SCO FrichesAgricoles

Projet terminé
La Safer Occitanie, associée au CNES et à la Fédération Nationale des Safer (FN Safer) a mené, d’octobre 2022 à mars 2024, le SCO FrichesAgricoles, projet innovant s’appuyant sur la valorisation de l’imagerie satellitaire et de l’Intelligence Artificielle, permettant un pré repérage automatisé des friches agricoles avec un taux de performance de 65 %. Les outils et process développés permettront de produire des mises à jour annuelles de l’inventaire facilitant la mise en place de suivis et limitant les coûts induits.  

PRÉSENTATION

Les acteurs de l'aménagement des territoires sont amenés à relever différents défis parmi lesquels l’adaptation aux changements climatiques, l’amélioration de la souveraineté alimentaire, le maintien de la biodiversité et d'un cadre de vie sain et sécurisé.

En Occitanie, le développement des friches agricoles est une préoccupation majeure dans un contexte où l’aléa incendie et les problèmes sanitaires continuent de progresser. Ces risques impliquent fortement les espaces enfrichés, à l’origine de départ de feu et aussi réservoir de maladies (e.g. flavescence dorée, maladie de la vigne) et de parasites (e.g. Xylella fastidosia, bactérie tueuse de l’olivier notamment). C’est pourquoi la connaissance des friches – leur localisation et état d’évolution – est une nécessité pour prévenir et améliorer l’efficacité des secours (SDIS) et la protection des zones habitées, pour surveiller et lutter contre le développement des organismes nuisibles.

La reconquête des friches est également un levier pour agir en faveur de la revitalisation territoriale et de la souveraineté alimentaire, de la requalification d’espaces pour la préservation de l’environnement, de la séquestration de carbone via des pratiques culturales adaptées permettant la préservation de sols vivants.

Or, la détection des friches agricoles est une question complexe, pour laquelle plusieurs stratégies d’inventaire ont successivement été menées par un nombre restreint de DDT (Direction Départementale des Territoires) et par la Safer (Société d'aménagement foncier et d'établissement rural), avec des résultats disparates.

C’est pourquoi le projet SCO FrichesAgricoles a été lancé, avec 4 objectifs : Créer une méthode d’inventaire permettant l’identification automatisée des friches agricoles grâce au logiciel WaSaBI ©CNES , entrainé à partir de vérités terrain issues de l’application mobile Vigifriche ; Produire une base de données des friches agricoles d’Occitanie ; Développer une interface web de consultation et de requêtage des données ; Permettre la transposition des outils et méthodes à toutes les régions de France.

Méthodologie

La synthèse méthodologique de production de l’inventaire des friches WaSaBI en Occitanie est résumée ci-dessous, en 5 étapes :

• Étape 1 : production de la couche des « friches potentielles »

En cohérence avec la définition de la friche agricole¹ retenue par la Communauté Régionale des Friches Agricoles d'Occitanie (CRéFAO), seuls certains espaces sont soumis à l’analyse de l’Intelligence Artificielle afin de produire l’inventaire des « friches WaSaBI ». C’est pourquoi, des prétraitements cartographiques sont réalisés pour créer la couche des « friches potentielles ». Pour ce faire, différentes données vectorielles sont croisées (sources RPG, OCS GE, BD Foret de l’IGN, Corinne Land Cover …) afin d’éliminer les espaces urbains et forestiers ainsi que les parcelles agricoles sur lesquelles une activité est déclarée (détail dans le schéma ci-dessous). Un traitement supplémentaire est réalisé pour exclure de la base de données toutes les parcelles présentant une surface inférieure à 500 m².

¹ Une friche agricole se définit comme une zone ou un terrain sans occupant humain actif, qui n'est en conséquence pas ou plus exploité, ni productif ni même entretenu. Elle résulte de la déprise agricole des terres (absence de mise en valeur, abandon définitif ou sur une longue période) contrairement à la jachère qui n'est qu'un temps provisoire de repos du sol.

• Étape 2 : entrainement de WaSaBI grâce à une base de données « vérités terrain »

Le logiciel WaSaBI permet d’entrainer un modèle d’intelligence artificielle à reconnaître les friches sur la base de « vérités terrain » (friche et non-friche) identifiées grâce à l’application mobile Vigifriche. Pour la production du 1^er millésime des friches WaSaBI, ce sont environ 5 000 parcelles en « friches vérités terrain » (2 500 ha) et 127 000 parcelles en « non-friches » (51 000 ha) qui ont été valorisées via 6 boucles d’apprentissage itératives. Une fois le modèle entrainé, le logiciel WaSaBI est en capacité de reconnaitre automatiquement des « friches WaSaBI » sur de nouvelles zones géographiques

• Étape 3 : reconnaissance automatique des « friches WaSaBI »

Le modèle d’intelligence artificielle entrainé est constitué de 150 arbres de décision qui utilisent 96 descripteurs permettant de caractériser chacune des parcelles de la couche « friches potentielles ». À partir des valeurs des descripteurs (indices radiométriques et de textures, surfaces de recouvrement...), chacun des arbres de décision va faire un choix (friche ou non-friche). La décision sur l’appartenance de la parcelle est déterminée par un « vote » qui définit la parcelle en « friche WaSaBI » si le nombre d’arbres ayant choisi « friche » est supérieur à un certain seuil de décision. Le résultat de ce « vote », est appelé indice de fiabilité (valeur située entre 0 et 100%). Si les résultats des différents arbres de décisions l'orientent facilement vers un choix « friche WaSaBI », l'indice de fiabilité sera élevé (supérieur à 80%). En revanche, si le choix est complexe, l'indice de fiabilité sera moyen. En dessous d’un certain seuil de décision (≃ 30%), le logiciel classera la parcelle « non-friche WaSaBI ».

• Étape 4 : évaluation des performances de WaSaBI

Le logiciel WaSaBI calcule, lors de la phase d’entrainement, différents indicateurs (rappel, précision et fscore) qui mesurent la capacité du modèle à être précis et exhaustif pour identifier les friches WaSaBI. Ces indicateurs sont calculés sur un jeu de données spécifiques n’ayant pas été utilisé pour l’entrainement (= base de validation composée de 800 ha de friches vérités terrain réparties sur une cinquantaine de communes). Cette analyse a permis d’établir un taux de performance du logiciel WaSaBI de 65%.

• Étape 5 : Vérification des friches WaSaBI

Les friches étant des éléments complexes et mouvants dans le temps, il convient d’aller vérifier sur le terrain les « friches WaSaBI », avant de passer en phase opérationnelle d’un projet. Cette étape, réalisée via l’appli mobile Vigifriche, permettra de préciser la typologie de la friche (9 catégories disponibles) ou, si besoin, de modifier sa qualification (terre, prés, vigne…).

Contribuant à l’alimentation de la base de données « vérités terrain », ces vérifications contribueront à l’apprentissage en continu du logiciel WaSaBI, ce qui aidera à l’amélioration des résultats au fil du temps.

Site(s) d’application

 La région Occitanie avec en particulier :

• Commune de L’Honor de Cos - Tarn et Garonne
• Commune de  Nyls Ponteilla - Pyrénées Orientales
• Commune de Figeac - Lot
• Commune de Moissac - Tarn et Garonne

DONNÉES

Satellites

• Sentinel-2 de niveau 3A
• SPOT6/7

Autres

• Bases de données IGN BD TOPO, BD Forêt, OCS-GE et RPG disponibles en OpenData
• Référentiel cadastral disponible en OpenData

RÉSULTATS - PRODUITS FINAUX

Les résultats produits sont les suivants :

Construction d’une méthode efficace et d’outils opérationnels

👉 Permet un pré repérage automatisé des friches agricoles à l’échelle d’une région, avec un taux de performance de l’ordre de 65 %.

Création du 1^er inventaire régional des friches agricoles : l’inventaire des friches WaSaBI à l’échelle de la région Occitanie

👉 Les résultats montrent tout l’intérêt de la valorisation de l’intelligence artificielle et de l’imagerie satellitaire par rapport à une méthode uniquement basée sur le recensement terrain ou sur le croisement de données vectorielles (rapidité de traitement et « nettoyage » de la couche vectorielle).

EPCI : établissements publics de coopération intercommunale 

SAU : surface agricole utilisée

Consolidation d’outils et de process

👉 Produire des mises à jour annuelles de l’inventaire facilitant la mise en place de suivis (évolutions quantitatives et spatiales) et limitant les coûts induits.

Création d’une interface web

👉 Donner accès à différentes données géographiques et fonctionnalités mobilisables de façon simple et rapide et permettant d’éclairer les utilisateurs sur les enjeux agricoles, environnementaux et forestiers en présence sur leur territoire de projet :

• Visualisation et export des friches WaSaBI et friches vérités terrain,
• Accès à des fonds de référence, zonages environnementaux et agricoles,
• Accès aux données cadastrales (pour les ayants droits),
• Requêtages automatiques de fiches de synthèses « friches » à l’échelle de la parcelle, de la commune, du département,
• Visualisation de l’indice de fiabilité de la donnée friche WaSaBI.

PERSPECTIVES

L’extension de l’opération est envisagée à l’échelle nationale, par paliers successifs, grâce à la mobilisation de la Fédération Nationale des Safer qui accompagnera d’autres Safer régionales dans la production de leurs inventaires (recherche de financements en cours) :

• Première phase d’expérimentation et de consolidation sur plusieurs nouveaux territoires complémentaires à celui du projet initial (projet en Auvergne-Rhône-Alpes, Centre, Nouvelle-Aquitaine, Provence-Alpes-Côte d’Azur),

• Seconde phase de production de l’inventaire national réalisée à partir des résultats de l’expérimentation élargie,

• Troisième phase d’industrialisation du process permettant de garantir le renouvellement annuel des données nationales.

La réalisation de chacun des paliers d’évolution post-SCO nécessite de nouer des partenariats d’une part à l’intérieur du groupe Safer (FN Safer et Safer régionales), d’autre part avec des structures institutionnelles qui pourront intervenir de manière financière et/ou technique. Le conventionnement avec un ou des prestataires techniques est actuellement à l’étude.

Références

SCO FrichesAgricoles sur GEO Knowledge Hub du Group on Earth Observations (GEO), un référentiel numérique pérenne : https://doi.org/10.60566/hv421-ze780

Les actus du projet

• 26/04/2024 : Webinaire de la Communauté Régionale des Friches Agricoles d’Occitanie avec présentation des résultats du SCO Friches Agricoles et lancement d’Izifriche, service à destination des acteurs locaux, donnant accès aux outils (application mobile, interface web, inventaire des friches WaSaBI), par territoire de compétence.
• 05/04/2024: Découvrez la solution Izifriche
• 21/12/2023 : Présentation du projet SCOFrichesAgricoles et de ses avancées lors de la 11^ème Trimestrielle du SCO France « Des services innovants pour des pratiques agricoles résilientes »