Inventaire forestier par lidar
Acquisition de données lidar par avion (C) ONERA
Nuage de points lidar. (C) FORESTYS
La méthode de l’inventaire forestier par lidar
La télédétection par lidar (Light Detection And Ranging) utilise des impulsions laser. Les échos renvoyés par la canopée, le sous-étage et le sol sont positionnés dans l’espace avec une précision de l’ordre du décimètre.
Ils forment un nuage de points dont la densité atteint couramment de 1 à 15 points par m2 au sol. Cette donnée brute permet de déterminer la topographie du sol et la hauteur de canopée avec une grande résolution spatiale et une incertitude verticale inférieure au mètre.
Des mesures dendrométriques sur des placettes à surface fixe (V, G, Dg, D0, parts des GB/BM/PB, N, part de feuillus, …) complètent les données aériennes.
Correspondance entre les apex et le modèle numérique de canopée sur une placette de calage de la dendrométrie
Une relation statistique est ajustée sur les placettes entre la dendrométrie mesurée et la structure du nuage de points, cf. figure. Les paramètres mesurés sont alors évalués sur toute la surface de la forêt, en exploitant l’information contenue dans le nuage de points. Des photographies satellitaires voire aériennes peuvent compléter la couverture lidar pour gagner en précision.
La typologie des peuplements se détermine à partir des paramètres dendrométriques évalués en tout point. La carte typologique est établie selon les catégories de peuplements inscrites au Schéma Régional de Gestion Sylvicole.
Incertitudes
La qualité des données brutes et du traitement détermine l’incertitude de l’inventaire, estimée par la qualité de l’ajustement statistique. Une dizaine de placettes par grand type de peuplement suffit pour des résultats corrects, un nombre souvent inférieur à celui requis pour un inventaire statistique.
Les cas les plus difficiles (forêts mixtes, mélangées ou traitées en irrégulier) montrent des erreurs (RMSE) de 10 à 20 % voire mieux. Lorsque les données sont moyennées ou cumulées à l’échelle d’une parcelle, les erreurs sont réduites en conséquence.
Globalement la précision approche celle d’un inventaire statistique et surpasse nettement celle d’un inventaire typologique.
Bénéfices
Un inventaire par lidar et placettes :
- demande peu du temps de travail au gestionnaire. Son action n’est indispensable que pour cadrer et suivre le projet. Si toutefois il prend en charge les mesures sur les placettes de calage, il est déchargé de leur exploitation.
- laisse au gestionnaire la possibilité de s’impliquer dans la réalisation s’il le souhaite,
- facilite le suivi des accroissements. De nouvelles mesures sur les placettes (hors zones de récolte) peuvent être spatialisées sans recours à de nouvelles données aériennes.
- fournit des supports cartographiques très parlants sur les peuplements et sur la topographie.
Utilisation en sylviculture
Outre l’inventaire du patrimoine, un inventaire par lidar et placettes fournit des paramètres dendrométriques spatialisés qui éclairent différentes décisions de gestion.
Désignation de tiges d’avenir
La carte des hauteurs d’un jeune peuplement permet d’évaluer la fertilité et par conséquent de moduler la densité de tiges à désigner en sortie de compression, conformément aux connaissances sur les potentialités.
Bénéfice : réduction du temps d’observation, dépressage optimisé pour la production maximale de bois de qualité.
Sortie de compression
Un inventaire lidar cartographie finement le niveau de compétition entre les arbres d’un jeune peuplement. Les indices de compétitions accessibles sont par exemple le RDI (indice de densité relative de Reineke), la surface terrière, ou encore le taux de pénétration de la lumière sous la canopée. Cette information permet de déclencher la sortie de compression à des dates adaptées à la croissance effective du peuplement dans chaque zone.
Bénéfice : réduction des défauts du bois dus à une sortie trop hâtive ou des retards de croissance dus à une sortie trop tardive.
Travaux en traitement irrégulier
La carte de l’éclairement du sol associée à des observations ponctuelles permet de circonscrire les actions nécessaires à la régénération naturelle des essences objectif (débroussaillage, éclaircissement du sous-étage, …) et aux plantations d’appoint.
Bénéfice : réduction du temps d’observation, allocation des investissements aux actions les plus urgentes, organisation des travaux facilitée.
Éclaircie
La carte des hauteurs d’un peuplement régulier permet d’évaluer la fertilité et par conséquent de moduler le taux d’éclaircie.
Bénéfice : réduction du temps d’observation, maximisation de la production sans risque sur la qualité.
Récolte en traitement irrégulier
La carte des structures de peuplement (PB/BM/GB/TGB) peut se traduire en écart à la structure cible. Elle permet de prioriser les zones de prélèvement dans chaque classe de diamètre, ou de moduler les taux de prélèvement par classe.
Bénéfice : gain de temps en martelage, amélioration de l’irrégularité dans certains cas.
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Plus sur les enjeux économiques.
Mise en œuvre de l’inventaire par lidar et placettes
Processus
- Cadrage de l’inventaire : délai, emprise, précision, mode de mise à disposition.
- Recherche des opportunités de mutualisation auprès d’autres gestionnaires.
- Devis et commande.
- Mise en place de la base de données, du suivi de projet, de l’articulation entre les intervenants.
- Acquisition et traitement des données lidar et sur placettes.
- Production et mise à disposition des cartes, du rapport et des documents de traçabilité.
- Ultérieurement : établissement des cartes dérivées supplémentaires en fonction des besoins qui apparaissent.
- Éventuellement : actualisation de l’inventaire à partir de nouvelles mesures de terrain.
Les cartes obtenues par un inventaire lidar.
Coût
Les frais fixes sont souvent prépondérants. Ils sont liés à l’acquisition des données lidar et à leur traitement, aux mesures dendrométriques, à la gestion du projet. Ils dépendent notamment de la localisation du projet et de la complexité des peuplements. Une fragmentation de la zone d’étude en secteurs disjoints influe peu sur le coût, dans la mesure où ils sont distants de moins de 100 km les uns des autres.
La part variable du coût dépend principalement de l’étendue de la surface étudiée.
Dans la pratique il faut couvrir plusieurs centaines d’hectares simultanément pour envisager ce type d’inventaire.
Le coût à l’hectare est alors inférieur à celui d’un inventaire en plein, généralement compris entre celui d’un inventaire typologique et celui d’un inventaire statistique.