Identification des espèces

Contexte général

L'attribution du type de couvert forestier et l'identification des espèces sont des aspects importants pour les gestionnaires de conservation des forêts et pour les compagnies forestières intéressées à leur inventaire. L'attribution du type de couvert peut consister en une cartographie de reconnaissance au-dessus de grandes surfaces, tandis que l'inventaire des espèces sont des mesures hautement détaillées du contenu et des caractéristiques des forêts (type d'arbres, hauteur, densité).

Pourquoi la télédétection?

La télédétection nous donne des moyens d'identifier et de délimiter rapidement différents types de forêts, une tâche qui serait difficile et longue avec des moyens traditionnels de levés terrestres. Des données sont disponibles à différentes échelles et résolutions pour satisfaire les demandes locales ou régionales. L'identification des espèces à grande échelle peut être faite avec des données multispectrales, des données hyperspectrales ou par photographies aériennes, tandis que le détail des types de couverts à petites échelles peut être fait par interprétation de donnée radars ou multispectrales. L'imagerie et l'extraction de l'information peuvent être intégrées à un SIG pour une analyse plus poussée ou pour présentation avec des données auxiliaires telles que les pentes, les limites de propriété ou les routes.

L'imagerie hyperspectrale permet une haute résolution spatiale tout en faisant l'acquisition des données à résolution radiométrique très fine. Ce type d'information spectrale détaillée peut être utilisé pour générer des signatures d'espèces végétales et certains stress des arbres (ex. : les infestations d'insectes). Les données hyperspectrales offrent une vue unique des couverts forestiers, une vue impossible sans la technologie de télédétection.

Exigences des données

Les exigences dépendent de l'échelle choisie pour une étude. Pour la cartographie de reconnaissance régionale, une couverture de surface modérée, avec un capteur sensible aux différents couverts forestiers (texture de la canopée, densité du feuillage, réflexion spectrale) est nécessaire. Les banques de données multitemporelles contribuent aussi à l'information phénologique qui peut aider l'interprétation en intégrant les changements saisonniers de différentes espèces.

Pour l'identification détaillée des espèces, associée à l'analyse des groupements forestiers, une haute résolution ainsi que des données multispectrales sont requises. La visualisation des images en stéréo facilite la distinction et l'évaluation de la densité, l'évaluation de la hauteur et l'identification des espèces. En général, le suivi des propriétés physiques des forêts requiert de l'information multispectrale et des données finement calibrées.

Le Canada et les autres pays

Les sources actuelles de données opérationnelles utilisées pour les applications d'attribution des types de couverts et d'identification des espèces au Canada sont la photographie aérienne et l'orthophotographie, ainsi que les données satellitaires de Landsat TM et SPOT. Les données de LANDSAT sont les plus appropriées pour exécuter les sondages de reconnaissance au niveau des forêts, tandis que la photographie aérienne et l'orthophotographie numérique sont les sources de données préférées pour l'extraction d'information locale et de groupements d'arbres. Les photos aériennes sont plus appropriées pour les données opérationnelles au niveau des groupements, incluant la distinction des espèces. Les capteurs RSO tel RADARSAT sont utiles où les couches nuageuses persistantes limitent l'utilité des capteurs optiques.

Dans les régions tropicales humides, les évaluations et les mesures sont difficiles à obtenir, car les conditions nuageuses font obstacle aux moyens de télédétection conventionnels et les terrains difficiles empêchent la reconnaissance au sol. Dans ces conditions, la fiabilité de l'acquisition des données prend plus d'importance que la résolution ou la fréquence. Un capteur actif est peut-être la seule source possible de données et sa fiabilité facilitera la régularité de la surveillance. Le radar est tout indiqué pour ce rôle et un capteur aéroporté suffit pour les exigences de haute résolution telle que la distinction du couvert. Ce type de données peut être utilisé pour une carte initiale, et les données à faible résolution pourront servir aux mises à jour de cette carte.

Étude de cas (exemple)

Section des inventaires, ministère des Forêts, Colombie Britannique, Canada

Ceci est un exemple des exigences d'opérations et procédures pour un ministère provincial impliqué dans de nombreuses applications forestières utilisant la télédétection. La Section des inventaires a la responsabilité de maintenir une base de données informatives sur l'historique, le groupement et la gestion des forêts des terres de la Couronne concernant. Ces données sont utilisées pour déterminer le volume des coupes annuelles possibles. L'inventaire est lui-même fait tous les dix ans avec des photographies aériennes à l'échelle 1:15 000, et il est mis à jour avec des images satellitaires tous les deux ans.

La Section des inventaires demande des données géocodées et avec correction de terrain. Pour la plupart des études, l'on obtient des données géocodées avec précision. Pour les projets de cartographie à grande échelle, l'on réduit les dépenses en se procurant des données géocodées systématiquement. Le traitement des données additionnelles requises est fait à l'interne, sur stations de travail. Quelques données de localisation sont fournies par le secteur privé, à l'aide de données GPS (système de positionnement global).

La précision planimétrique présentement demandée est de 20 m, mais les exigences seront resserrées dans un avenir rapproché. Les photographies aériennes et les ortho-images satisfont ces exigences et sont utiles pour l'interprétation, mais leur usage est limité compte tenu de leur coût. La fiabilité de l'obtention des données est importante puisque la surveillance est une opération continue. Pour un suivi intérimaire, les données TM sont acceptables quant au coût et au contenu en information pour la mise à jour des cartes.

Present planimetric accuracy requirements are 20 m, but will be more demanding in the near future. Airphotos and orthophotos meet requirements and are good for interpretation but are limited by expense. Data continuity is important, as monitoring will be an ongoing operation. TM data for updating maps is reasonable in cost and information content for interim monitoring.

La plupart des mises à jour faites au Ministère des Forêts sont effectuées à l'aide des données TM, soit amenées numériquement dans une station de travail pour faire de la numérisation à l'écran, soit sous forme de transparents, avec l'image projetée sur une carte déjà existante. Le Ministère des Forêts est présentement en train d'étudier l'utilisation d'autres sources de données utilisant divers niveaux de traitement, et la possibilité d'intégration pour évaluer la précision en fonction des coûts.

Le Ministère des Forêts de la Colombie Britannique emploie le système expert SHERI (système hiérarchique de systèmes experts pour les inventaires de ressources) pour faire le lien entre les données de télédétection, les SIG et la modélisation de la croissance et de la productivité. Le circuit d'information est complété avec la création de produits finis incluant des cartes de couverts forestiers qui incorpore de l'information planimétrique et administrative sur la limites des terrains.

Étude de cas

Image hyperspectrale et recensemment de tiges à partir d'images hyperspectrales

Les compagnies forestières utilisent l'imagerie hyperspectrale pour évaluer le nombre de troncs par regroupement et pour la cartographie du type de surface de la région étudiée. Ces images montrent une image hyperspectrale fausses couleurs d'une forêt de sapins Douglas sur l'île de Vancouver avec une résolution de 60 cm. L'imagerie a été acquise à l'automne 1995 par le CASI (spectromètre imageur, aérien et compact).

• Les informations contenues dans l'imagerie sont, entre autres :
• la surface du groupement (hectares) : 9,0
• le nombre total d'arbres : 520
• la densité des arbres (tronc/ha) : 58
• la fermeture des cimes (%) : 12,46
• la surface moyenne des cimes (m2) : 21,47.

Les cartes de types de couverts contiennent les classes suivantes :

• vert foncé : conifères
• vert : branches basses
• mauve pâle : gravier
• jaune : feuillus
• orange : sol sec
• rouge : sol humide
• bleu (pâle) : eau
• bleu (foncé) : eau claire ou profonde

Toutes les images sont gracieusement offertes par MacMillan Bloedel et ITRES Research Limited.

Le saviez-vous?

Interprétation forestière à partir de données RSO

L'interprétation du type de couvert forestier avec des données radars est très similaire à l'interprétation d'images multispectrales. Les mêmes éléments d'interprétation sont utilisés (ton, texture, forme, motif, grandeur, association), mais la texture joue un rôle de première importance dans la distinction des différents types de forêts. La visualisation des images en stéréo aide à différencier la hauteur relative des arbres et à définir les rivières qui ont une végétation spécifique sur leurs rivages.