L’intelligence géospatiale pour améliorer l’inventaire écoforestier et la compréhension de la dynamique des écosystèmes forestiers
Mardi 25 avril 2023 — 8 h 30 à 11 h 30
Salle 308AB
Animateurs : Philippe Bournival, Guillaume Drolet et Jean-Sylvain Daniel
Les données de télédétection aéroportée et satellitaire représentent un outil de choix pour caractériser la vigueur, la composition et la structure des forêts. Ce colloque présentera les travaux récents du domaine de la caractérisation des attributs forestiers et de leur dynamique à partir d’algorithmes novateurs comme ceux provenant du domaine de l’intelligence artificielle. Les conférenciers démontreront comment l’information géospatiale est intégrée à la production de l’inventaire écoforestier du Québec méridional (IEQM) et à la détection des chemins forestiers. Des spécialistes des centres de recherches universitaires, collégiaux et gouvernementaux assureront l’animation et les conférences.
Organisateurs du colloque : Isabelle Legault, Guillaume Drolet et Jean-Daniel Sylvain — Ministère des Ressources naturelles et des Forêts (MRNF)
Collaborateurs : Philippe Bournival (MRNF) et Thierry Badard — Université Laval (UL)
8 h 30
Mot d’ouverture
L'intelligence géospatiale appliquée aux contextes environnemental et forestier
La disponibilité grandissante de données d’imagerie issues de capteurs LiDAR aéroporté ou terrestre à de plus en plus haute résolution permet une modélisation du monde réel toujours plus précise et réaliste. Néanmoins, cette donnée massive nécessite la définition de nouvelles méthodes appuyées sur les capacités de calcul offertes par l’infonuagique et l’intelligence artificielle pour l’analyser et en tirer une information utile. La présentation s’attachera à introduire certaines de ces méthodes dans le cadre d’applications environnementales et forestières.
Conférenciers
8 h 45
Modélisation de la dynamique structurelle des forêts perturbées avec les données LiDAR aéroporté
Coauteurs : Yan Boucher (UQAC), Richard Fournier (UdeS), Osvaldo Valeria (UQAT)
Les forêts boréales subissent de multiples perturbations naturelles et humaines. Nous montrerons comment les caractéristiques structurelles mesurées par le LiDAR peuvent être couplées avec les historiques de perturbations (c. à d. feux et coupes) pour modéliser la dynamique spatiale et temporelle de la structure des forêts. Dans un premier temps, nous présenterons un modèle prédictif de l’effet de l’augmentation des températures sur la croissance en hauteur des forêts après coupe. Dans un deuxième temps, nous montrerons comment cette même approche peut être utilisée pour comparer la croissance des forêts après feux et après coupes.
Conférenciers
9 h 05
Analyse multiéchelles des effets de l'aménagement forestier sur la dynamique spatiotemporelle de l'albédo en forêt boréale
Coauteurs : Imen Ben Aba (à venir), Jean-Daniel Sylvain et Guillaume Drolet (MRNF)
Les forêts agissant sur les bilans de carbone, d’eau et d’énergie à la surface terrestre, il devient stratégique de piloter les activités forestières pour atténuer les changements climatiques en augmentant la séquestration du carbone et l’albédo de surface qui représente la fraction du rayonnement solaire incident réfléchie vers l’espace. Nous avons documenté cet albédo à l’aide d’imagerie Sentinel 2A pour une région de 400 km2 de sapinière boréale humide. Ces données ont été combinées aux informations sur la structure, la composition et l’historique des perturbations dans le but d’identifier la contribution des attributs du couvert forestier sur l’évolution spatiotemporelle de l’albédo
Conférenciers
9 h 25
Cartographie à haute résolution spatiale des essences forestières à partir d'ensembles de réseaux neuronaux convolutifs, de photographies aériennes et de données LiDAR
Coauteurs : Guillaume Drolet, Philippe Bournival (MRNF) et Mickaël Germain (UdeS)
La carte écoforestière est un outil essentiel pour la gestion durable des forêts. La réalisation et la mise à jour de cette carte mobilisent une quantité importante de ressources (~100 $ / km2). Dans ce contexte, nous avons évalué le potentiel de trois architectures d’apprentissage profond pour cartographier la répartition spatiale des essences forestières à partir de photographies aériennes et de données LiDAR aéroporté. Les résultats d’une validation croisée effectuée sur un jeu de données indépendant ont démontré que l’approche permet de différencier les essences forestières avec un succès global de 91 %, en plus de fournir une estimation spatialement explicite de l’incertitude associée.
Conférenciers
9 h 45
La dynamique de la défoliation du couvert forestier à partir de l'imagerie aéroportée, satellitaire et de l'intelligence artificielle
Coauteur : Jean-Daniel Sylvain (MRNF)
La défoliation du couvert forestier peut être causée par différents facteurs, certains de type catastrophique comme les épidémies d’insectes, ou par d’autres facteurs plus subtils comme des stress physiologiques. Nous présenterons comment l’intelligence artificielle, lorsqu’elle est combinée à des photographies aériennes et à des données satellitaires, permet de caractériser la répartition spatiotemporelle de la défoliation et de quantifier les facteurs biotiques et abiotiques associés.
Conférenciers
10 h 25
Optimisation du processus de cartographie écoforestière par télédétection
Les données de télédétection, telles que les données LiDAR et l’imagerie satellite, sont utilisées pour optimiser la cartographie de l’inventaire forestier. Une approche de photo-interprétation par peuplements ciblés a été développée en conjuguant les résultats des données LIDAR ainsi que les mises à jour forestières naturelles et anthropiques.
Conférenciers
10 h 45
Production des attributs de la carte dendrométrique LiDAR : approche innovatrice issue du LiDAR aéroporté
Coauteurs : Dave Munger et Antoine Leboeuf (MRNF)
Une nouvelle méthodologie a été élaborée à partir de couches matricielles issues du LiDAR aéroporté et d’autres données écoforestières afin de produire des attributs forestiers (notamment, le volume et la surface terrière). Ce produit, la carte dendrométrique LiDAR, est diffusé par la Direction des inventaires forestiers (DIF). Il propose des polygones créés de façon automatisée et généralement plus petits que ceux de la carte écoforestière. Les estimations dendrométriques sont tirées de plusieurs modèles paramétriques qui ont été calibrés avec un grand nombre de placettes établies par la DIF depuis 2003. Le produit couvre maintenant plus de 400 000 km2.
Conférenciers
11 h 05
Comment retrouver son chemin en forêt
Coauteurs : Marc-Antoine Genest et Batistin Bour (CERFO)
La majorité des 468 000 km de chemins forestiers déjà cartographiés sont répertoriés dans la base de données AQréseau+. Les chemins sont numérisés en utilisant différentes méthodes dont la précision varie et les mises à jour sur l’état des tracés sont rares. L’actualisation efficace, rapide et peu coûteuse de ces données peut être facilitée par la télédétection. Des projets réalisés par le CERFO ont permis de détecter les chemins forestiers et de caractériser leur état en utilisant des données LiDAR et l’intelligence artificielle. La performance des modèles varie de 74 % à 85 % (F1 Score) selon les régions et les méthodes utilisées.
Conférenciers
