En tant que partie intégrante de notre écosystème, les forêts sont inestimables à bien des égards. Elles offrent non seulement un habitat à une multitude d'espèces sauvages, mais jouent également un rôle crucial dans la séquestration du carbone, la purification de l'eau et la stabilisation des sols. Depuis des siècles, les forestiers s'aventurent au cœur des bois et documentent méticuleusement les merveilles de la forêt. Leurs efforts pour étudier et comprendre ces écosystèmes complexes continuent d'évoluer à mesure que de nouvelles technologies deviennent disponibles. Plus nous en savons, mieux nous pouvons gérer et préserver nos forêts.

La détection et télémétrie par ondes lumineuses (LiDAR) est utilisée depuis des décennies pour étudier l'écologie et la gestion des forêts. Cette technologie fournit des informations tridimensionnelles à haute résolution sur la structure forestière, permettant aux chercheurs de mesurer la hauteur des arbres, la densité du couvert forestier et la couverture du sol avec une précision remarquable. En exploitant la puissance du LiDAR, les chercheurs peuvent générer des modèles numériques de terrain précis, évaluer la santé des forêts, estimer la biomasse et la séquestration du carbone, et élaborer des stratégies de gestion durable des forêts.

Cette étude de cas met en lumière un groupe de forestiers qui souhaitent explorer l'impact multidimensionnel de l'utilisation de la technologie LiDAR dans la recherche forestière. En suivant leurs traces, nous découvrirons comment les technologies LiDAR ont transformé leur manière d'observer les forêts.

Relier les points LiDAR – Une question de goût

Des étendues de forêts luxuriantes s'étendent le long de la côte Ouest des États-Unis, incarnant un écosystème diversifié à la fois complexe et fascinant. Niché dans la riche végétation d'espèces d'arbres indigènes, notamment les pins ponderosa de la vallée de Willamette, les chênes blancs et les bosquets d'érables circinés couverts de mousse, se trouve l'État de l'Oregon. Au cœur de cette splendeur naturelle, une équipe pionnière de forestiers et de chercheurs de l'Université d'État de l'Oregon applique une technologie de pointe à l'étude des forêts. Bogdan Strimbu, professeur associé en ingénierie forestière, ressources et gestion, est l'un des premiers à avoir adopté la technologie LiDAR dans la recherche forestière.

Biométricien de formation, le professeur Strimbu mène des recherches sur l'inventaire forestier et la modélisation de la croissance. Le LiDAR n'a pas été pour lui un coup de foudre. Il lui a fallu du temps et de la patience, ainsi que beaucoup de réflexion, pour percevoir la beauté des données LiDAR, qui n'est peut-être pas évidente pour tout le monde. Mais finalement, la richesse des données LiDAR est devenue un outil indispensable pour le professeur Strimbu, qui n'a jamais regardé en arrière. Le professeur Strimbu se souvient : "On commence à voir des motifs quand les autres n'en voient pas... J'étais fasciné par la transition de l'ancienne photogrammétrie à la nouvelle photogrammétrie, puis de la photogrammétrie au nuage de points... Si la photogrammétrie permet de faire autant de choses formidables, pourquoi ne pas revenir aux capteurs actifs comme le LiDAR ? C'est ainsi que je suis devenu passionné par le LiDAR."

Boussoles, cartes, rubans de mesure forestiers et maintenant, instantanés 3D

Autrefois, l'inventaire de forêts immenses demandait beaucoup de travail. Des équipes de forestiers parcouraient le terrain pour tout mesurer manuellement. « Traditionnellement, l'inventaire forestier consistait à parcourir et à arpenter le terrain pour mesurer les diamètres et les hauteurs », a expliqué le professeur Strimbu. Une équipe de deux personnes ne pouvait couvrir qu'une distance et une superficie limitées en une journée, et il y avait encore beaucoup à améliorer.

Le LiDAR accélère considérablement ce processus. Un seul opérateur peut couvrir une superficie nettement plus grande en une fraction du temps. La capacité du LiDAR à fournir un recensement complet de la forêt, en capturant les détails de chaque arbre, de la cime imposante aux jeunes plants, change totalement la donne pour la gestion forestière.

Les instantanés 3D décrivent bien mieux la forêt que des données unidimensionnelles acquises manuellement et assorties d'un seul intervalle de confiance. « C'est littéralement comme une image 3D de l'apparence de la forêt à un moment donné », a déclaré le professeur. Cette mine de données facilite non seulement la prise de décisions actuelles, mais constitue également une ressource précieuse pour les recherches et analyses futures.

Catalyser le progrès : le soutien de FJD Trion transforme la recherche

Une fois convaincu de la valeur des données LiDAR, le professeur Strimbu s'est préoccupé de leur qualité et de leur accessibilité. Fort de son expérience avec des capteurs de différents fabricants, le professeur Strimbu exigeait des standards élevés en matière de qualité des données, de fiabilité du service et d'assistance continue. Si chaque marque de capteur présentait ses propres avantages et inconvénients, la réactivité et la fiabilité des services d'assistance se sont révélées être des critères primordiaux.

« L'aide que j'ai reçue de FJD Trion est extrêmement bonne, et les réponses arrivent généralement sous 24 heures », a souligné le professeur. Il est important pour le professeur et son équipe de recevoir rapidement des informations et une assistance qui permettent de résoudre de vrais problèmes. Les chercheurs peuvent ainsi se concentrer sur l'exploitation des données et économiser des heures, voire des jours, lors de leur collecte et de leur analyse. Si la réactivité est essentielle, la véritable valeur réside dans les solutions concrètes. Après tout, l'équipe a besoin de conseils pratiques pouvant être mis en œuvre, et pas seulement de réponses rapides. « (FJD Trion fournit) des solutions utiles, et non des solutions qui [nous demandent de] payer 10 000 dollars supplémentaires, ni ce genre de réponses qui ne sont en réalité pas des solutions... Si tout était comme avec FJD Trion, tout serait parfait. »  

Dennis Chung, ingénieur de projet chez FJD Trion, présentant la nouvelle fonction forestière du modèle FJD Trion à l'équipe de l'OSU.  

Au-delà du faisceau : le LiDAR à l'aube de l'intégration de l'information

À mesure que le LiDAR gagne en maturité, il devrait fournir des informations encore plus complètes sur les écosystèmes forestiers. Le professeur Strimbu voit le LiDAR passer d'une technologie autonome à une source de données essentielle pour composer des mégadonnées.

Selon le professeur, une amélioration concrète de l'utilisation du LiDAR dans la recherche forestière consiste à combiner les données aériennes et celles au niveau du sol. « Ce que je vois se profiler, c'est la fusion des deux descripteurs de la forêt, l'un provenant du dessous et l'autre du dessus de la canopée... Pour étudier une forêt et de vastes zones, je pense que l'étape suivante consiste à travailler avec un LiDAR terrestre et à rendre le recalage des nuages de points parfaitement fluide. »

Au-delà de l'intégration des données, le professeur Strimbu envisage le LiDAR comme la pierre angulaire de l'analyse des mégadonnées en foresterie. « Une autre voie que pourrait suivre le LiDAR, à mon avis, serait de s'orienter davantage vers les grands volumes de données, en combinant plusieurs sources et en fusionnant le LiDAR avec d'autres sources de télédétection. Par exemple, on pourrait utiliser différents schémas de couleurs pour colorer les points en fonction de diverses fréquences qui ne font pas partie des pratiques courantes actuelles. »

Grâce à sa description complète de la forêt, les données LiDAR peuvent servir de base à l'intégration d'autres sources de télédétection, telles que les images satellitaires. Cette fusion de données permettrait aux chercheurs d'obtenir une vision plus complète de la santé et de la composition des forêts. Imaginez pouvoir analyser non seulement la structure de la canopée issue du LiDAR, mais aussi superposer des informations sur les variations de la santé des végétaux ou les infestations potentielles dérivées d'images satellitaires, le tout au sein d'un ensemble de données unique et puissant.

Comme le formule éloquemment le professeur Strimbu : « Le LiDAR va capturer aujourd'hui pour l'avenir. »

En savoir plus sur le scanner LiDAR FJD Trion P2 ici.

En savoir plus sur le scanner LiDAR 3D FJD Trion S2 ici.

En savoir plus sur le logiciel de traitement des nuages de points FJD Trion Model ici.