Estimation de la densité et de la hauteur du couvert forestier

La hauteur et la densité du couvert forestier sont utilisées en tant que variables dans plusieurs applications environnementales. Ces applications comprennent l'estimation de la biomasse, de l'étendue, de la condition et de la biodiversité d'une forêt. La densité du couvert forestier, ou couvert forestier, est le taux de végétation par rapport au sol, vu du ciel. La hauteur du couvert forestier mesure la distance entre le couvert forestier et le sol. Vous pouvez utiliser lidar pour déterminer ces deux variables.

Les étapes suivantes permettent de calculer la densité et la hauteur du couvert forestier à partir de points lidar. En premier lieu, vous avez besoin de données lidar classées dans en retours terrestres (terre nue) comparés à des retours non terrestres. Ce type de classification des points est effectué habituellement par votre fournisseur de données. Deuxièmement, vous devez prendre en compte la date de collecte du lidar et le type de végétation de la zone d'étude. S'il existe beaucoup d'arbres à feuilles caduques et que la collection a été effectuée pendant l'automne (sans feuillage), le calcul de densité ne sera pas correct.

Chargement de points dans la géodatabase

Pour calculer la densité du couvert forestier, chargez les points lidar terrestres ou de la terre nue, dans une classe d'entités multi-points et les points au-dessus du sol dans une autre classe d'entités multi-points. Si vos données sont au format LAS, vous pouvez charger les points lidar dans la géodatabase à l'aide de l'outil de géotraitement LAS vers multi-points. Vous devez spécifier les codes de classe adéquats pour filtrer les deux classes d'entités multi-points. La table suivante contient les codes de classe LAS comme défini dans le standard LAS 1.1 :

Code de classe	Type de classification
0	Créé, jamais classé
1	Non classé
2	Sol
3	Végétation basse
4	Végétation moyenne
5	Végétation haute
6	Bâtiment
7	Points bas (bruit)
8	Clé de modèle
9	Eau

Remarque :

Les fichiers LAS créés au cours des dernières années doivent utiliser ces codes si les points ont été classés. Malheureusement, certaines ambiguïtés demeurent. Par exemple, la classe 2 correspond au sol, tout comme la classe 8. Les points de classe 8, ou clé de modèle, sont un ensemble spécial de points terrestres utilisés pour la création d'isolignes ou d'autres applications qui nécessitent un ensemble affiné de points terrestres. Leur présence dépend de la manière dont les données ont été traitées. Si vous l'ignorez, spécifiez les deux classes. S'il apparaît qu'il n'existe pas de points clés de modèle, cela ne posera pas de problème. La végétation pose un problème similaire. Certains fournisseurs placent tous les points situés au-dessus du sol dans la classe 1 parce qu'ils ne leur ont pas appliqué de classification plus détaillée. Si vous avez des incertitudes sur les caractéristiques de la classification de vos données, chargez les points non terrestres à l'aide des classes 1, 3, 4 et 5. Il s'agit d'un type fourre-tout raisonnable pour obtenir vos points de végétation. Notez que si les bâtiments ou d'autres entités non terrestres artificielles sont en classe 1, vous en disposerez également, mais ils fausseront quelque peu les résultats.

Calcul de la densité

La méthode la plus efficace pour déterminer la densité du couvert forestier consiste à diviser la zone d'étude en de nombreuses petites unités classées de taille égale via la rasterisation. Dans chaque cellule raster, comparez le nombre de retours au-dessus de la surface au nombre total de retours lidar.

Vous devez vous rappeler ici d'une technique importante consistant à déterminer une taille des cellule appropriée pour cette analyse. Elle doit être au moins quatre fois supérieure à l'espacement moyen des points. Vous pouvez utiliser une taille de cellule supérieure, mais pas inférieure.

Etapes :

1. Utilisez l'outil de géotraitement Point vers raster sur les points au-dessus du sol avec l'option COUNT.

2. Convertissez toutes cellules NoData résultantes en valeur nulle, afin que les opérations suivantes traitent une cellule sans points en tant que valeur nulle. Pour ce faire, utilisez l'outil de géotraitement EstNul, puis l'outil de géotraitement Con.


3. Répétez les étapes 1 et 2 avec les multi-points terrestres lidar.
4. Regroupez les rasters au-dessus du sol et de terre nue pour obtenir un décompte total par cellule à l'aide de l'outil de géotraitement Addition.

5. Tous les rasters créés jusqu'ici sont des types de données longues. Vous avez besoin d'un raster à virgule flottante pour obtenir la sortie à virgule flottante à partir de l'outil de géotraitement Division que vous utiliserez dans l'étape 6. Pour générer un raster à virgule flottante, utilisez le raster en sortie de l'outil de géotraitement Addition comme entrée de l'outil de géotraitement Flottant.

6. Utilisez ensuite l'outil de géotraitement Division pour comparer le raster de compte au-dessus du sol et le raster de compte total à virgule flottante. Vous obtenez le ratio de 0,0 à 1,0, où 0,0 représente une absence de couvert forestier et 1,0 un couvert forestier très dense.

L'image suivante représente la densité du couvert forestier. Les zones les plus claires possèdent peu ou pas de végétation. Il s'agit de zones dans lesquelles un grand pourcentage de prises de vue de lidar peuvent "voir" le sol. Les zones vertes sombres, où le lidar ne peut pas pénétrer jusqu'au sol, indiquent un couvert forestier plus dense.

Calcul de la hauteur

Pour déterminer la hauteur du couvert forestier, vous devrez soustraire la surface de terre nue (MNA) de la surface du premier retour (DSM). Suivez les étapes de la rubrique Création des MNA raster et des DSM à partir de vastes collections de points lidar pour générer ces deux surfaces.

Etapes :

1. Une fois le premier retour et le raster de terre nue générés, utilisez l'outil de géotraitement Soustraction pour déterminer la différence entre ces deux jeux de données raster. Les résultats des différences représentent, au-dessus de la forêt, la hauteur du couvert forestier.

L'image suivante représente la hauteur au-dessus du sol. Elle varie du bleu (peu à pas de hauteur) à l'orange, qui est la plus élevée.

Le lidar permet de calculer la densité et hauteur de la végétation. Ces données peuvent servir à plusieurs choses, notamment aux estimations de biomasse et de carbone, ainsi qu'à la gestion forestière.