Reference : Using remote sensing (optical and radar) and modeling to support the irrigation manag...
Dissertations and theses : Doctoral thesis
Life sciences : Agriculture & agronomy
http://hdl.handle.net/2268/189385
Using remote sensing (optical and radar) and modeling to support the irrigation management of cereals in a semi-arid region: a case study of the Tadla irrigated perimeter in Morocco
English
[fr] 'Application de la télédétection radar et optique pour une gestion hydrique efficiente des périmètres irrigués au Maroc : cas du périmètre irrigué du Tadla.'
Benabdelouahab, Tarik mailto [Université de Liège - ULiège > > > Doct. sc. (sc. & gest. env. - Bologne)]
16-Nov-2015
Université de Liège, ​Liège, ​​Belgique
Doctorat en sciences
Tarik BENABDELOUAHAB
Tychon, Bernard
Barbier, Christian
Wellens, Joost
Balaghi, Riad
De Rauw, Dominique
Raes, Dirk
Defourny, Pierre
[en] irrigation management ; spectral index ; wheat ; backscattering ; SAR ; semi-arid ; Morocco
[en] Summary

Irrigated agriculture is an important strategic sector in Morocco, it accounts for about 45%, on average, of the agricultural Gross Domestic Product, contributing thus to food security and employment. It occupies 15% (about 1.5 million ha) of the total cultivated area in the country. Irrigation scheme managers need to ensure that water is optimally used in the irrigated perimeters and that water shortages are avoided. For large areas under irrigation, this can be achieved through water monitoring at plot level using modeling and satellite-based methodologies. The main objective of this research was to assess the use of optical and radar remote sensing and of crop modeling in the irrigation monitoring and management of wheat in the irrigated perimeter of Tadla. The potential of spectral indices derived from SPOT-5 images was explored for comparing, quantifying and mapping surface water content changes at regional and local levels. Indices were computed using the reflectance in red, near infrared and shortwave infrared bands. Our findings show that the normalized difference water index (NDWIRog) could be used to estimate and map the surface water content of wheat plots, from bare soil to fully covered soil. Backscatter threshold values derived from SAR images were used to detect irrigation water supplies in wheat plots and the optimal acquisition frequency of SAR images was determined in order to ensure continuous monitoring. A field crop model (AquaCrop) was adjusted to simulate durum wheat yields and the temporal evolution of soil moisture status in order to manage and schedule irrigation water supplies and assess their impact on yield. Currently, the approaches described in this paper are being applied independently. This research was intended, therefore, to provide tools to help policy-makers and stakeholders improve irrigation monitoring and mitigate wheat water stress at the field and irrigation perimeter levels in semi-arid areas.

Keywords: irrigation management, spectral index, wheat, backscattering, SAR, semi-arid, Morocco.
[fr] Résumé
L'agriculture irriguée est un secteur stratégique au niveau des régions semi-arides et l'un des principaux contributeurs à la sécurité alimentaire et à l’emploi. Elle occupe 15% de la superficie totale cultivée au Maroc (environ 1,5 millions d'hectares), et contribue à hauteur de 45% en moyenne de la valeur ajoutée en agriculture. Actuellement, les gestionnaires de périmètres veillent à ce que l’utilisation de l'eau d’irrigation soit optimale et ainsi éviter une pénurie d’eau au niveau des périmètres irrigués. Ceci peut être accompli, sur de grands périmètres, à travers un suivi de l'eau d'irrigation à l’échelle de chaque parcelle en utilisant des méthodologies basées sur le satellite et la modélisation. La présente recherche a été positionnée par rapport à cette problématique, avec un objectif principal de soutenir le suivi et la gestion de l'irrigation du blé à travers les outils de la télédétection optique et radar et de la modélisation. Le potentiel des indices spectraux a été examiné pour comparer, quantifier et cartographier le changement de teneur en eau de surface à l’échelle d’un périmètre et au sein des parcelles. Les indices spectraux, dérivés des images SPOT-5, ont été déterminés à partir de la réflectance des bandes moyenne infrarouge, proche infrarouge et rouge. D'après nos travaux de recherche, le NDWIRog est approprié pour estimer et cartographier la teneur en eau de surface des parcelles de blé. A partir des valeurs du coefficient de rétrodiffusion dérivées des images SAR, la valeur de seuil de rétrodiffusion a été établie pour détecter les apports en eau d'irrigation au niveau des parcelles de blé. En outre, la fréquence d'acquisition optimale des images SAR a été déterminée afin d'assurer une surveillance continue. Le modèle de cultures (AquaCrop) a été ajusté et testé pour simuler les rendements de blé dur aussi bien que l'évolution temporelle de l'état de l'humidité du sol. AquaCrop a été utilisé aussi pour établir une planification des apports en eau d'irrigation et estimer leur impact sur les rendements. Actuellement, les approches présentées laissent entrevoir une valorisation opérationnelle et elles sont appliquées indépendamment. Cette recherche fournit des méthodes pour la gestion et la planification afin d’aider les décideurs et les parties prenantes à améliorer la surveillance d’irrigation et atténuer le stress hydrique de la culture du blé à l’échelle de grands périmètres irrigués dans les régions semi-arides.

Keywords: irrigation, indice spectral, blé, rétrodiffusion, SAR, semi-aride, Maroc.
Unité de recherche en eau et en environnement et Centre spatial de Liège
CTB - Coopération Technique Belge
Using remote sensing (optical and radar) and modeling to support the irrigation management of cereals in a semi-arid region: a case study of the Tadla irrigated perimeter in Morocco
Researchers ; Professionals ; Students ; General public
http://hdl.handle.net/2268/189385

File(s) associated to this reference

Fulltext file(s):

FileCommentaryVersionSizeAccess
Open access
Thesis_Benabdelouahab_2015.pdfAuthor postprint2.44 MBView/Open

Bookmark and Share SFX Query

All documents in ORBi are protected by a user license.