Le lidar aérien dans l'aménagement des forêts au Québec :

une révolution géomatique dans les procédés d'opérations

et d'inventaire forestiers

Benoît St-Onge1, Ph.D.

Antoine Leboeuf 2 ing. f., Ph.D.

Jean Bégin3, ing. f., Ph.D.

1. Dép. géographie, Université du Québec à Montréal

2. Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs (Direction des inventaires forestiers)

3. Dép. sciences du bois et de la forêt, Université Laval

20 octobre 2016

Le lidar aérien

3

Porté

e

XoYoZo

INS

XYZ

Miroir

Réseau de

bases GNSS

Acquisition lidar

4

Balayage lidar

Données brutes (.las)

Données transformées (.tif)

Modèle numérique de surface (MNS)

Modèle numérique de terrain (MNT)

Modèle de hauteur de canopée (MHC)

Des données brutes aux produits de base

Haute résolution spatiale du MNT

6

SRTM (MNA) 30 m WorldDEM (MNS) 12 m Lidar (MNT) 1 m

Images : Jean-François Prieur, UQAM

Utilité pour les opérations et l’inventaire forestiers

Cartographie des attributs forestiers

– Hauteur et distribution des hauteurs

– Densité (tiges par ha), surface terrière

– Volume de bois marchand, biomasse

– Carburant forestier

Accès à la forêt et navigation

– Optimisation des chemins forestiers

– Traficabilité

Hydrographie

– Détection des petits cours d’eau

7

Données ouvertes de lidar aérien

Oui mais, le lidar aérien c’est cher !

Angles de balayage serrés +/- 20o)

= lignes de vol nombreuses

Vitesse de vol réduite pour égaliser

la densité = heures de vol

nombreuses

Classification des points-sol

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Source : Projet d’acquisition de données par le capteur LiDAR à l'échelle provinciale : Analyse

des retombées et recommandations, Gouvernement du Québec (Antoine Leboeuf), 2015

Retombées

200 000 km² déjà couverts (ou sous contrats)

Couverture lidar actuelle

300 000 km2 d’ici 2022 pour un total de 500 000 km2

Couverture lidar à venir

1. Produits dérivés de base (2 m X 2 m)

(i) Modèle numérique de terrain

(ii) Modèle numérique de terrain en relief ombré

(iii) Modèle de hauteur de canopée

(iv) Pentes

2. Produits dérivés d’opérabilité, en développement :

(i) Carte des contraintes aux opérations (pentes, milieux humides, sols minces)

(ii) Carte de soutien aux opérations (bancs d’emprunts)

3. Produits dérivés dendrométriques, en développement : projets

pilotes pour déterminer les limites d’utilisation

(i) DM³/tiges (volume)

(ii) Hauteur de tige utile

Développement de produits (plan d’action 2016-2022)

Données ouvertes (matriciel 2 m x 2 m) : 0.00$/km2

http://geoegl.msp.gouv.qc.ca/igo/mffpecofor/

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Produits dérivés du lidar aérien

pour l’aménagement forestier

Hauteur (m)

Exemple de relation : Volume marchand = f (h25 , h50 , h75 , h90 , h95)

15

Cartographie forestière par approche zonale

h25 h50 h75 h90 h95

% c

um

ula

tif

des

ret

ou

rs li

dar

Hauteur au nième percentile (hn)

Carte du volume (m3/ha) en cellules de 20 m x 20 m

16 Image : Alain Renaud

17

Cartographie des types de dépôts

0 1000 m 0 1000 m

± ±Images : Sylvain Millette, Robert-André Daigneault

Imperceptible sur photo aérienne Évident sur modèle lidar ombré

18 Source : Michel Belleau, Produits forestiers Résolu

19

31.3 km – 26.7 km = 4.6 km

Approx. 100 000$

Source : Michel Belleau, Produits forestiers Résolu

Principale menace à la qualité de l’eau en forêt : les sédiments

– Aires de coupes

• Apports si érosion et transport vers les cours d’eau

– Solutions :

• Réduction de l’orniérage

• Bandes riveraines

– Intermittent = 5 m

– Permanent = 20 m

Hydrologie forestière

Source : Sylvain Jutras, U. Laval

MNT + algorithmes d’accumulation de l’écoulement :

– beaucoup plus précis que l’hydrographie standard

Améliorer la cartographie des cours d’eau

mais :

– nécessite un conditionnement

hydrologique des MNT

– les ponceaux sont invisibles sous

les chemins

– corrections manuelles nécessaires

Source : Sylvain Jutras, U. Laval

Ce que permet la cartographie

des cours d’eau par lidar

Établissement des bandes riveraines

sans rubanage

Optimisation du tracé des chemins

tenant compte de l’hydrologie

Calcul de dimensionnement des

ponceaux

Optimisation de l’entretien de la voirie

Délimitation précise des bassins

versants

22

Source : Sylvain Jutras, U. Laval

Guidage sur le terrain

en temps réel grâce au lidar

Produits dérivés du lidar

sur tablette de terrain

Source : Kevin Lim, Lim Geomatics Inc.

Interrogation des données en temps réel

Source : Kevin Lim, Lim Geomatics Inc.

Statistiques en temps réel extraites

d’un polygone

Source : Kevin Lim, Lim Geomatics Inc.

Guidage des opérations en cabine

27 Source : Michel Belleau, Produits forestiers Résolu

Et pour l’avenir…

Mise à jour de

l’information forestière

par appariement d’images

29

Derniers

retours

Modèle numérique de surface

(appariement d’images récentes)

Modèle numérique de terrain

(lidar, archives)

Modèle numérique de canopée

(hybride, à jour)

30

Lidar NPP

Profils lidar vs. photogrammétrique (NPP)

Visée verticale Visée oblique

Source : Félix-Antoine Audet / UQAM

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MHC lidar vs. NPP-lidar

DCv DCo

OCo OCv

DMv DMo

Lidar NPP-lidar Ortho Lidar NPP-Lidar Ortho

Lidar NPP Ortho

Source : Félix-Antoine Audet / UQAM

Source : David Bélanger / CCIG, RNCAN

Vers une couverture nationale :

Stratégie d’élévation nationale, RNCAN

Limite de la forêt

productive (approximation)

Dans le sud: Un nuage de points, un MNT et un MNS lidar

Corrélation

automatique d’images

stéréo

Lidar

Dans le Nord: Un modèle numérique de surface

Source: RNCan

Source: Polar Geospatial Center

Capteurs stéréo orbitaux

Lidar aéroporté

Remerciements

Félix-Antoine Audet, UQAM

David Bélanger, CCIG, RNCAN

Michel Belleau, Produits forestiers Résolu

Robert-André Daigneault, UQAM

Sylvain Jutras, Université Laval

Kevin Lim, Lim Geomatics Inc.

Sylvain Millette, UQAM

Jean-François Prieur, UQAM

Alain Renaud

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