Comment réaliser un inventaire forestier à l'aide d'un drone
Les inventaires forestiers sont essentiels pour comprendre l'état des écosystèmes, suivre l'évolution du couvert terrestre, détecter les dommages et appuyer la planification de la conservation et la gestion des ressources naturelles. Ces dernières années, l'utilisation de drones (UAV) s'est imposée grâce à leur capacité à collecter des données rapidement, précisément et de manière relativement sûre, contrairement aux relevés de terrain qui sont longs et nécessitent des terrains difficiles. Les drones permettent de cartographier les zones forestières, d'identifier la végétation et de surveiller plus efficacement les incendies et l'exploitation forestière illégale. Alors, comment réaliser un inventaire forestier à l'aide d'un drone ? Voici un guide complet.
1. Déterminer l'objectif et les besoins de l'enquête
L'étape initiale cruciale consiste à définir les objectifs de l'étude. Ces objectifs détermineront le type de drone, les capteurs, la méthode de vol et le traitement des données. Voici quelques objectifs courants pour les études forestières :
– Cartographie de l’occupation des sols pour déterminer l’étendue des forêts, des zones ouvertes ou leur évolution au fil du temps.
– Inventaire de la végétation (densité du couvert végétal, types de plantes spécifiques, état du couvert végétal).
– Surveillance des activités illégales telles que l’exploitation forestière illégale et le défrichement.
– Analyse des risques d'incendie et surveillance post-incendie.
– Planification de la réhabilitation et évaluation du succès de la replantation.
Si votre objectif nécessite des informations sur la hauteur de la canopée ou la structure de la végétation, un capteur spécialisé comme le LiDAR peut s'avérer nécessaire. Cependant, pour la cartographie simple et la documentation visuelle, une caméra RVB standard est souvent suffisante.
2. Choisir le bon drone et le bon capteur
Le choix d'un drone dépend fortement des conditions du terrain et de la zone à couvrir. Généralement, deux types de drones sont couramment utilisés :
1. Multirotor (quadricoptère/multicoptère)
Avantages : stable, facile à contrôler, adapté aux petites et moyennes surfaces, capable de voler à basse altitude et de prendre des photos détaillées.
Inconvénients : durée de vol plus courte (en moyenne 20 à 40 minutes).
2. Aile fixe (aile fixe)
Avantages : large portée, durée de vol plus longue, convient aux levés topographiques à grande échelle.
Inconvénients : nécessite une zone de décollage/atterrissage et des compétences plus élevées.
Outre le drone, il faut également prendre en compte les capteurs utilisés :
– Caméra RVB pour photos haute résolution, cartographie de base et documentation visuelle.
– Analyse multispectrale de la santé de la végétation (par exemple, NDVI).
– Caméra thermique pour la détection des points chauds, des animaux ou des débuts d'incendie.
– LiDAR pour cartographier la structure forestière, y compris la hauteur des arbres et les modèles de surface du sol sous la canopée.
3. Gérer les permis et les aspects de sécurité
Les relevés par drone sont soumis à une réglementation. Assurez-vous de bien comprendre la réglementation en vigueur dans votre région, notamment les limites d'altitude, les zones interdites et les obligations d'enregistrement. Si les relevés sont effectués dans des zones protégées ou des parcs nationaux, des autorisations spéciales des autorités locales sont généralement requises.
De plus, élaborez un plan de sécurité :
– Vérifiez la météo et la vitesse du vent.
– Évitez de voler à proximité de zones résidentielles ou de foules.
– Préparez des procédures d’urgence au cas où le drone perdrait le signal ou subirait des interférences.
– Apportez des batteries de rechange et des appareils de communication.
La sécurité des opérateurs, des équipes et de l'environnement est une priorité absolue.
4. Planification de la mission de vol
La phase de planification de la mission est cruciale pour la qualité des données. Lors de cette planification, il est nécessaire de déterminer :
– Zone d’intérêt (ZDI) : la limite de la zone d’enquête sous la forme d’un polygone.
– Altitude de vol : plus l’altitude est basse, plus les résultats sont détaillés, mais plus la durée de la couverture est longue.
– Recouvrement des photos : généralement 70 à 80 % à l’avant et 60 à 70 % sur le côté pour la photogrammétrie.
– Modèle de trajectoire de vol : grille ou double grille pour assurer une couverture uniforme.
– Distance d’échantillonnage au sol (GSD) : la taille des pixels au sol est un indicateur de la résolution de la carte.
Utilisez une application de planification de vol comme DJI Pilot, Pix4Dcapture, DroneDeploy ou Mission Planner (selon votre appareil). Tenez également compte des conditions forestières : une canopée dense et des dénivelés importants peuvent affecter la qualité de la cartographie.
5. Préparer les points de contrôle au sol (GCP) pour plus de précision
Si le levé topographique exige une grande précision (par exemple, pour la cartographie des limites foncières ou la planification d'ouvrages d'art), il est préférable d'utiliser des points de contrôle au sol (GCP). Les GCP sont des points de référence sur le terrain dont les coordonnées sont mesurées à l'aide d'un système géodésique GPS/RTK.
Les étapes :
– Répartir les GCP à plusieurs points stratégiques de la zone d’étude (coins et centre).
– Utilisez des balises clairement visibles depuis les airs.
– Enregistrez soigneusement les coordonnées et dans un format compatible avec le logiciel de traitement.
Si vous utilisez un drone avec RTK/PPK, le nombre de GCP peut être réduit, mais ils restent utiles comme points de contrôle.
6. Mise en œuvre des enquêtes de terrain
Le jour de l'événement, effectuez une vérification avant de voler :
– Calibrer le compas et l'IMU si nécessaire.
– Assurez-vous que la batterie est pleine et que la carte mémoire a une capacité suffisante.
– Vérifiez l’état des hélices et du corps du drone.
– Assurez-vous que les réglages de l'appareil photo sont corrects : vitesse d'obturation, ISO, mise au point et format de fichier.
Effectuez le vol comme prévu. Pour les relevés forestiers, tenez compte de plusieurs points importants :
– Évitez de voler trop bas au-dessus de la canopée des arbres en raison du risque de collision.
– Maintenir la stabilité du vol afin que l'image ne soit pas floue.
– Consigner les données de vol et les conditions sur le terrain (météo, heure, problèmes techniques).
Si la zone est très étendue, effectuez plusieurs sorties de vol et veillez à ce que la gestion des batteries soit effectuée avec rigueur.
7. Traitement des données (photogrammétrie et analyse)
Une fois les données collectées, l'étape suivante consiste à traiter les photos ou les données des capteurs pour obtenir une carte. Pour les images RVB/multispectrales, la photogrammétrie est une méthode courante, utilisant des logiciels tels que Agisoft Metashape, Pix4Dmapper ou WebODM.
Les résultats typiques incluent :
– Orthomosaïque : une carte photographique géométriquement corrigée.
– Modèle numérique de surface (MNS) : modèle de surface incluant les cimes des arbres.
– Modèle numérique de terrain (MNT) : modèle de surface terrestre (plus difficile à réaliser en forêt sans LiDAR).
– Nuage de points : données ponctuelles 3D pour l’analyse structurelle.
Pour analyser la santé de la végétation, vous pouvez calculer des indices tels que l'indice NDVI à partir de données multispectrales. Pour détecter les changements, comparez les orthomosaïques de différentes périodes et effectuez une classification de l'occupation du sol.
8. Interprétation des résultats et communication des résultats
Les données finales doivent être traduites en informations facilement compréhensibles. À ce stade, vous pouvez :
– Mesure de la superficie du couvert forestier et des espaces ouverts.
– Identifier les voies d’accès illégales ou les sites d’exploitation forestière.
– Déterminer les lieux prioritaires pour la réhabilitation.
– Créer des cartes thématiques et des rapports techniques.
Un bon rapport comprend généralement :
– Objectifs et emplacement de l'enquête.
– Spécifications, capteurs et paramètres de vol du drone.
– Méthodes de traitement des données et niveaux de précision.
– Principales conclusions, accompagnées de cartes et de documentation visuelle.
– Recommandations de suivi.
9. Défis courants et conseils pratiques
Les inventaires forestiers présentent des défis uniques, notamment :
– La topographie et la couverture végétale peuvent perturber les signaux et les communications GPS.
– Éclairage inégal dû aux ombres des arbres, surtout lorsque le soleil est bas.
– Les différences d’altitude créent un chevauchement irrégulier si l’altitude de vol n’est pas ajustée.
Conseils pour une enquête plus réussie :
– Volez par temps clair et avec peu de vent.
– Essayez de réaliser le relevé plus près de midi afin que les ombres soient plus courtes.
– Utilisez le mode automatique pour maintenir la cohérence et le chevauchement des tracés.
– Enregistrez régulièrement vos données et créez des sauvegardes sur le terrain.
– Si possible, combinez les données de drones avec les données de terrain (vérité terrain) pour en accroître la validité.
Clôture
L'utilisation de drones pour réaliser des inventaires forestiers est une approche moderne qui offre rapidité, précision et grande flexibilité. Grâce à une planification rigoureuse – de la définition des objectifs au traitement et à l'analyse des données, en passant par le choix des drones et des capteurs, l'obtention des autorisations et la planification des missions – les drones constituent un outil extrêmement efficace pour la cartographie et la surveillance des forêts. Face aux défis croissants que représentent la déforestation et la dégradation des sols, la technologie des drones aide les différents acteurs à prendre des décisions éclairées par les données et à accélérer les efforts de conservation et la gestion durable des forêts.
Si vous le souhaitez, je peux également vous aider à créer un exemple de plan de vol complet avec les paramètres d'altitude, le chevauchement et les estimations de durée de vie de la batterie pour une zone donnée.
