On peut distinguer quatre étapes dans la mise en place de techniques d'agriculture de précision prenant en compte l'hétérogénéité spatiale :
La maîtrise de l'espace de travail est une exigence préalable de cette nouvelle approche agricole, et cette maîtrise est exigée tant au niveau des images de satellite qu'à celui du parcellaire : c'est l'opération de georéférencement.
Les données de rendement peuvent être acquises par différents moyens : capteurs de rendement sur moissonneuse-batteuse, couvert végétal ou indice foliaire par voie aérienne ou satellitale.
Les origines de la variabilité sont diverses : climat (grêle), sol (texture, profondeur, teneur en azote), pratiques culturales (passage de roues), mauvaises herbes, maladies.
Des indicateurs permanents (essentiellement liés au sol) renseignent l'agriculteur sur les principales constantes du milieu.
Des indicateurs ponctuels le renseignent sur l'état actuel de la culture (développement de maladies, stress hydrique, stress azoté, verse, dégâts de gel, etc.).
Les informations peuvent provenir de stations météorologiques, de capteurs (résistivité électrique du sol, détection à l'œil nu, réflectométrie satellitale...).
La mesure de la résistivité, complétée par des analyses pédologiques, aboutit à des cartes agro-pédologiques précises à partir desquelles seront modulées les intrants (carte de sol, RU, pierrosité, profondeur...)
La décision peut être fondée sur des modèles d'aide à la décision (modèles agronomiques de simulation des cultures, et modèles de préconisation), mais elle revient avant tout à l'agriculteur, en fonction de l'intérêt économique et de l'impact sur l'environnement.
Les nouvelles technologies de l'information (NTIC) devraient rendre la modulation des opérations culturales au sein d'une même parcelle plus opérationnelle, au sens de la fiabilité agronomique et facilité d'utilisation par l'agriculteur.
L'application technique des décisions de modulation nécessite la disponibilité du matériel agricole approprié. On parle dans ce cas de VRT ou technologie des taux variables (exemple de modulation : semis à densité variable, application d'azote, application de produits phytosanitaires).
La mise en œuvre de l'agriculture de précision nécessite les outils suivants :