Télédétection hyperspectrale et gestion durable des forêts

Gestion forestière hyperspectrale

La gestion durable des forêts met davantage l'accent sur la valeur économique, en particulier sur Le maintien ou l’amélioration de la diversité des espèces, de la structure et des fonctions écosystémiques actuelles et futures, ainsi que de la productivité biologique.Le passage des méthodes traditionnelles de gestion forestière, axées sur la valeur du bois, à une gestion durable des forêts est profond – une période difficile pour réfléchir à l’avenir des forêts et de la foresterie.

L'application de la télédétection à la gestion durable des forêts se divise généralement en quatre catégories, dont Classification des types de couverture forestière, estimation des variables d'inventaire de la structure forestière et des ressources (c.-à-d. espèces d'arbres, hauteur, âge et fermeture de la canopée), détection des changements forestiers et modélisation forestière.Dans cette optique, d'autres variables fournies par la télédétection (qui ne sont peut-être pas actuellement très demandées en gestion forestière) seront également prises en compte en raison de leur rôle potentiel dans les scénarios de gestion futurs. Afin de mieux comprendre leur fonction et leur réaction aux changements environnementaux, il est nécessaire d'étendre les connaissances actuelles, acquises à l'échelle du peuplement, à l'échelle de forêts entières ou de petites régions. Par conséquent, la distinction entre les variables d'inventaire et les variables d'entrée/sortie indirectes dans les modèles de productivité forestière perd de son importance, car la demande en applications écologiques, en modélisation et en informations intégrées sur la structure forestière dans la gestion forestière ne cessera de croître.

Ces dernières années, les écosystèmes forestiers ont subi d'immenses pressions dues aux changements environnementaux tels que le réchauffement climatique et la croissance démographique. Dans ce contexte, l'élaboration de stratégies de gestion adaptatives est cruciale. À mesure que cette tâche progresse, et face au besoin croissant de comprendre le rôle des forêts dans le bilan carbone mondial (par exemple, le Protocole de Kyoto), l'analyse quantitative des écosystèmes forestiers est essentielle pour mieux appréhender leurs processus clés. Parmi les processus les plus importants en forêt figurent les échanges de carbone (photosynthèse et respiration), l'évapotranspiration et le cycle des nutriments. À l'échelle locale, ces processus sont difficiles à mesurer ; à l'échelle régionale et mondiale, ils sont tout simplement impossibles à mesurer. C'est pourquoi des modèles de simulation des flux de masse et d'énergie ont été développés. Ces modèles sont nécessaires pour estimer avec précision la structure et les propriétés chimiques des forêts, que ce soit à des fins d'initialisation ou de validation.

Des études connexes ont démontré comment utiliser les variables foliaires et de canopée obtenues par télédétection pour contraindre les modèles écosystémiques. Ces méthodes nécessitent une entrée spatiale continue de l'état de l'écosystème au début de la simulation et assimilent les variables d'état biophysiques et biochimiques pertinentes obtenues par télédétection. Les systèmes d'imagerie hyperspectrale sont reconnus pour leur capacité à extraire les caractéristiques pertinentes de la végétation avec une plus grande précision et un niveau de détail accru. Parmi les paramètres les plus importants, on peut citer la teneur en chlorophylle et en azote des feuilles, le taux d'absorption du rayonnement photosynthétiquement actif, la teneur en eau de la canopée, le poids foliaire maximal annuel par unité de surface et la surface foliaire maximale annuelle.

Les données d'inventaire forestier utilisées pour la gestion se présentent généralement sous forme d'attributs quantitatifs issus de relevés de terrain ou de cartes de couvert forestier interprétées à partir d'images aériennes. Les attributs relevés comprennent la hauteur des arbres, la densité des tiges, le volume, les essences et l'âge. Traditionnellement, les inventaires forestiers sont réalisés tous les 10 ans ou plus, et ciblent généralement les forêts domaniales ou municipales plutôt que les forêts privées. Les agences forestières locales et régionales s'intéressent particulièrement à ces données d'inventaire, car les forêts privées peuvent revêtir une importance économique et écologique considérable. Par conséquent, les méthodes de télédétection permettant de cartographier des attributs forestiers importants tels que le type d'essence, la classe d'âge, le volume de la canopée et la biomasse seraient d'une grande valeur.

Par conséquent, la télédétection hyperspectrale se concentrera sur les applications forestières où les systèmes d'imagerie hyperspectrale devraient apporter une contribution significative, plutôt que sur les aspects techniques tels que l'acquisition, l'étalonnage et le traitement des images. À partir des objectifs définis dans le cadre de la gestion durable des forêts et des approches de gestion écosystémique, l'accent sera mis sur la classification des forêts (composition des peuplements, densité, fermeture de la canopée, hauteur et âge), l'estimation de la structure forestière (estimation par variables continues) et la détection des changements forestiers (perturbations naturelles telles que la destruction des forêts, la défoliation et l'inactivation due aux catastrophes, aux incendies, à la fragmentation, etc.).

Classification des espèces forestières