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Système LiDAR terrestre et surveillance des forêts

Les systèmes LiDAR terrestres ou au sol sont utilisés pour des applications à courte portée et exigeant un degré de précision très élevé. Ils produisent des images tridimensionnelles s’apparentant à celles que fournissent les systèmes LiDAR aériens, mais les objets sont cartographiés au moyen d’un laser à partir du sol, à des distances allant de 1 à 100 mètres, plutôt qu’à partir d’un avion, ce qui permet d’obtenir des résultats avec une précision de quelques millimètres ou centimètres.

Exemple d’un balayage exécuté à l’aide de la technologie LiDAR terrestre (TLiDAR) dans une forêt de Terre-Neuve.

Exemple d’un balayage exécuté à l’aide de la technologie LiDAR terrestre (TLiDAR) dans une forêt de Terre-Neuve.

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Les systèmes LiDAR au sol peuvent être dynamiques (montés sur un véhicule en mouvement) ou statiques (montés sur une plateforme fixe, comme un trépied ou un mât). Ils peuvent aussi pivoter horizontalement sur 360 degrés et faire des balayages verticaux, en plus de produire des « instantanés » hémisphériques de leur environnement.

L-Architect : Utilisation de la technologie LiDAR terrestre pour l’amélioration de l’exactitude des inventaires forestiers

Les chercheurs du Centre canadien sur la fibre de bois se servent de la technologie LiDAR terrestre (TLiDAR) pour produire des représentations tridimensionnelles d’arbres.

Une des principales difficultés associées à l’utilisation de la technologie TLiDAR dans les environnements forestiers naturels, c’est que les objets qui se trouvent derrière le premier objet rencontré par les impulsions laser sont souvent occlus ou cachés de la vue et donc non détectés. Afin d’atténuer l’effet d’occlusion, les balayages TLiDAR sont effectués depuis plusieurs points de vue autour de chaque arbre.

Balayages superposés d’un sapin baumier et de sa représentation 3D construite avec le modèle L-Architect

Balayages superposés d’un sapin baumier et de sa représentation 3D construite avec le modèle L-Architect

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Les échos TLiDAR varient en intensité, tout dépendant de la structure végétale rencontrée par les signaux, ce qui permet jusqu'à un certain point de séparer les différentes composantes végétales (tige, branches, feuillage). Cela permet d’utiliser les échos produits par les parties ligneuses dans les zones balayées pour générer un squelette (c.-à-d. la forme du tronc et des branches principales) des arbres. Les échos du feuillage servent à ajouter des branches plus fines au squelette initial de l'arbre. Enfin, on utilise un modèle de disponibilité de la lumière pour répartir le feuillage additionnel à l’intérieur du houppier de l’arbre. On obtient ainsi un ensemble de modèles numériques d'arbres qui ressemblent étroitement aux arbres numérisés.

Le Centre canadien sur la fibre de bois a élaboré un modèle architectural, appelé L‑Architect, pour transposer les données LIDAR à l’architecture des arbres. Il a été conçu pour la synthèse et la quantification de la répartition spatiale de l’arbre, à partir des nuages de points LiDAR. Le principal atout du modèle est sa capacité de générer des architectures d'arbre plausibles, même lorsque les balayages sont effectués dans des conditions moins qu'idéales (p. ex., occlusions et vent).

On a récemment étendu les capacités de L-Architect au-delà de la simple cartographie d’arbres individuels. En effet, il permet désormais la reconstitution de parcelles de forêts, l’ensemble des caractéristiques structurelles d’une forêt étant reproduites de façon très précise.

Placette d’échantillonnage permanente (PEP) de sapins baumiers reconstituée à l’aide de L-Architect et de données d’inventaire forestier.

Placette d’échantillonnage permanente (PEP) de sapins baumiers reconstituée à l’aide de L-Architect et de données d’inventaire forestier.

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Les données obtenues à l'aide de L-Architect dépassent de beaucoup les données sur la structure 3D pouvant être extraites par la technologie actuelle de la télédétection, et représentent une amélioration importante par rapport aux mesures obtenues à partir des placettes au sol par des inventaires classiques. Le modèle L-Architect, lorsqu’il est utilisé conjointement avec d’autres outils d’inventaire, y compris la technologie LiDAR aérienne, pourrait améliorer de façon significative la qualité des données pouvant être recueillies lors d’un inventaire forestier. Ainsi, il sera possible d’améliorer la planification des ressources forestières partout au Canada dans le but de les exploiter de façon optimale.

Personne-ressource du Service canadien des forêts

Jean-François Côté, Chercheur scientifique, inventaire forestier

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