Caractérisation de la dynamique de végétation des structures linéaires à l'aide du système de balayage laser aéroporté

Braham, Narimene (2022). Caractérisation de la dynamique de végétation des structures linéaires à l'aide du système de balayage laser aéroporté. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1392

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Résumé

Le réseau de structures linéaires est constitué de routes, de sentiers, de pipelines et de lignes sismiques aménagés dans une grande partie de la forêt boréale commerciale. Ces structures linéaires, fournissent un accès pour les opérations industrielles, récréatives, sylvicoles et de gestion des incendies, mais ont également des incidences économiques et environnementales qui impliquent à la fois les parties actives et non actives du réseau (e.g., les coûts d'entretien, érosion de la biodiversité, dégradation de l'habitat de la faune qui dépend de la forêt). Par conséquent, pour prévenir tous ces inconvénients, il est nécessaire de comprendre la dynamique des caractéristiques de végétation des structures linéaires et particulièrement des chemins forestiers.

Les données de télédétection et la modélisation prédictive sont des outils utiles en fournissant des informations quantitatives précises et détaillées visant l’évaluation de l'état des structures linéaires (par exemple, la détérioration de la surface ou la dynamique des caractéristiques de végétation), et ce à plusieurs niveaux (paysage, région). Cependant, le potentiel des données de télédétection pour améliorer notre connaissance des caractéristiques de végétation à fine échelle sur les chemins forestiers n'a pas été entièrement exploré.

Cette étude a examiné l'utilisation de données LiDAR aéroporté à haute résolution spatiale (1 m), de données climatiques et de terrain dans le but de fournir une meilleure compréhension de la dynamique de végétation des chemins forestiers: i) en développant un modèle prédictif pour l'estimation de la couverture végétale dérivée du modèle de hauteur de canopée (métrique de réponse), ii) en examinant les facteurs ayant un effet sur la couverture végétale en utilisant les mesures LiDAR (topographie: pente, TWI, ombrage et orientation), de l'imagerie optique Sentinel-2 (NDVI), des bases de données climatiques (ensoleillement et vitesse du vent) et de l'inventaire de terrain (largeur de l’ouverture du chemin et le temps depuis la construction ou entretien majeur). Nous avons évalué et comparé les performances des approches de régression par la méthode des moindres carrés et par apprentissage automatique couramment utilisées en modélisation écologique – régression linéaire multiple (mlr), méthode des splines de régression adaptative multivariée (mars), modèle additif généralisé (gam), méthode du plus proche voisin (knn), méthode d’arbres de régression boostés (gbm) et la méthode des forêts aléatoires (rf) –. Nous avons validé les résultats de nos approches en utilisant une métrique d'erreur – erreur quadratique moyenne (RMSE) – et une métrique de qualité d'ajustement – coefficient de détermination (R²) –. Les prédictions ont été testées par validation croisée et validées par rapport à un jeu de données indépendant. Nos résultats ont révélé que le modèle rf a montré les résultats les plus précis (validation croisée: R²=0.69, RMSE=18.69%, validation par un jeu de données indépendant: R²=0.62, RMSE=20.29%) et que les facteurs les plus informatifs étaient la largeur de l'ouverture du chemin qui avait l'effet négatif le plus marqué sur la couverture végétale, suggérant l'influence sous-jacente des perturbations antérieures, et le temps écoulé depuis la construction ou dernier entretien du chemin, qui avaient un effet positif sur l'augmentation de la couverture végétale. Les prédictions à long terme suggèrent qu'il faudra au moins 20 ans pour que les routes larges et étroites présentent respectivement ~50% et ~80% de couverture végétale.

Cette étude a permis d'améliorer notre compréhension de la dynamique de végétation des chemins forestiers à fine échelle, tant sur le plan qualitatif que quantitatif. Les informations issues du modèle prédictif sont utiles pour la gestion à court et à long terme du réseau existant. De plus, le présent mémoire démontre que les modèles spatialement explicites utilisant des données LiDAR sont des outils fiables pour évaluer la dynamique de végétation des chemins forestiers et fournit des pistes pour de futures recherches et la possibilité d'intégrer cette approche quantitative à d'autres études de structures linéaires. Une meilleure connaissance des modèles de dynamique des caractéristiques de végétation sur les chemins forestiers, sur de grandes zones géographiques, peut aider à soutenir la gestion durable des forêts par la modulation de l'impact environnemental associé à l'empreinte linéaire.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur de mémoire/thèse:	Valeria, Osvaldo
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Imbeau, Louis
Mots-clés libres:	Chemins forestiers, LiDAR (Light Detection and Ranging) aéroporté, strctures linéaires, chemins forestiers, réseau routier, aménagement forestier, forêts aléatoires, dynamique de végétation, forêt boréale.
Divisions:	Forêts > Maîtrise en écologie
Date de dépôt:	14 déc. 2022 14:44
Dernière modification:	14 déc. 2022 14:44
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1392

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