Par Jean-Luc LEVEQUE Ingénieur IPF Basse Normandie

A ce jour 62.000 hectares de forêts ont brûlé dans l’année en cours, selon le Système européen d’information sur les incendies de forêt (EFFIS).

Quels sont les outils et techniques qui permettent d’engager des mesures de préventions aujourd’hui ?

Des nouvelles techniques de mesure peuvent être utilisées et une véritable gestion des forêts devraient être mise en œuvre avec des actions de bon sens sur terrain. Nous avons battus tous les records de chaleurs en France et dans de nombreux pays du monde. Les technologies du LIDAR permettent de cartographier les zones forestières, identifier différentes essences d’arbres, relever les accès des moyens terrestres contre les incendies, prévoir les travaux d’aménagement naturelles de barrières anti-feux, repérer les zones de débroussaillage. Il est grand temps de réorganiser la gestion du paysage forestier et de responsabiliser les propriétaires forestiers.

La problématique concerne toute la France.

Plus de 30% du territoire est recouvert de forêts dont 70% sont privées. Cela représente 3 millions de propriétaires divers et variés :
« il y a des propriétaires particuliers ou institutionnels, comme des banques ou des assurances », explique Arnaud Sergent chercheur à l’INRAE. La seule contrainte pour un propriétaire particulier est l’interdiction de défricher. Pour le reste, c’est le flou, « Une grande partie des forêts sont délaissées : en dessous de 25 hectares, elles ne sont pas gérées, et c’est pareil depuis quelques années pour les forêts de moins de 4 hectares ». Un grand nombre de leurs propriétaires ne s’en occupe pas correctement. Les achats de terrains boisées ou à planter, permettaient pour un bon nombre de propriétaires de bénéficier d’avantages fiscaux. Mais ce patrimoine vivant nécessite un minimum de débroussaillement. (Contrairement au défrichement qui met fin à la destination forestière du terrain, le débroussaillement est un travail entrepris dans le but de protéger le terrain contre l’incendie de forêt, tout en lui gardant sa vocation forestière.)

Pour ce faire un outil moderne au service des forêts

Le LIDAR est une méthode de télédétection et de télémétrie semblable au radar, mais au lieu d’onde de radio il émet des impulsions de lumière infrarouge sur des objets ou de la matière. L’un des objectifs du système LiDAR est d’émettre une onde qui n’interfère pas avec les autres capteurs (c’est-à-dire la caméra, l’œil humain). Pour cette raison, la longueur d’onde des LiDAR se situe principalement dans la partie proche infrarouge du spectre électromagnétique (750 nm à 1,5µm). Voir graphique. Il calcule la distance de chaque objet en fonction du délai de l’impulsion d’envoi et celui de son retour. Chaque seconde, le LiDAR prend ainsi des millions de points de mesure précise de la distance, à partir desquels on peut produire une matrice 3D de son environnement. Le terme LIDAR couvre une très grande variété de systèmes de mesure à distance par laser. Le LIDAR en anglais « LIght Detection And Ranging » traduit soit en français « détection et estimation de la distance par la lumière » ou « par laser » Sous l’aspect technique Un LIDAR est un système opto-électronique composé d’un émetteur laser, d’un récepteur comprenant un collecteur de lumière (télescope ou autre optique) et un photodétecteur qui transforme la lumière en signal électrique, ainsi que d’une chaîne électronique de traitement du signal qui extrait l’information recherchée. Les composantes du LiDAR génèrent des cartes 3D. Ils permettent de détecter les objets, d’en déterminer la position et même de les identifier. Le LiDAR, quant à lui, offre des données de mesures 3D précises sur de courtes et de longues distances, quelques soient les conditions de la météo et de l’éclairage. Le LiDAR est une solution compacte qui permet un haut niveau de précision pour la cartographie 3D. À une distance de 100 mètres, les systèmes Yellowscan LiDAR ont une résolution de quelques centimètres.

Parmi les secteurs utilisant le LIDAR les secteurs des transports avec l’automobile en particulier dans les systèmes avancés d’aide à la conduite et la conduite autonome. Actuellement les véhicules semi-autonomes et autonomes utilisent un amalgame de technologies de détection beaucoup moins performantes que le LIDAR et tributaires des conditions mauvaises de la météo qui amoindrissent leurs performances. Les avantages du LIDAR : une Cartographie 3D précise, une excellente performance en faible luminosité. Un retour d’information de la distance et de son traitement très rapide. Le LIDAR, instrument incontournable de télédétection active, trouve ses applications entre autres en topographie (géomorphologie), dans la gestion des risques sismique, météorologie, pour l’étude de la pollution atmosphérique, l’agronomie, la sylviculture), pour les recherches archéologiques, la gestion du trafic aérien, le guidage de véhicules terrestres, aériens ou spatiaux. Le LIDAR est fondé sur des lasers rayonnant dans le domaine infrarouge, le domaine visible ou le domaine ultraviolet proche. La technique du LIDAR permet de repérer le monde vivant de l’atmosphère et marin c’est le LIDAR à fluorescence avec une émission dans le domaine ultraviolet et une réception filtrée dans le domaine visible est ainsi capable de détecter la présence et la concentration de molécules organiques fluorochromes, à distance. Cela rend possible une télédétection spécifique du vivant dans l’atmosphère ou dans l’océan.

Quelle est cette technologie laser qui permet de cartographier à travers la végétation, dans des situations de faible contraste ou d’ombre ?

Pour cartographier des cartes en 3 D avec l’analyse de millions de données il est nécessaire d’utiliser le LIDAR dans un ensemble spécifique appelé le système LIDAR : il comprend le Moyen de transport en mouvement suivant un itinéraire donné qui assure le déplacement du lidar embarqué. C’est le Système de navigation et de positionnement
il est crucial de déterminer la position et l’orientation absolue du capteur pour s’assurer que les données capturées sont des données exploitables. Les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) fournissent des informations géographiques précises concernant la position du capteur (latitude, longitude, hauteur) et une unité de mesure inertielle (IMU) définit à cet endroit l’orientation précise du capteur (tangage, roulis, lacet).

Le Scanner laser (LIDAR) pulsent une lumière laser depuis divers systèmes mobiles (automobiles, avions, drones…) à travers l’air et la végétation (Laser aérien) et même l’eau (Laser bathymétrique).
Un scanner reçoit la lumière en retour (échos), mesurant les distances et les angles. La vitesse de balayage influence le nombre de points et d’échos qui sont mesurés. Ce dernier envoi des impulsions lumière et leur retour. L’ensemble des millions de données est collecté et transmis aux ordinateurs et calculateurs.

Ils reconstituent point par point la cartographié du terrain analysé (eau, terre etc.).

Le calcul est nécessaire pour faire fonctionner le système LIDAR en définissant la position précise de l’écho. Il est également nécessaire pour la visualisation des données en vol ou le post-traitement des données afin d’augmenter la précision et l’exactitude du nuage de points de la cartographie 3D..Véritable saut technologique, la couverture LIDAR va permettre en France d’ici 2025 de cartographier les 182 000 km2 de l’ensemble des peuplements forestiers en métropole et Outre-mer (hors Guyane). Cette cartographie « haute définition », coordonnée par l’Institut national de  l’information géographique et forestière (IGN), fait partie du volet « reboiser les forêts françaises » du plan de relance. Cette opération de grande envergure est accentuée par les événements de cette année 2022. L’été fut celui de tous les records de chaleur. Il a favorisé une grande partie des incendies dans différentes régions de France mais aussi du monde. Cette technologie du Lidar permettra d’analyser les différentes forêts, la diversité de leurs végétations les différentes essences d’arbres et arbustes et les caractéristiques de leur terrain.

Le LIDAR et ses différents systèmes d’utilisation conjugués avec d’autres outils de mesure pourront apporter une aide précieuse avec des informations concrètes dans les arbitrages et choix des arbres, la diversité environnementale, les travaux de préventions des incendies forêts au- delà des clivages politiques et des intérêts individuels particuliers.