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Un robot unique pour « scanner » les cultures en plein champ à l’Inra Occitanie-Toulouse !

Dans le cadre du Projet d’Investissement d’Avenir (PIA) PHENOME, un robot de phénotypage unique, conçu par l’Inra (Agroécologie, Innovations, teRritoires -AGIR et Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes- EMMAH) et Arvalis, vient d’arriver à l’unité expérimentale Grandes Cultures du centre Inra Occitanie-Toulouse. Ce prototype, fonctionnera sur la plateforme Agrophen dédiée au phénotypage à haut débit et en plein champ des plantes de grandes cultures.

Un robot unique pour « scanner » les cultures en plein champ à l’Inra Occitanie-Toulouse !. © Inra
Mis à jour le 16/11/2017
Publié le 20/09/2017

L’Inra parmi les leaders mondiaux du phénotypage au champ

Le phénotypage est l’étude de l’ensemble des caractéristiques observables d’un individu, dans notre cas des plantes au champ. L’augmentation du débit de mesures phénotypiques est un verrou technologique majeur à notre meilleure connaissance des plantes et l’Inra fait partie des leaders mondiaux dans le domaine de leur phénotypage à haut débit. C’est pourquoi, l’institut a développé la phénomobile, conçue avec deux entreprises (Meca 3D et Robopec). Ce robot utilise des techniques permettant d’acquérir de façon automatisée des caractéristiques du couvert végétal pour chaque microparcelle (typiquement d’une surface de 8 à 20 m² selon l’espèce) d’une plateforme expérimentale qui peut en compter plusieurs milliers.

Des capteurs actifs à haute résolution spatiale

Le robot est équipé d’un bras télescopique de 12 mètres de long portant une tête de mesure orientable. Les quatre caméras sont synchronisées avec cinq flashs, ce qui rend l’acquisition des images indépendante des conditions d’éclairement naturelles permettant ainsi une qualité de données constante. L’appareil est également équipé de 3 lasers à balayage (LIDAR).

Un niveau d’automatisation exceptionnel

La phénomobile est aussi originale par son niveau d’automatisation : ses déplacements et ceux de son bras sont pilotés par GPS-RTK (précision centimétrique). Des scénarios de mesures sont exécutés automatiquement sur des points disposés le long du parcours de la phénomobile et de son bras.

Le défis du traitement des nombreuses données récoltées

Les différents capteurs permettent d’accéder à des variables descriptives de la culture telles que la surface des feuilles, la fraction de feuilles vertes, leur contenu en chlorophylle, la hauteur des plantes, la position ou encore l’orientation des organes (tiges, feuilles, épis. Ces données sont exploitées via des chaînes de traitements automatisées. L’objectif est de disposer d’un débit d’analyse compatible avec la quantité de mesures produites car son débit est de 150 à 200 microparcelles par heure avec 200 Mo de données par microparcelle. Les traitements des données utilisent des techniques issues de la télédétection satellitaire, de l’analyse d’images et de nuages de points 3D.

Des données utiles aussi bien au généticien qu’au modélisateur

Les traits phénotypiques obtenus par les chercheurs de l’Institut sont croisés avec les informations génétiques obtenues grâce aux outils de génotypage. Les gènes responsables d’une capacité agronomique particulière, par exemple d’une meilleure tolérance au stress hydrique, seront ainsi identifiés. Les données peuvent également être valorisées dans le cadre de l’utilisation et de l’amélioration des modèles de simulation du fonctionnement des cultures.

Les tests de terrain

Le robot est actuellement testé sur un petit essai de tournesol qui permettra aussi d’améliorer le traitement des données pour cette espèce avant de passer sur un essai de blé de 1000 parcelles à partir de l’automne 2017.

En chiffres

2000h d’études techniques, un poids de 8 tonnes, un bras télescopique de 12 mètres, plusieurs kilomètres de câbles, débit de 150 à 200 microparcelles par heure, 200 Mo de données par microparcelle.