Publications du Service canadien des forêts

A fine-scale architectural model of trees to enhance LiDAR-derived measurements of forest canopy structure. 2012. Côté, J.-F.; Fournier, R.A.; Frazer, G.W., Niemann, K.O. Agricultural and Forest Meteorology 166-167: 72-85.

Année : 2012

Disponible au : Centre de foresterie de l'Atlantique

Numéro de catalogue : 34434

La langue : Anglais

Disponibilité : PDF (demande par courriel)

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Résumé

La structure du couvert forestier consiste en une répartition spatiale complexe de feuillages, de branches et de troncs d’arbre. On s’intéresse de près à sa mesure, car cette structure influe sur un vaste éventail de processus biophysiques et écologiques. La technique de détection et télémétrie par ondes lumineuses (lidar, de l’anglais light detection and ranging), au moyen d’appareils au sol ou aéroportés, a été utilisée pour évaluer la structure du couvert et estimer les attributs de la végétation. Si le lidar s’est révélé efficace pour cartographier le couvert forestier, sa capacité d’en sonder tous les éléments est limitée par l’occlusion du signal qui se produit lorsque de multiples objets se trouvent entre le capteur et la cible. Il est possible de remédier en partie à cette déficience en rapprochant les modèles tridimensionnels à échelle fine de l’architecture du couvert avec les nuages de points obtenus par lidars terrestres et aéroportés. Nous proposons une méthode qui atténue l’effet d’occlusion créée par la présence d’objets et qui permet d’obtenir une description détaillée en trois dimensions de la structure au moyen d’un lidar aéroporté de faibles dimensions. Notre démarche consiste à reconstituer les peuplements forestiers dont les tiges ont été cartographiées en nous servant des catalogues d’arbres obtenus par lidar terrestre, au moyen d’un modèle appelé L-Architect (qui relie les données lidar à l’architecture de la végétation). L Architect a été élaboré pour joindre les balayages de lidar terrestre aux attributs structuraux à l’échelle de l’arbre qui reproduisent la structure des branches et la répartition du feuillage d’un arbre selon les informations réunies à partir de données dendrométriques détaillées. Notre étude a poussé plus loin les possibilités de L-Architect de reconstituer les arbres pour modéliser la structure d’un peuplement. Nous avons évalué la méthode en comparant les profils verticaux de la masse volumique des matériaux d’un peuplement forestier calculés par balayages de lidar terrestre avec le modèle de couvert donné par L Architect, et avons obtenu un coefficient de corrélation de Pearson de 0,95. La plupart des structures d’arbre ont été reproduites avec grande exactitude, l’écart relatif se situant à <10 % pour le diamètre à hauteur de poitrine (DHP) et la surface foliaire totale. L’emploi des données de lidar aéroporté avec L Architect a permis de quantifier l’effet d’une occlusion importante sur les données non traitées. Nous avons obtenu des corrélations moyennes entre les ensembles de données de lidar aéroporté et les profils issus de L-Architect de 0,84 et 0,43 pour, respectivement, la répartition verticale et la répartition horizontale des matériaux. Nous montrons comment L-Architect peut être employé pour établir des cartes tridimensionnelles précises des éléments de peuplement à partir des données lidar.