Inventaire automatisé des arbres isolés en utilisant des données LiDAR et des images hyperspectrales pour les services forestiers

Les arbres en ville sont des alliés face au défi climatique. En effet, les arbres ne sont pas uniquement esthétiques mais ils jouent plusieurs autres rôles essentiels au maintien d'une haute qualité de vie : ils tempèrent la chaleur en ville, limitant les effets des canicules, ils régulent l'écoulement des eaux limitant les risques d'inondations, ils filtrent les particules polluantes, ils stockent le CO2, ils servent d'habitat à de nombreux insectes et favorisent ainsi la biodiversité.

Le terme "arbre isolé" est couramment utilisé pour faire référence aux arbres se trouvant dans un contexte urbain plutôt que forestier. A différentes échelles (communale, cantonale, …), les administrations publiques souhaitent maintenir à jour un inventaire exhaustif des arbres isolés incluant, pour chaque arbre, des paramètres comme :

• la géolocalisation du tronc et du sommet
• la hauteur
• le diamètre du tronc à 1 m de hauteur
• le diamètre de la couronne
• la surface et le volume de canopée
• la vitalité
• l’identification du genre voire de l’espèce

Ce projet exploratoire, développé en partenariat avec les cantons de Genève et Neuchâtel, a pour but d’aider les services compétents dans la détermination semi-automatique de ces différents paramètres, à partir de différents types de données (images aériennes, nuages de points, …) et en utilisant des méthodes de Data Science.

A Genève par exemple, le canton a procédé à un inventaire terrestre de la moitié du patrimoine arboré du canton (environ 250'000 arbres ont été inventoriés) en 20 ans. Face au constat que la poursuite d'une méthode de relevé terrestre ne permettra pas de disposer des données couvrantes et fiables de l'ensemble du patrimoine arboré avant de nombreuses années, ce projet a pour ambition de rechercher une nouvelle méthodologie permettant de procéder à un inventaire fiable et reproductible de l'intégralité du patrimoine arboré.

La zone de test choisie pour ce projet était constituée de 3 zones avec un contexte arboré différent : une avenue avec des arbres alignés et bien séparés, un parc avec une diversité d'arbres importante et une grande hétérogénéité de stucture et  une zone mixte avec des alignements mais aussi de la végétation dense.

Deux outils principaux ont été évalués : le logiciel propriétaire Terrascan et le programme open source Digital Forestery Toolbox.

Suite à nos investigations, aucun des outils n'a montré de performances supérieures. Les résultats obtenus n'ont pas montré de qualité suffisante pour pouvoir proposer une méthode automatisée et à large échelle pour la création d'un inventaire fiable. Cependant, l'équipe du STDL a proposé des pistes d'améliorations pour de futures recherches.

Vous trouverez un article technique détaillé sur notre site web technique, ainsi que nos développements sur GitHub.