Introduction
La numérisation des processus de gestion est une réalité dans de nombreux domaines de la production agricole. Dans les exploitations agricoles irriguées, la numérisation est un instrument indispensable pour accroître l'efficacité de l'eau utilisée, en particulier en situation de pénurie ou de sécheresse hydrologique.
Les deux tiers de l'eau régulée — dans les retenues et les aquifères — utilisée en Espagne sont destinés à la production agricole. En situation de déficit hydrique, l'amélioration de son efficacité est indispensable à la durabilité, aussi bien économique pour le secteur agricole qu'alimentaire pour la société elle-même. C'est pourquoi il est indispensable de numériser les processus de gestion de l'eau dans les communautés d'irrigants (captage, transport et distribution) ainsi que la mise en œuvre des systèmes d'irrigation sous pression et leur programmation adéquate (dosage et fréquence de l'eau d'irrigation).
Traditionnellement, la numérisation du secteur agricole s'est faite en copiant et en adaptant différents processus et instruments de numérisation développés dans d'autres secteurs économiques, plus enclins à financer des développements numériques. La faible rentabilité économique de la production primaire agricole freine le développement de nouvelles technologies numériques chez les agriculteurs, même s'il existe des mécanismes de compensation pour mettre en œuvre des technologies numériques visant à améliorer l'efficacité de la gestion collective de l'eau, via les communautés d'usagers et/ou d'irrigants (par exemple, le PERTE de numérisation de l'irrigation, en Espagne), comme par la mise en œuvre d'instruments et de technologies d'irrigation de précision à la parcelle (par exemple, la PAC 2023-27 et les aides à l'amélioration de la compétitivité des exploitations agricoles en Espagne).
Les créateurs ou les adaptateurs de solutions numériques pour le secteur agricole connaissent en général très précisément la technologie qu'ils promeuvent, mais ils peuvent parfois méconnaître les motivations et les particularités de la prise de décision dans le secteur agricole.
Compte tenu de l'importance de rapprocher ces deux mondes — le secteur agricole et celui du développement de processus et d'instruments de numérisation — le présent document a été élaboré, dans le cadre du projet Smart Green Water, afin de faciliter la création et la mise en œuvre de ces services numériques.
2.- La numérisation comme objectif de la gestion de l'eau
La numérisation permet de capturer et de mesurer toute information pour la structurer dans des bases de données et la restituer sous de nouveaux formats. Elle présente deux grands avantages : la rapidité des mesures et l'accès à l'information élaborée. La gestion de l'eau sur un territoire est toujours complexe. Elle l'est d'autant plus lorsque la ressource n'est pas illimitée et se trouve en situation de déficit, comme c'est souvent le cas en Europe méditerranéenne.
C'est pourquoi la numérisation de l'information relative à l'eau agricole — tant son captage, son transport et sa distribution, qui relèvent des communautés d'irrigants, que sa distribution à la parcelle et son application aux cultures pour maximiser la production agricole et l'efficacité de transformation de l'eau en produits agricoles d'abord, puis en aliments — est indispensable à la gestion des ressources au XXIᵉ siècle.
Bien que l'eau soit une ressource publique, sa gestion privative pour la production d'aliments et de biens économiques doit suivre des critères d'efficacité afin de ne pas prélever plus que le strict nécessaire et de respecter le cycle naturel de l'eau. Ce critère est porté par la directive-cadre sur l'eau (directive 2000/60/CE), approuvée il y a vingt-cinq ans, et par les projections climatiques décrites par de nombreux organismes et climatologues.
La modernisation de l'irrigation — l'eau sous pression pour les systèmes d'aspersion et de goutte-à-goutte — a entraîné une transformation de l'irrigation et une amélioration de l'efficacité de transformation de l'eau. Le développement des technologies de l'information et de la communication, conjugué à l'apparition de capteurs numériques, représente un nouveau palier technologique pour la gestion de l'eau agricole.
Les particularités du secteur agricole diffèrent de celles des autres secteurs économiques ; l'adaptation des technologies numériques n'y suit donc pas les schémas habituels. C'est pour cette raison qu'a été rédigé le présent rapport de « Recommandations aux créateurs de solutions et aux fournisseurs de services liés à la numérisation de l'eau dans l'irrigation ».
3.- Optimisation des solutions de numérisation pour l'irrigation
En termes généraux, les solutions de numérisation peuvent s'adresser à deux types d'utilisateurs dans le domaine agricole. Leur formation et leur aisance technologique habituelle déterminent deux profils distincts, dotés de capacités et d'aptitudes différentes pour interpréter l'information numérique à traiter : les agriculteurs irrigants, qui s'occupent habituellement de la programmation de l'irrigation à la parcelle, et les techniciens conseillers, qu'ils relèvent des communautés d'irrigants ou de groupements de producteurs agricoles.
Ces profils d'utilisateurs peuvent évidemment être flous et se recouvrir dans bien des cas. Mais on peut habituellement les distinguer selon leur environnement de travail — le champ ou le bureau — et selon les ressources technologiques dont ils disposent pendant la majeure partie de leur journée de travail — le téléphone mobile ou l'ordinateur. Ces ressources technologiques doivent donc déterminer l'interface qui interagit avec chaque utilisateur.
La numérisation destinée à améliorer la gestion hydrique de l'irrigation doit rapprocher l'information de l'utilisateur et la rendre compréhensible pour chaque profil, afin qu'il puisse prendre à tout moment les décisions les plus adaptées. Ces informations doivent être compréhensibles et intuitives et, dans chaque cas, faciles à utiliser et adaptées à la situation.
Parallèlement, ces solutions numériques doivent avoir un coût proportionnel au bénéfice perçu par l'utilisateur : l'investissement et l'adoption technologique doivent donc être rentables. Dans la gestion de l'eau agricole se produit ce paradoxe : l'eau la plus chère est celle dont on ne dispose pas. Ainsi, moins l'eau est disponible, plus on investit dans sa gestion et son efficacité. La numérisation au service de la prise de décision est un investissement qui doit présenter un bon équilibre coût/bénéfice, même si plus la pénurie d'eau est forte, plus le retour économique de l'acquisition technologique est facile à obtenir.
4.- Recommandations aux créateurs de solutions de numérisation et aux fournisseurs de services associés.
Les technologies numériques destinées à optimiser la gestion des ressources en eau dans l'irrigation doivent être efficaces, pratiques et répondre aux préoccupations des utilisateurs, qu'il s'agisse d'agriculteurs ou de techniciens conseillers. Pour cela, il est recommandé que la présentation de la ressource numérique à l'utilisateur soit mise au point, dans sa phase finale, avec les utilisateurs eux-mêmes. Ce développement final permet de s'adapter efficacement à leurs attentes et de maintenir l'usage de l'outil dans la durée.
Il existe quelques mauvais exemples de transposition de la technologie numérique à la gestion de l'eau sans tenir compte des particularités des principaux usagers agricoles : ils illustrent l'échec de technologies numériques très précises, mais difficiles à interpréter pour prendre une décision au moment opportun. Il est donc recommandé aux créateurs de solutions de numérisation et aux fournisseurs de services liés de mener le développement final de la solution numérique conjointement avec ses utilisateurs prévisibles. Ceux-ci aideront à configurer l'interface finale et l'information numérique adéquate pour faciliter ensuite la prise de décision la plus opportune.
Il convient en outre de tenir compte de diverses suggestions relatives aux différents aspects de la mise en œuvre des solutions numériques, décrites ci-après.
4.1.- Organisation de l'information
Très probablement, l'information traitée par les services liés à la numérisation de l'eau dans l'irrigation devra être structurée dans un Système d'Information Géographique (SIG). La plupart des données traitées se rapporteront à des coordonnées géographiques précises, et c'est ce référencement qui permettra de relier les données entre elles. Les différentes couches d'information gérées par le SIG iront de paramètres descriptifs pratiquement constants — l'altitude du terrain, le tracé des infrastructures ou les limites parcellaires — à des paramètres descriptifs variables d'une campagne à l'autre, comme le type de culture, ainsi qu'à des variables susceptibles d'être actualisées à une fréquence quotidienne, voire inférieure, comme les données de volume d'eau apporté à ce jour à une parcelle donnée.
Ainsi, certaines couches du SIG seront chargées une seule fois et actualisées de manière très occasionnelle, tandis que d'autres devront l'être de façon récurrente — elles nécessiteront donc une interface pratique à cet effet — et que d'autres encore devront être actualisées au moyen de certains calculs, sans doute réalisés de manière automatisée. Enfin, certaines couches d'information peuvent provenir de sources externes via une API : par exemple, la connexion à des capteurs ou à des actionneurs.
Dans le contexte de SIG destinés à la numérisation de l'irrigation, il peut être opportun de considérer différents niveaux, chacun correspondant à une zone géographique composée d'autres géométries nécessitant une visualisation ou une gestion individualisées.
En ce qui concerne la gestion collective de l'eau, il peut être opportun de considérer les niveaux suivants. Communauté générale : certaines communautés très étendues peuvent résulter de l'agrégation de communautés de base. Dans ces cas, il peut être utile de pouvoir traiter les deux niveaux d'agrégation et d'accès aux données.
Communauté de base. Elle correspond au principal niveau de gestion collective de l'eau. Elle peut agréger directement les parcelles individuelles gérées par les irrigants, ou bien comporter des niveaux de gestion intermédiaires liés à l'infrastructure, comme une sectorisation par antennes des conduites, des zones de pompage, des groupements de bornes d'irrigation, etc.
Secteur interne d'une communauté. Il correspondrait à un niveau de gestion hydraulique susceptible de devoir être visualisé ou géré comme une entité propre.
Parcelle individuelle. Elle correspond au niveau où la gestion collective cède la place à la gestion privée par l'irrigant. Pour des raisons pratiques, il peut être opportun qu'elle coïncide avec le parcellaire utilisé dans les déclarations obligatoires de cultures (PAC).
Quant à la gestion privée par les irrigants, il peut être opportun de distinguer les niveaux suivants. Exploitation privée : il s'agirait d'un ensemble de parcelles individuelles attribuées au même irrigant (ou à la même équipe d'irrigants). Elle ne correspond pas nécessairement à une zone géographique continue et n'est pas nécessairement contenue dans un même secteur interne de la communauté, puisqu'il s'agit de niveaux d'organisation différents.
Parcelle individuelle. Ce serait la même entité, où coïncident la gestion des irrigants et celle du collectif de la communauté.
Unité de conduite au sein d'une parcelle. Il se peut que les irrigants ne gèrent pas la parcelle individuelle de manière homogène, mais la subdivisent en unités de gestion plus petites. Prendre en compte cette possibilité permettra une plus grande souplesse pour ajuster le niveau d'interaction avec la communauté et avec l'administration que représente la parcelle individuelle, au regard de la réalité de la conduite par l'irrigant.
4.2.- Gestion des données
Comme dans tout système numérique utilisé dans le contexte agricole, les services liés à la numérisation de l'eau dans l'irrigation devront prendre en compte un certain nombre de considérations dans leur politique de données.
Comme cadre de référence sur la gestion des données dans les solutions numériques pour l'agriculture, le code de conduite de l'UE sur le partage des données agricoles constitue un document qui analyse les principes généraux du partage de données agricoles au sein de la chaîne agroalimentaire.
Ce code de conduite comporte des considérations claires sur l'accès aux données, résumées ci-après. Préalablement à toute collecte, tout stockage ou toute utilisation des données agricoles, il est indispensable que le producteur des données ait explicitement donné son autorisation.
Les données ne pourront être collectées et utilisées qu'aux fins précisées dans le contrat et ne devront être conservées que pendant la durée strictement nécessaire à leur utilisation.
Il ne sera possible d'identifier le producteur des données que s'il y a consenti de manière claire et sans équivoque. Dans le cas contraire, il faudra recourir à des pseudonymes pour identifier la provenance des données.
L'information ne pourra être partagée avec des tiers que si cela est nécessaire à la prestation du service demandé et dans les conditions précisées au contrat. À défaut, seules pourront être partagées des données agrégées, pseudonymisées ou anonymisées.
Les producteurs des données devront toujours disposer d'un accès approprié et simple à leurs données. En outre, aucune limitation ne devrait entraver le transfert de leurs données vers d'autres plateformes.
4.3.- Accès et permissions
Dans le contexte des services liés à la numérisation de l'eau dans l'irrigation, l'accès à l'information devra tenir compte de divers profils d'utilisateurs. Chacun de ces profils peut nécessiter des interfaces différentes. De plus, chaque profil disposera de permissions différentes pour visualiser ou modifier les données, avec cette particularité que les permissions peuvent dépendre de la position géographique des données.
Parmi les profils à considérer. Irrigant : il serait le destinataire de la majeure partie de l'information à l'échelle des parcelles individuelles. Un irrigant se verra donc attribuer des parcelles précises, auxquelles il pourra accéder, à l'exclusion des autres. Il conviendra probablement qu'il ait également accès à certaines données agrégées incluant ses parcelles. On pourrait distinguer différents niveaux d'irrigants : d'abord selon le degré de complexité des interfaces et des données auxquelles l'accès est ouvert — on peut par exemple distinguer utilisateurs basiques et utilisateurs avancés. Par ailleurs, certains irrigants pourraient, au-delà de la simple consultation, disposer de permissions pour saisir ou modifier les données correspondant à leurs parcelles.
Gestionnaire collectif. Ce serait l'utilisateur spécialisé dans un niveau de gestion collective de l'irrigation. Cet utilisateur ne se voit pas attribuer des parcelles individuelles, mais une zone géographique déterminée pouvant agréger un grand nombre de parcelles individuelles : par exemple, le technicien qui gère les demandes d'irrigation de l'ensemble des parcelles d'une communauté d'irrigants. Cet utilisateur manipulera surtout de l'information agrégée, ainsi que celle relative aux infrastructures. Il disposera sans doute d'un accès en consultation et en modification à toute l'information de la zone qui lui est attribuée, ainsi qu'à tout ou partie de l'information des parcelles individuelles qu'elle contient.
Administrateur. Il peut être opportun de prévoir un profil disposant d'un niveau d'accès et de permissions total, y compris l'accès aux données personnelles ou sensibles. Il pourrait également être chargé d'attribuer les niveaux d'accès et les permissions des autres utilisateurs.
4.4.- Coûts
Les coûts des solutions numériques se composent généralement de plusieurs éléments, décrits ci-après. Ils peuvent être très différents selon le modèle économique et selon la niche de marché visée par la solution numérique à commercialiser.
L'équipement physique nécessaire comprend souvent des composants spécialisés développés spécifiquement par l'entreprise qui propose la solution, à côté d'autres composants disponibles sur le marché, avec une offre de fournisseurs plus ou moins large. C'est le cas de nombreuses entreprises de capteurs liés à l'irrigation, qui développent leurs propres dataloggers auxquels elles connectent des capteurs de fabricants très spécialisés. À moins qu'il ne s'agisse d'un produit très innovant, l'équipement physique est généralement proposé par plusieurs fournisseurs, de sorte que les prix peuvent être relativement proches. Si les clients regardent le coût de l'équipement, fixer des prix plus élevés que ceux des concurrents peut être contre-productif, sauf à s'appuyer sur un plus grand prestige des fabricants. En outre, le coût de l'équipement peut constituer une barrière significative à l'entrée de nouveaux clients.
Abonnement à des plateformes numériques. L'équipement physique déployé au champ parvient généralement aux utilisateurs finaux via des plateformes dans le nuage, où les données peuvent être consultées. Ces plateformes peuvent être plus ou moins complexes selon qu'elles se bornent à héberger les données pour y accéder (en consultation ou en téléchargement) ou qu'elles offrent un traitement plus élaboré : calculs spécialisés, interprétation non triviale des observations, recommandations de conduite de l'irrigation ou automatisation. Le coût de développement et d'exploitation des plateformes variera selon leur complexité. Si l'on ne considère que le coût de développement et la maintenance purement informatique, le coût par unité de service diminue avec le nombre d'utilisateurs. On peut donc s'attendre à ce que les plateformes généralistes soient plus abordables que les plateformes spécialisées dans un secteur vertical. Toutefois, le coût d'exploitation doit aussi tenir compte du niveau de fiabilité et d'engagement vis-à-vis de l'utilisateur. D'une part, plus les processus traités par la plateforme sont critiques, plus le niveau de fiabilité exigé — et donc le coût — sera élevé. D'autre part, si la plateforme élabore une prescription, le niveau d'engagement qu'elle assume aura un impact énorme sur le coût : si elle n'assume aucune responsabilité, le surcoût lié à cet engagement sera minime ; en revanche, si elle se porte garante de la qualité des recommandations qu'elle fournit, cette composante du coût pourrait s'envoler jusqu'à devenir le principal déterminant du coût du service à l'utilisateur.
Services personnalisés. Autour d'une solution numérique, qui peut être entièrement informatisée, peuvent exister différents types de services personnalisés, non automatisés et donc facturés à l'heure de travail du personnel. Cela comprend d'une part l'accompagnement à la souscription du service, le traitement des pannes, les services techniques de résolution de problèmes, la formation de l'utilisateur, etc. Cela peut comprendre d'autre part des services de conseil pour l'interprétation des données ou des actions d'optimisation des processus pouvant être engagées à partir des données fournies par la solution.
Par ailleurs, un aspect important du modèle de coûts est l'unité de facturation. Dans les solutions numériques dépendant de l'installation d'un dispositif au champ, l'unité de facturation est généralement fondée sur le nombre de dispositifs installés : par exemple, le prix d'abonnement des capteurs est habituellement lié au nombre de dispositifs. En revanche, lorsque le service ne comporte pas de partie physique quantifiable au champ, la facturation se fonde généralement sur le nombre d'hectares, comme c'est souvent le cas en télédétection.
Pour toutes ces raisons, le modèle de coûts est variable et dépend non seulement de la technologie intégrée, mais aussi d'aspects stratégiques assez intangibles, tels que le niveau d'engagement et de responsabilité assumé par l'entreprise qui exploite commercialement la solution.
4.5.- Flux de données et interopérabilité
Les données à traiter dans la numérisation de l'irrigation comprennent des couches qu'il ne sera nécessaire d'actualiser qu'occasionnellement (p. ex. le tracé des infrastructures), d'autres à actualiser annuellement (p. ex. la répartition des cultures de la campagne d'irrigation en cours) et d'autres encore susceptibles d'être actualisées à très haute fréquence (p. ex. les demandes d'irrigation, les données issues des capteurs).
Ce flux de données peut tirer parti de l'entrée éventuelle de jeux de données déjà préparés par d'autres systèmes. De même, l'information traitée par notre système peut présenter un grand intérêt en entrée d'autres systèmes. Il est donc très souhaitable de considérer l'interopérabilité entre systèmes informatiques comme une exigence courante dans le contexte de la numérisation de l'irrigation.
Comme références d'interopérabilité dans le domaine de l'irrigation, la norme nationale espagnole UNE 318002-3 « Techniques d'irrigation. Télégestion de zones irrigables. Partie 3 : Interopérabilité » a été publiée en 2021 et s'applique déjà aux systèmes de télégestion installés aujourd'hui en Espagne. Ultérieurement, au niveau international, la norme ISO 21622-3:2024 Irrigation techniques — Remote monitoring and control for irrigation a été publiée en 2024 : https://www.iso.org/standard/76901.html L'objet de cette norme d'interopérabilité est d'établir les exigences minimales de structure de données pour la transmission de données entre les différents équipements, dispositifs et capteurs susceptibles d'être installés sur un réseau d'irrigation, même s'ils proviennent d'entreprises différentes ou utilisent des logiciels distincts, rendant ainsi possible une agriculture numérique.