La « foréalité » virtuelle

L’image représente une petite zone forestière appelé placette. Située à Terre-Neuve, elle est constituée de 57 sapins baumiers tous reconstruits selon le modèle L-Architect. Chacun des arbres simulés se retrouve à son emplacement initial.

Une histoire d’inventaire

En gestion, plus on connaît l’objet à administrer, mieux on se porte. Si votre objet est une forêt, vous avez un défi de taille! Mais là comme ailleurs, les nouvelles techniques d’imagerie vous rendront la vie plus facile.

L’inventaire forestier est l’outil de base des gestionnaires. Il se fait à partir d’en haut et d’en bas. L’interprétation de la photographie aérienne demeure encore le principal outil pour le réaliser. Elle est secondée maintenant par de nouvelles technologies permettant d’effectuer un inventaire à plus grande échelle : l’imagerie satellitaire et la donnée LiDAR (Light Detection and Ranging) aérienne et terrestre, par exemple.

Les données des images satellitaires permettent de caractériser les types de végétation. Le LiDAR aérien, de son côté, rend possible une cartographie 3D de la forêt, ce qui fournit  des estimations raisonnables du volume de bois. Cependant, cette cartographie en dit très peu sur la qualité de la ressource elle-même. Pour connaître, par exemple, les propriétés des fibres du bois (densité, longueur, élasticité, etc.), on a besoin des caractéristiques physiques des arbres : hauteur, diamètre, taille et forme du houppier, taille et répartition des branches, surface foliaire. Et pour effectuer ce travail, on doit atterrir en forêt, puis s'y promener, au risque de se faire piquer...

On procède alors au balayage numérique de chacun des arbres, sur un territoire délimité appelé « placette ». L'outil utilisé à cette fin est un laser imageur, ou LiDAR terrestre, une technologie 3D produisant une image en noir et blanc constituée d’un nuage de points traduisant la réalité au centimètre près. Mais l'outil est encore loin d’être parfait : ce nuage contient beaucoup de « bruit », soit de l’information inutile, et il est difficile de distinguer les branches fines à travers le feuillage ou de connaître la quantité de matériel dans les zones « cachées » par les objets bloquant le parcours du laser.

Si l'on capte ces images et qu’on les traite avec le logiciel L-Architect (LiDAR to tree Architecture), on obtient ce que vous observez sur l’image principale. Ce résultat permet de déterminer les attributs de la fibre du bois, puisque nous avons accès aux caractéristiques physiques des arbres. La modélisation se réalise en deux temps. Tout d’abord, le logiciel fait « croître » la structure de branches à partir du nuage de points. Ensuite, il ajoute le feuillage dans la couronne en fonction des données sur la lumière disponible.

Avec plusieurs numérisations d’arbres individuels et de données d’inventaire telles la position et l’espèce, il est ainsi possible d’utiliser L-Architect pour reconstruire des placettes forestières réalistes très détaillées.

La technique

Cette image a été créée avec le logiciel de tracé de rayons PBRT (www.pbrt.org). Chacun des arbres reconstruits avec L Architect est enregistré en un format compatible avec PBRT. Le sol consiste en une texture « planche de bois » et le ciel en un environnement de lumière de matinée.

L’usage

L-Architect transforme les nuages de points en données utiles pour les besoins en foresterie et télédétection. En particulier, nous sommes intéressés à améliorer la cartographie des attributs de la fibre de bois, qui peuvent être indirectement estimés en mesurant la structure des arbres et des placettes. Ainsi, les reproductions 3D détaillées des sites forestiers permettent de développer et de valider de nouvelles méthodes de cartographie par télédétection pour la fibre de bois.