, les pixels de 250 mètres par 250 mètres de MODIS peuvent permettre de suivre l'évolution de la végétation d'un seul champ. La variation des valeurs IVDN sera la plupart du temps progressive, car même si un champ est coupé à l'intérieur du pixel, le reste des champs influencera aussi la valeur IVDN résultante du pixel et fournira une moyenne qui ne variera pas rapidement. Dans le même ordre d'idées, un champ verdira sur plusieurs semaines, ce qui produira encore une variation progressive des valeurs observées d'une semaine à l'autre.

Basé sur ce fait, un pixel est considéré contaminé si une baisse subite de la valeur IVDN par rapport à la semaine précédente est suivie d'une hausse rapide la semaine suivante.

Pour ne pas à avoir à attendre la réception de l'image de la semaine suivante, un première détection s'effectue en comparant uniquement les valeurs actuelles aux valeurs de la semaine précédente. Le pixel sera corrigé en répétant la valeur de la semaine précédente lorsqu'une baisse de plus de 0.05 pour les semaines juliennes 15 à 28 (quand les valeurs devraient augmenter ou demeurer stable), ou plus de 0.20 de la semaine 29 à la fin de la saison (quand une décroissance des valeurs est normale). Le seuil est plus élevé après le pic de croissance de l'IVDN puisqu'à cette période il est normal d'observer un décroissance plus grande des valeurs à cause du mûrissement et de la récolte des cultures annuelles et fourragères.

Suite à la réception des images de la semaine suivante, la détection et la correction des nuages s'effectue de nouveau sur les valeurs originales. Le pixel sera considéré contaminé si une baisse de plus de 0.01 de l'IVDN est suivie d'une hausse de plus de 0.01.

À ce jour, aucune correction n'est appliquée si un pixel est contaminé pendant 2 semaines consécutives ou plus, puisqu'un minimum de 4 semaines de données serait nécessaire pour l'exécution, ce qui serait difficile à opérer en temps quasi-réel.

Imputation

Une imputation s'effectue lorsque les pixels des images composites reçues ont été identifiés comme étant contaminés à l'étape de détection des erreurs. La procédure d'imputation s'effectue de la façon suivante :

o Lorsque les données de la semaine suivante ne sont pas disponibles, la valeur des pixels est temporairement remplacée par la valeur de l'IVDN de la semaine précédente;
o Lorsque les données de la semaine suivante sont disponibles, la valeur contaminée est remplacée par la moyenne de l'IVDN des semaines précédentes et suivantes.

Estimation

Cette méthodologie ne s'applique pas à ce programme statistique.

Évaluation de la qualité

Il n'y a pas de procédure formelle d'évaluation de la qualité des données produites. Par contre, les images sont inspectées visuellement par des spécialistes en télédétection dès la réception pour détecter des erreurs majeures de couvertures ou d'exactitude des données.

Par la suite, une fois l'algorithme d'élimination des nuages et autres contaminants atmosphériques effectué, l'image est de nouveau soumise à une inspection visuelle.

La dernière étape d'évaluation de la qualité s'effectue après la création des produits à valeur ajoutée. Ceux-ci sont comparés aux semaines précédentes afin de détecter des valeurs aberrantes dans la progression temporelle des valeurs d'indices de végétation. Les produits de l'application « Guetter la sécheresse » d'Agriculture et Agroalimentaire Canada (http://www.agr.gc.ca/pfra/drought/index_f.htm) sont également utilisés comme outil d'évaluation de la qualité car les cartes climatiques disponibles sont la plupart du temps bien corrélées avec les produits du PEEC.

Dans le cas de la détection de valeurs aberrantes, chaque étape sera répétée depuis la réception des données brutes afin de détecter le moment où les erreurs se produisent pour les corriger.

Contrôle de la divulgation

La loi interdit à Statistique Canada de divulguer toute information recueillie qui pourrait dévoiler l'identité d'une personne, d'une entreprise ou d'un organisme sans leur permission ou sans en être autorisé par la Loi sur la statistique. Diverses règles de confidentialité s'appliquent aux données diffusées ou publiées afin d'empêcher la publication ou la divulgation de toute information jugée confidentielle. Au besoin, des données sont supprimées pour empêcher la divulgation directe ou par recoupement de données reconnaissables.

Révisions et désaisonnalisation

Cette méthodologie ne s'applique pas à ce programme statistique.

Exactitude des données

L'exactitude des données diffusées dans le cadre du PEEC est dépendante de la qualité des données de télédétection fournies par les capteurs AVHRR et MODIS, ainsi que des images composites résultantes produites par le logiciel EODM pour les images AVHRR et le programme de création d'images composites MODIS d'Agriculture et Agroalimentaire Canada. Une description détaillée du capteur AVHRR et de ses données est disponible au site Internet http://www2.ncdc.noaa.gov/docs/klm/html/c3/sec3-1.htm (en anglais seulement). Une description du capteur et des données MODIS est disponible au http://modis.gsfc.nasa.gov/about/ (en anglais seulement).

Le processus d'élimination des contaminants atmosphériques dans les images effectuée suite à la réception des images composites n'est pas un processus exact, mais il est possible d'affirmer que le processus enlève environ 95% des nuages et autres contaminants atmosphériques en temps quasi-réel.

Des mesures d'exactitudes des données de couverture du sol utilisées comme filtre dans le calcul des statistiques par région est disponible au http://www.geobase.ca/geobase/fr/data/landcover/csc2000v/description.html. La classification des terres par l'utilisation d'images de télédétection à moyenne résolution (30 mètres) a produit une exactitude de l'ordre de 85%. Combiné au fait que les filtres d'agriculture, des cultures et des pâturages sont bâtis de pixels d'image couvertes par au moins 50% de ces classes, il est probable qu'une partie des terres utilisées pour la calcul des moyennes de l'IVDN ne soit pas constituée de la classe désirée, ce qui contamine les valeurs. L'effet de cette contamination est difficile à mesurer car elle est influencée par la précision de la classification des terres, qui peut varier d'une région à l'autre, et par la nature des classes des terres qui entourent les aires agricoles (eau, zones urbaines, forêts, marais, etc.), qui varie aussi d'une région à l'autre. Par contre, les filtres ont été construits à une bien meilleure résolution que la taille des pixels IVDN, ce qui réduit l'effet de ce problème.

Les traitements effectués après réception des données satellites composites ne présentent pas de problèmes d'exactitude, car il s'agit de calculs statistiques effectués sur des populations (équivalent à un recensement).

Date de modification :