Act 00066 le lidar aérien dans l'aménagement des forêts au québec une révolution géomatique...
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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
9
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$/km2
http://geoegl.msp.gouv.qc.ca/igo/mffpecofor/
13
Produits dérivés du lidar aérien
pour l’aménagement forestier
Hauteur (m)
Exemple de relation : Volume marchand = f (h25 , h50 , h75 , h90 , h95)
15
Cartographie forestière par approche zonale
h25 h50 h75 h90 h95
% c
um
ula
tif
des
ret
ou
rs li
dar
Hauteur au nième percentile (hn)
Carte du volume (m3/ha) en cellules de 20 m x 20 m
16 Image : Alain Renaud
17
Cartographie des types de dépôts
0 1000 m 0 1000 m
± ±Images : Sylvain Millette, Robert-André Daigneault
Imperceptible sur photo aérienne Évident sur modèle lidar ombré
18 Source : Michel Belleau, Produits forestiers Résolu
19
31.3 km – 26.7 km = 4.6 km
Approx. 100 000$
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
31
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
33