Estimation du volume de bois exploitable en montagne par scanner laser aéroporté (LiDAR) SIG 2009 1 er oct N. Clouet et JM. Monnet jean-matthieu.monnet@cemagref.fr 04 76 76 28 06
Plan Contexte Cemagref Enjeux forestiers Scanner laser aéroporté Méthodologie développée Identification des arbres Estimation de leurs caractéristiques individuelles Détermination des zones exploitables Perspectives N 2
Le Cemagref «Institut de recherche finalisée pour la gestion durable des eaux et des territoires» L'eau et les déchets, Systèmes aquatiques, Le monde rural, Risques, L'agriculture et l'agroalimentaire EPST -1350 personnes dont 950 permanents 9 centres Cemagref Grenoble 100 personnes Erosion Torrentielle, Neige et Avalanches Développement des Territoires Montagnards Ecosystèmes Montagnards N 3
Le scanner laser aéroporté Principe du scanner laser (petite empreinte) Télédétection active par mesure du temps de vol d une impulsion laser N 4
Le scanner laser aéroporté Calcul des coordonnées Tangage Roulis Z Y Scanner Angle, distance lacet Centrale inertielle Attitude de l avion X GPS Position de l avion Coordonnées des réflecteurs WGS84 N 5
Exemple de nuage de points Maison (Veyrier-du-Lac, 74) N 6
Exemple de nuage de points Transect en forêt (Rivier d Allemont, 38) N 7
Une évolution rapide Progrès de la technologie LiDAR Fréquence du scanner et coût d acquisition Nombre de prestataires Intérêt forestier identifié depuis 2000 Méthode d estimation des paramètres forestiers Evaluation de l exploitabilité de la ressource Utilisation en gestion commerciale dans les pays Scandinaves dès 2005 N 8
Enjeux forestiers Matière première renouvelable Près de 30 % de la surface française Superficie en augmentation Objectifs ambitieux de mobilisation + 21 Mm 3 à moyen terme Problème de localisation et accessibilité N 9
Principales méthodes d inventaire forestier Inventaire en plein Mesure de caractéristiques individuelles de tous les arbres (essence, diamètre, éventuellement hauteur) Information locale très précise Coût élevé Inventaire statistique Estimation de paramètres du peuplement (nombre de tige, surface terrière à l hectare, hauteur dominante) sur des points de sondage disposés sur une grille régulière Information peu exploitable au niveau de l unité de gestion N 10
Méthodologie proposée Création d un raster «hauteur du couvert végétal» Identification des sommets Calcul des caractéristiques des arbres Analyse des zones exploitables N 11
Zone d étude : vallée de Chamonix Levé LIDAR automne 2008, ~100 km 2 densité moyenne de points : 1-3/m 2 Forêt Principalement futaie irrégulière épicéa Deux placettes inventoriées de 50x50 m 2 N 12
Levé LiDAR : aperçu ombré du MNT et MNS N 13
Identification des arbres (raster 80x80) MNT : interpolation des points sol MNS : plus haut point par pixel N 14
Identification des arbres (raster 80x80m) Modèle Numérique de Canopée = MNS MNT Maxima locaux du MNC N 15
Identification des arbres Modalité optimale de sélection des maxima Recherche par grille de paramètres Compromis taux de détection / taux de faux positifs sur la zone test N 16
Relation allométrique Placette inventoriée 50x50 m² 125 arbres mesurés: Positions, hauteurs, diamètres diamètre = X exp Y hauteur N 17
Volume calculé Application de tarifs de cubage Tarif de Schaeffer rapide V ( D) V45 = D 0.14 ( D 0.05) ( 0.10) V(D) : volume pour la classe de diamètre D V45 : volume de l arbre de diamètre 45 D: diamètre de l arbre à cuber Volume individuel de chaque arbre N 18
Couplage avec le SIG Couche SIG comprenant: Coordonnées planimétriques Hauteur Diamètre Volume Pour chaque arbre identifié N 19
Applications Cartes de répartition des volumes Données pour les gestionnaires: Volumes mobilisables sur un chantier d exploitation Aide à l implantation de lignes de câbles a priori N 20
Application : estimation de volume N 21
Application : estimation de volume N 22
Application : estimation de volume Bleu: zone basse Noir: chablis orange: couloir avalanche Vert: zone haute N 23
Application : estimation de volume Données ONF: Volumes martelés : 950 m 3 sur écorce (Tarif Algan 8) Données issues du Lidar : Volumes sur pied (m 3 ): Vol. calculé longueur 50% 60% zone basse 713 267 356.5 427.8 zone chablis 173 250 86.5 103.8 couloir avalanche 129 160 64.5 77.4 zone haute 727 345 363.5 436.2 total 1742 1022 871 1045.2 N 24
Application : implantation d une ligne de câble 1120m de câble, 350m rentables 1037m 3 estimés N 25
Application : implantation d une ligne de câble Ligne présumée (rouge) Ligne décalée (violet) Volume calculé sur pied 1037 m 3 1701 m 3 N 26
Perspectives Améliorer la détection du sous étage N 27
Perspectives Améliorer la détection du sous étage Couplage de la localisation de la ressource avec la cartographie de l accessibilité Projet Cartuvi Automatiser le positionnement des lignes de câble N 28