LOGICIEL DE SIMULATION DE PAYSAGES EN FORÊT FEUILLUE ET MÉLANGÉE

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1 LOGICIEL DE SIMULATION DE PAYSAGES EN FORÊT FEUILLUE ET MÉLANGÉE Présenté au Centre de service aux réseaux d entreprises du secteur forestier (CSRE-Forêt) AOÛT 2004

2 REMERCIEMENTS Ce projet a été réalisé avec le soutien financier du Centre de service aux réseaux d entreprises du secteur forestier (CSRE-forêt) des Laurentides. Nous tenons à remercier tous les intervenants qui ont participé de près ou de loin à sa réalisation ; plus particulièrement Marilyn Carrier (Fédération des pourvoiries du Québec (FPQ)) pour le traitement des images d arbres, Anick Paquin (FPQ) pour la création de certains écosystèmes et l aide à la préparation du rapport ainsi que Michel Lagacé (Coopérative forestière des Hautes-Laurentides CFHL), pour l aide apportée lors de la prise des photos sur le terrain. i

3 ÉQUIPE Rédaction : Martin Plante, ing.f., M.Sc. (FPQ) Création des écosystèmes : Martin Plante, ing.f., M.Sc. (FPQ) Anick Paquin, tech. géomatique (FPQ) Traitement des images : Marilyn Carrier, stagiaire en géomatique (FPQ) Support à la prise de photo : Michel Lagacé, tech. for. (CFHL) Correction du texte : Révision du texte : Oriane Bella Rambaud (FPQ) Jonathan Leblond (FPQ) ii

4 TABLE DES MATIÈRES Introduction Travaux antérieurs World Construction Set Objectifs Élaborer une bibliothèque de photographies représentatives de la forêt feuillue5 2.2 Développer des écosystèmes retrouvés en forêt feuillue et mélangée Élaborer des représentations fidèles des traitements sylvicoles pratiqués en forêt feuillue et mélangée...5 Conclusion...6 Références...7 LISTE DES FIGURES Figure 1. Exemple d'une planification de coupe et de la simulation de paysages correspondante...1 Figure 2. Modèle numérique de terrain représenté dans WCS...3 Figure 3. Ajout d'une forme de chemin au modèle numérique de terrain...3 Figure 4. Ajout des peuplements forestiers au terrain....4 Figure 5. Comparaison entre la simulation de paysages et la photo prise sur le terrain..4 LISTE DES ANNEXES Annexe 1 Banque d images Annexe 2 Écosystèmes Annexe 3 Traitements sylvicoles ii i

5 INTRODUCTION Les logiciels de simulation de paysages sont utilisés depuis quelques années dans des secteurs d activités très variés. En foresterie, la simulation de paysages a été privilégiée à plusieurs reprises afin de favoriser le dialogue entre les intervenants forestiers et les autres personnes qui pouvaient être affectées par les coupes forestières réalisées sur un territoire donné. Dans la plupart des cas, l utilisation de la simulation de paysages permet de mieux vulgariser les termes utilisés par les forestiers et ainsi encourager un meilleur dialogue avec les autres intervenants présents sur le territoire (pourvoiries, villégiateurs, etc.). Cet outil permet aussi d adresser deux éléments importants pour les utilisateurs du milieu forestier : (1) l apparence dans l acceptabilité sociale des opérations forestières et (2) les craintes liées à des coupes forestières donc on ne connaît pas le résultat. Un des avantages principaux de la simulation de paysages dans ce contexte d application est de produire une représentation d un paysage avant et après une intervention forestière planifiée. On peut ainsi vérifier si la planification proposée correspond aux attentes des autres utilisateurs du territoire. Ainsi, on ne regarde plus une carte, mais une image qui montre le paysage tel qu il pourra être vu sur le terrain après la réalisation des travaux (figure 1). Figure 1. Exemple d'une planification de coupe et de la simulation de paysages correspondante. Une première phase a été réalisée en 2003 avec la Compagnie Kruger Scierie Parent dans le cadre du Programme de mise en valeur des ressources du milieu forestier (Volet 1) du Ministère des Ressources naturelles du Québec. Ce projet a permis de créer une banque d images et d écosystèmes représentatifs de la forêt résineuse. Le projet actuel représente une suite dans laquelle on étend la zone d application à la forêt feuillue et mixte. En terme concret, le projet a pour but d adapter la banque d images et d écosystèmes actuelle pour permettre l utilisation de WCS en forêt feuillue et mixte. Le rapport reprend les objectifs proposés lors du dépôt de la demande de subvention. Il présente aussi la banque d images créée et les écosystèmes développés durant le pro- 1

6 jet. Comme le produit livrable comprend aussi la banque d images et les écosystèmes développés pour la forêt boréale, ceux-ci sont présentés en annexe. 1 TRAVAUX ANTÉRIEURS 1 Au Québec, les travaux sur l analyse de paysages ont été relativement peu nombreux jusqu à présent, contrairement à d autres provinces canadiennes comme la Colombie- Britannique, où l analyse de paysages fait partie du processus d aménagement forestier. Ce gouvernement provincial a d ailleurs publié dans les années 90 le «Forest Landscape Handbook» et le «Visual Landscape Design Training Manual» afin de prendre en compte l aspect visuel des paysages forestiers et de mieux harmoniser les travaux forestiers avec les préoccupations liées aux paysages. Ici, les travaux de Pâquet (1996) ont permis d établir des recommandations à considérer selon la distance entre les points de vue et les opérations forestières. L auteur a ainsi divisé l environnement visible en 4 zones qui sont : - l environnement immédiat (0 à 60 m) ; - les zones d avant-plan (60 à 500 m) ; - les zones de moyen-plan (500m à 3 km) ; - et les zones d arrière-plan (plus de 3 km). Des recommandations sont présentées pour chaque zone en ce qui a trait aux coupes à blanc, à la remise en production, aux travaux d éclaircie et aux zones particulièrement vulnérables. Ces commentaires peuvent toutefois sembler trop généraux dans certains cas et mal se substituer à une évaluation visuelle de l aspect qu aura un aménagement une fois terminé. Ces dernières années, au département de géomatique de l Université Laval, trois projets de maîtrise ont porté sur l analyse de paysages, mais cette fois dans une optique de visualisation à l aide d un support informatique (Alzial 2000 ; Lebrun 1998 ; Taylhardat 1996). Ces travaux ont aussi amélioré la compréhension technique des défis et des opportunités en analyse de paysages offerts par l informatique. Depuis, l analyse de paysages ne s est pas encore généralisée à l ensemble du Québec, et ce, malgré les avancées technologiques et le raffinement des connaissances dans ce domaine. Il semble donc qu il existe présentement un réel besoin de développement d outils informatiques qui permettront de réaliser des analyses de paysages fidèles à la réalité et faciles d utilisation. On note cependant un intérêt croissant pour ce genre de technologies et certaines régions du Québec se dotent de plus en plus des outils nécessaires à l intégration de la dimension du paysage dans l aménagement forestier. 1 Cette section reprend essentiellement les mêmes propos que ceux du rapport Logiciel de simulation visuelle des paysages forestiers volet 1 rédigé en

7 1.1 World Construction Set 6.0 Le logiciel World Construction Set 6.0 (WCS) de la compagnie 3D NATURE est un des logiciels de modélisation et de visualisation de paysages présentement utilisés en foresterie. Le logiciel permet d importer un modèle numérique d élévation ou d en créer un à partir de points de contrôle ou de lignes de topographie. Par la suite, il est possible d établir des liens entre une couverture de données vectorielles (chemins, polygones forestiers, hydrographie, etc.) afin de reproduire divers éléments ou écosystèmes sur le modèle numérique d élévation (figures 2, 3, 4 et 5). Figure 2. Modèle numérique de terrain représenté dans WCS. Figure 3. Ajout d'une forme de chemin au modèle numérique de terrain. 3

8 Document préliminaire Figure 4. Ajout des peuplements forestiers au terrain. Figure 5. Comparaison entre la simulation de paysages et la photo prise sur le terrain. 2 OBJECTIFS Les objectifs du projet de logiciel de simulation de paysages en forêt feuillue et mélangée s énoncent comme suit : 1. élaborer une bibliothèque de photographies représentatives de la forêt feuillue ; 2. développer des écosystèmes retrouvés en forêt feuillue et mélangée ; 3. élaborer des représentations fidèles des traitements sylvicoles pratiqués en forêt feuillue et mélangée. Cette section dresse un portrait des objectifs fixés en début de projet. 4

9 2.1 Élaborer une bibliothèque de photographies représentatives de la forêt feuillue Plusieurs images d arbres ont été captées, numérisées, traitées et intégrées au logiciel WCS. La banque d images pour la forêt feuillue et mixte comprend maintenant des images des essences suivantes : sapin, épinette, pin gris, pin blanc, bouleau à papier, bouleau jaune, érable à sucre et peuplier faux-tremble. La forêt feuillue ou mixte comporte un plus grand nombre d essences que celles numérisées, mais les images contenues dans la banque permettent de représenter la majorité des écosystèmes qui peuvent être distingués sur les images. Des images de feuillus sans feuilles ont aussi été ajoutées afin de permettre la simulation dans des conditions hivernales. Les images d arbres contenues dans la banque sont présentées à l annexe 1 de ce document. Comme certaines des images déjà utilisées avant le début de ce projet se retrouvent dans certains des écosystèmes et des traitements sylvicoles produits, toutes les images de la banque d images sont présentées. Il en va de même pour les écosystèmes et pour les traitements sylvicoles. 2.2 Développer des écosystèmes retrouvés en forêt feuillue et mélangée La modélisation d écosystèmes avec WCS peut inclure un nombre important de paramètres. Ainsi, on est en mesure de choisir comment s agenceront les diverses essences qui seront représentées par un nombre plus ou moins grand d images. Il est aussi possible de déterminer une hauteur et une densité générale pour un peuplement, mais aussi les hauteurs et les densités spécifiques des différentes images incluses dans l écosystème. Comme les possibilités sont énormes, des écosystèmes généraux ont été créés dans ce projet. Ces écosystèmes incluent l agencement des diverses essences qui les composent, mais doivent être adaptés en ce qui concerne la hauteur et la densité des tiges de l écosystème. Étant donné la grande diversité de peuplements possiblement représentés, on verra à généraliser le feuillet écoforestier de façon à conserver une représentation adéquate des peuplements forestiers tout en maintenant les écosystèmes utilisés dans WCS à un nombre raisonnable. En effet, la généralisation des appellations contenues dans un feuillet écoforestier en un nombre restreint d écosystèmes facilite grandement la production des simulations. De plus, les subtilités d un trop grand nombre d écosystèmes ne sont pas nécessairement visibles sur les images créées. Des images des écosystèmes développés sont présentées à l annexe 2 de ce document. La liste de ces écosystèmes n est pas exhaustive, mais présente un bon compromis entre le réalisme des simulations générées et la facilité de production des simulations. 2.3 Élaborer des représentations fidèles des traitements sylvicoles pratiqués en forêt feuillue et mélangée Un des buts de la simulation de paysages est de présenter l état de la forêt avant et après une intervention forestière. Au cours du premier projet, la quasi totalité des inter- 5

10 ventions étaient des coupes avec protection de la régénération et des sols (CPRS) ou des coupes mosaïques (CMO) qui ne sont en fait qu une répartition particulière des CPRS dans le temps et l espace. Dans ce projet, la gamme des traitements sylvicoles a été élargie pour permettre de simuler des coupes de jardinage et autres types de coupes partielles et des coupes telles que celles pratiquées pour les Atikameks. Outre ces interventions qui sont plutôt caractéristiques de la forêt feuillue et mixte, d autres traitements ont aussi été ajoutés à la banque des traitements sylvicoles. Des CPRS ont été réalisées afin de présenter un éventail plus grand de l aspect que peut prendre ce traitement. Des traitements comme l éclaircie précommerciale la CPPTM et la CPHRS ont aussi été ajoutés. Il importe de mentionner que les coupes partielles ne sont pas les traitements pour lesquels l impact sur le paysage est important. Dans plusieurs cas, il est même difficile d identifier ce type de coupe dès qu on se situe à une distance de quelques mètres. L apport de la simulation de paysages en tant qu outil d aide à la décision est beaucoup plus grand avec les forêt mixtes ou résineuses où les pratiques sylvicoles amènent le prélèvement de la majorité du couvert dominant. CONCLUSION Le travail réalisé a permis de compléter la banque d images et les écosystèmes avec lesquels il est possible de modéliser la forêt feuillue et mixte. Étant donné l ampleur réduite du projet, les nouveaux écosystèmes réalisés n ont pas été validés sur le terrain, mais à partir de photographies lorsque ces dernières étaient disponibles. Avec une représentation des divers écosystèmes retrouvés dans les forêts du Québec, l utilisation d un outil comme WCS devient un incontournable pour aider à intégrer les paysages dans l aménagement forestier au Québec. D autres projets pourront aussi permettre de raffiner les écosystèmes afin de représenter avec une plus grande fiabilité des éléments telles les bandes riveraines qui ont un impact important sur le paysage. 6

11 RÉFÉRENCES Loi modifiant la Loi sur les forêts et d autres dispositions législatives. Gazette officielle du Québec. 133e année, no Alzial, T Amélioration de la technique de géorendu pour la géomatisation de la démarche d aménagement forestier. Mémoire de maîtrise, Département de géomatique, Faculté de Foresterie et de géomatique, Université Laval. Bell, Simon Visual landscape design manual. British Columbia. Lebrun, R Potentiel d utilisation des outils géomatiques pour l aménagement visuel des paysages forestiers. Mémoire de maîtrise, Département de géomatique, Faculté de Foresterie et de géomatique, Université Laval. Pâquet, J Aménagement visuel des paysages forestiers : un guide de mise en valeur. Taylhardat, A.V Apport des outils de simulation visuelle dans une méthode d analyse de paysages forestiers. Mémoire de maîtrise, Département de géomatique, Faculté de Foresterie et de géomatique, Université Laval. 7

12 ANNEXES 8

13 ANNEXE 1 Banque d images L annexe 1 présente les images qui composent la banque d images utilisées dans les simulations. La plupart ont été photographiées sur le terrain, numérisées et traitées selon les exigences de WCS. Certaines images ont été prises directement de la banque d images fournie avec le logiciel ou ont été reconstituées à partir d éléments de la banque (par exemple, un tronc photographié sur le terrain et une cime extraite de la banque d images). Les catégories d images choisies sont les mêmes que celles fournies avec WCS soit : Conifères Feuillus Herbe Arbustes Plantes Chicots et débris de coupe. Le nom des images se détaille de la façon suivante (dans la majorité des cas) : <essence>_<saison>_<situation dans le peuplement>_<numéro>.iff La situation dans le peuplement peut être décrite ainsi : O «overstory» U «understory» R régénération P plante S «slash» (débris) C chicot CR chicot régénération 1A

14 Conifères 2A

15 3A

16 4A

17 Feuillus 5A

18 6A

19 7A

20 «Grass» Arbustes Plantes 8A

21 Chicots et décris de coupe 9A

22 10A

23 11A

24 ANNEXE 2 Écosystèmes Les écosystèmes présentés dans cette annexe sont ceux développés dans le cadre du présent projet ainsi que ceux déjà réalisés. Tous les écosystèmes ont été générés à partir du même modèle numérique de terrain pour les fins de présentation. L ajout d un chemin permet aussi de voir l écosystème de côté. A (Agriculture) AL (Aulnaie) 12A

25 Autre (Écosystème utilisé pour les peuplements non représentés) Bj (bétulaie jaune) Bj+R (Peuplement mélangé à prédominance feuillue dont la partie feuillue est composée principalement de bouleaux jaunes (51 à 74 % de la surface terrière du peuplement)) 13A

26 Bj-R (Peuplement mélangé à prédominance feuillue dont la partie feuillue est composée principalement de bouleaux jaunes (26 à 50 % de la surface terrière du peuplement)) BR (Brûlis avec régénération en sous étage) DH (Dénudé humide) 14A

27 DS_01 (dénudé sec) DS_02 (Dénudé sec) EE (Pessière noire) 15A

28 Pessière à cladonie EFi (Peuplement mélangé à prédominance résineuse dominé par l épinette noire et dont la partie feuillue est composée de feuillus intolérants) EPg (Peuplement résineux d épinettes noires et de pins gris) 16A

29 ER (Erablière) ERBJ (Érablière à bouleau jaune) ERFi (Érablière à feuillus intolérants) 17A

30 ErR (Peuplement mélangé à prédominance feuillue composée principalement de feuillus tolérants) Fi Peuplement feuillu dominé par des feuillus intolérants) FiPb (Peuplement mélangé à prédominance feuillue composée principalement de feuillus intolérants et dont les pins blancs occupent plus de 25 % de la surface terrière) 18A

31 FiR (Peuplement mélangé à prédominance feuillue composée principalement de feuillus intolérants) FtPb (Peuplement mélangé à prédominance feuillue composée principalement de feuillus tolérants et dont les pins blancs occupent plus de 25 % de la surface terrière) GR (Gravière) 19A

32 ILE (Écosystème générique pour représenter la végétation des îles qui ne sont souvent pas photointerprétées) LTE (Ligne à haute tension) PbBj (Peuplement mélangé à prédominance résineuse dont la partie feuillue est composée principalement de bouleaux jaunes et dont les pins blancs occupent plus de 25 % de la surface terrière) 20A

33 PbFi (Peuplement mélangé à prédominance résineuse dont la partie feuillue est composée principalement de feuillus intolérants et dont les pins blancs occupent plus de 25 % de la surface terrière) PgE (Pinède grise à épinette) PgFi (Pinède grise à feuillus intolérants) 21A

34 PGPG (Pinède grise) RBj (Peuplement mélangé à dominance résineuse dont la partie feuillue est composée principalement de bouleaux jaunes) Rfi (Peuplement mélangé à prédominance résineuse dont la partie feuillue est composée principalement de feuillus intolérants) 22A

35 RFt (Peuplement mélangé à prédominance résineuse dont la partie feuillue est composée principalement de feuillus tolérants) 23A

36 ANNEXE 3 Traitements sylvicoles Comme son nom l indique, la catégorie traitements sylvicoles regroupent les traitements sylvicoles, mais aussi les écosystèmes issus de ces traitements comme la régénération. Andain Coupe par bande (le peuplement d origine est à copier dans les bande résiduelles - zones de couleur grise) 24A

37 Coupe «Atikamek» Coupe «Atikamek» (vue d un sentier de débardage) Coupe forêt mixte 25A

38 CTR (Coupe par trouée CFHL) (Coupe avec des trouées d environ 20 mètres de diamètres) CPHRS (Coupe avec protection de la haute régénération et des sols) CPPTM (Coupe avec protection des petites tiges marchandes) 26A

39 CPPTM (vue d un sentier de débardage) CPRS_01 (Coupe avec protection de la régénération et des sols) CPRS_02 (Coupe avec protection de la régénération et des sols) 27A

40 CPRS_03 (Coupe avec protection de la régénération et des sols) CT_10 (Parterre de coupe âgé d une dizaine d années) CT_30 (Parterre de coupe âgé d une trentaine d années) 28A

41 Jardinage par pieds d arbres Jardinage par pieds d arbres (vue d un sentier de débardage) PIG (Plantation de pins gris) 29A

42 PLN (Plantation d épinettes) PRÉCOM (Éclaircie précommerciale) REGEN (Régénération naturelle) 30A

43 31A