Analyse de l'état de la végétation dans les monts Qinling basée sur la technologie de télédétection hyperspectrale

Face à la demande croissante de protection de l'environnement et de l'écologie, la protection de l'environnement et la construction écologique sont devenues des enjeux mondiaux. Le développement forestier est crucial dans ce domaine. Compte tenu de l'augmentation significative du couvert forestier dans mon pays, l'amélioration de la qualité des forêts est devenue un axe majeur de la gestion forestière actuelle. Les recherches actuelles sur la santé des forêts dans mon pays se limitent aux relevés par placettes traditionnels, une méthode longue, laborieuse et peu efficace pour refléter les changements de cet état. Grâce aux progrès réalisés dans le domaine des imageurs spectraux et de la télédétection hyperspectrale, il est possible d'obtenir des informations plus détaillées sur les caractéristiques du sol. Notre entreprise utilise des indices de végétation extraits d'images hyperspectrales pour évaluer la santé des forêts. À partir des caractéristiques spectrales de la végétation forestière, nous établissons un système d'indicateurs pour évaluer la santé des forêts en nous basant sur ces indices et en considérant trois aspects : la distribution de la végétation, l'intensité photosynthétique et le stress hydrique, parasitaire ou lié aux maladies.

Indice de végétation (VI)

Les indices de végétation (IV) sont calculés en combinant la réflectance des éléments du sol sur deux gammes de longueurs d'onde ou plus. Ces indices permettent de mettre en évidence certaines caractéristiques de la végétation. À partir de composants chimiques clés qui influencent significativement les caractéristiques spectrales de la végétation, tels que les pigments, l'azote, l'eau et le carbone, plusieurs indices pratiques ont été développés, notamment la verdure, l'efficience d'utilisation de la lumière, l'azote du couvert végétal, la sécheresse ou la décomposition du carbone, la pigmentation foliaire et la teneur en eau du couvert. Ces indices de végétation offrent un moyen simple de mesurer la quantité et l'état de croissance de la végétation verte.

Indice de verdure

Principalement utilisé pour évaluer et visualiser la répartition de la végétation verte et la croissance des plantes, l'indice NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) est très sensible à la teneur en chlorophylle, à la surface foliaire et à la structure du couvert végétal – autant de substances essentielles à la photosynthèse. Le calcul de cet indice permet d'évaluer l'état de croissance de la végétation.

Indice d'utilisation de la lumière

Cet indice sert à mesurer l'efficacité d'utilisation de la lumière par la végétation lors de la photosynthèse. Cette efficacité est directement liée au taux de croissance de la végétation et au rayonnement photosynthétiquement actif (fAPAR). L'évaluation et la quantification de cette efficacité, grâce à l'indice du rapport rouge/vert (RG), permettent d'estimer le développement du couvert végétal. Cet indice est également un indicateur de la productivité et du stress foliaires, et peut servir à évaluer l'état de croissance de la végétation.

Indice de pigmentation foliaire

Ces indices servent à mesurer les pigments liés au stress dans la végétation, principalement les anthocyanes, que l'on trouve surtout dans la végétation sénescente. Ils ne permettent pas de mesurer la chlorophylle. L'indice d'anthocyanes I (ARI1), parmi les indices de pigments foliaires, indique si la végétation est morte. L'ARI1 est particulièrement sensible aux anthocyanes présentes dans les feuilles ; un ARI1 élevé indique une teneur plus importante en anthocyanes dans le couvert végétal et un environnement de vie plus défavorable.

méthodes d'évaluation de la santé des arbres forestiers

Le système utilise trois indices de végétation : la verdure, qui indique la répartition de la végétation de surface ; la chlorophylle, qui reflète la teneur en caroténoïdes et en anthocyanes ; et le taux d’utilisation de la lumière, qui indique le taux de croissance de la forêt. Il permet ainsi de générer une carte de répartition spatiale de l’état de santé général de la forêt, facilitant la détection des ravageurs, des maladies et du flétrissement, ainsi que l’évaluation de la récolte de bois dans une zone donnée.

La subdivision de l'image d'entrée en fonction de l'état sanitaire des arbres facilite grandement l'évaluation de leur état de santé global. L'image suivante présente la carte de classification générée par l'outil d'analyse de la santé des arbres :

L'image présente un schéma de classification de l'état sanitaire des arbres forestiers.

Résultats de l'évaluation de la santé des forêts

△ Image hyperspectrale du satellite XIGUANG-002 (région de Qinling)

△ Résultats de l'analyse de la santé des forêts dans les monts Qinling

L'état sanitaire de la forêt est évalué par un système de notation, les chiffres les plus élevés indiquant des arbres plus sains.

Perspectives

Les données satellitaires de télédétection hyperspectrale permettent d'analyser et d'évaluer la probabilité d'incendies de forêt, le stress hydrique des cultures et l'inflammabilité de la végétation dans la région des monts Qinling. La probabilité d'incendies de forêt est liée à l'indice de verdure, à la teneur en eau du couvert végétal, à la sécheresse et à la dégradation du carbone par les plantes non photosynthétiques. Le stress hydrique des cultures est étroitement lié à l'indice de verdure, à l'indice de surface foliaire, à la teneur en eau et en azote du couvert végétal, ainsi qu'à l'efficience d'utilisation de la lumière. La suppression de la végétation est liée aux variations de réflectance spectrale dans les bandes rouge et proche infrarouge de l'image.