Canopy Constructor – la 3D appliquée à l’étude des forêts tropicales

02 novembre 2020

Fabian-Jörg Fischer, Nicolas Labrière, Jérôme Chave

Les forêts tropicales abritent plus de la moitié des espèces de notre planète. Elles représentent une réserve importante de carbone, mise en péril par le réchauffement climatique. Leur déclin aurait de profondes conséquences sur le climat de la Terre. Dans un article publié le 10 septembre 2020 dans la revue Remote Sensing of Environment, des chercheurs du laboratoire Évolution et Diversité Biologique de Toulouse (EDB-CNRS/ Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD) et une équipe internationale ont développé une méthode permettant de reconstruire la structure tridimensionnelle des forêts tropicales. Cette méthode combine des données de télédétection et des inventaires de terrain pour reconstruire la canopée, mais aussi le sous-bois de la forêt, à haute résolution sur plusieurs milliers d'hectares. Ce type de maquette forestière permet de rendre compte de la variabilité structurelle des forêts anciennes dans de nombreuses applications.

 

Du fait de leur structure complexe, l'étude des forêts tropicales est un défi scientifique énorme. Les inventaires forestiers reposent sur l’inventaire des arbres présents sur des parcelles (dont la superficie est limitée, et couvre typiquement de quelques dixièmes à quelques dizaines d’hectares), mais n’offrent pas accès à la structure tridimensionnelle des forêts. Le laser aéroporté (LiDAR) permet quant à lui d’acquérir des données sur de vastes étendues par survol des forêts, qui seront donc observées du dessus. Cependant, fusionner ces approches reste délicat.

Dans cette étude parue dans la revue Remote Sensing of Environment, des scientifiques du laboratoire Évolution et Diversité Biologique de Toulouse (EDB-CNRS/ Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD) et une équipe internationale utilisent un modèle qui simule chaque arbre individuellement afin de créer une représentation virtuelle de la canopée et des structures diamétriques d’arbres. L’algorithme exploite d’abord un inventaire forestier et les données LiDAR aériennes pour calibrer le modèle. Dans un second temps, le modèle, appelé Canopy Constructor, utilise cette calibration afin de reconstruire la forêt sur plusieurs milliers d'hectares. Des applications sont présentées dans des forêts tropicales en Guyane et au Gabon.

Cette toute nouvelle méthode présente de nombreuses applications potentielles pour analyser la structure et la dynamique des forêts. Particulièrement, elle permet de construire des cartes à très haute résolution des stocks de carbone contenu dans la biomasse aérienne et, couplée avec des modèles dynamiques de végétation, peut explorer la réponse des forêts tropicales aux changements climatiques.

 
 

Exemple de nuage de points obtenu à l'aide d'un laser aéroporté après survol d'un pan de forêt tropicale (Guyane française). L'altitude d'un point est d'autant plus importante que sa couleur est chaude. Les informations structurelles contenues dans ce nuage de points seront conjuguées à des données d'inventaire pour calibrer un modèle, lequel sera ensuite appliqué à l'ensemble de la couverture LiDAR. © Nicolas Labrière - EDB

 

Vue d'une colline granitique (Inselberg) émergeant de la forêt des Nouragues en Guyane © Nicolas Labrière - EDB

 

 

Les objectifs de développement durable

ODD 13 : Mesures relatives à la lutte contre les changements climatiques

ODD 15 : Vie terrestre

Ce travail contribue à la compréhension de la fonction et de la structure des forêts tropicales avec notamment l'estimation de leur biomasse aérienne, qui influe fortement sur le climat terrestre.

 

Réference

A simulation method to infer tree allometry and forest structure from airborne laser scanning and forest inventories, Fabian Jörg Fischer et al., Remote Sensing of Environment, 10 September 2020.

Contact

Jérome Chave
Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB – CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD)
  jerome.chave@univ-tlse3.fr
Fabian-Jörg Fischer
Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB – CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD)
  fabian.j.d.fischer@gmx.de
Frédéric Magné
Contact communication - Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB – CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD)
  05 61 55 60 85
  frederic.magne@univ-tlse3.fr

Source INEE CNRS