Bastien Lecigne

Ancien Postdoctorant

Architecture des arbres en milieu urbain et application du LiDAR terrestre

Superviseur: Christian Messier

Chaire CRSNG/Hydro-Québec sur le contrôle de la croissance des arbres

Université du Québec à Montréal
Institut des sciences de la forêt tempérée 

Téléphone : (514) 987-3000 poste 6936

Courriel : lecignebastien@gmail.com

Formation

• Doctorat en biologie, Université du Québec à Montréal 2021.
• Maîtrise en biologie, Université du Québec À Montréal 2013.
• Licence professionnelle "biologie et gestion de l'arbre en milieux paysagers et arborés", Université de Limoges (France), 2009.

Architecture des arbres à proximité des réseaux électriques

Afin de maintenir un niveau de service optimal, les entreprises de distribution électrique procèdent à des émondages qui visent à supprimer les branches d'arbres qui s'approchent de leurs réseaux. L'effet de ces émondages sur la croissance et le fonctionnement des arbres sont cependant mal connus et peuvent, dans certaines conditions, aller à l'encontre des objectifs de dégagement. Il y a donc un intérêt à accroître nos connaissances du fonctionnement et de l'architecture des arbres émondés dans le but d'améliorer les pratiques de gestion de la végétation à proximité des lignes de distribution électrique et de contribuer au maintien de grands arbres dans les milieux urbains.

Les arbres sont aujourd'hui considérés comme des organismes modulaires. Les modules, qui sont souvent spécialisés et peuvent présenter différents degrés d'autonomie, s'intègrent de façon hiérarchisée dans la structure d'un arbre. Cette dernière présente donc plusieurs niveaux d'organisation. Dans ce contexte, une meilleure compréhension de la réaction des arbres aux émondages passe par l'étude de ces mécanismes, et en particulier de la façon dont ils influencent l'interception de la lumière et l'exploration de l'espace par les arbres.

Exemples d'arbres émondés en vue de dégager les réseaux électriques

Projet de maîtrise (sous la supervision de Sylvain Delagrange et Christian Messier )

L'objectif de mon projet de maîtrise était d’étudier l’impact des émondages de dégagement des réseaux de distribution électrique sur les arbres urbains et la façon dont les arbres s'acclimatent à cette contrainte. Pour cela nous avons développé une méthode d’analyse de données LiDAR terrestre qui permet de quantifier le volume d'un arbre et d'analyser la distribution du matériel végétal dans l'espace 3D.

Les résultats suggèrent qu'il n'y a pas d'effet des émondages répétés à long terme sur le volume des arbres. Ceci vient du fait que, d'une part, les arbres émondés présentent une augmentation de la croissance en périphérie de la couronne qui leur permet de compenser les pertes causées par un émondage en seulement une année, et, d'autre part, que les arbres sont en capacité de s'acclimater à des émondages répétés en orientant leur croissance loin des fils.

Projet de doctorat (sous la supervision de Sylvain Delagrange et Christian Messier )

L'objectif de ma thèse était de proposer une analyse de la réaction des arbres aux émondages en s'intéressant particulièrement (i) à l'autonomie des rejets, (ii) à la réaction des arbres à plusieurs niveaux d'organisation et (iii) à la contribution de différents types d'axes pour assurer les fonctions d'exploration de l'espace et d'exploitation de la lumière. Ma thèse présente également un nouvel outil d'analyse de l'architecture des arbres à partir de données issues de télédétection LiDAR.

Les résultats suggèrent que la croissance des rejets est surtout contrôlée par des facteurs locaux (c-à-d. des facteurs qui contrôlent la croissance de chaque rejet individuellement), que la réaction des arbres se fait à plusieurs niveaux d'organisation (pousse annuelle, axe et arbre dans son ensemble) et que la contribution des différents types d'axes est influencée par les émondages. Par ailleurs, la méthode d'analyse des données LiDAR permet de segmenter les pousses annuelles et de les classer en différents types d'axes avec une grande précision.

Projets de postdoc (en cours)

Développement de techniques de formation des arbres sous les lignes électriques

La formation des arbres sous les lignes électriques est une voie privilégiée afin de concilier la présence des arbres et le besoin d'assurer un approvisionnement constant en électricité. Ce projet a pour but de tester différentes méthodes de formation des arbres sous les lignes électriques en structurant la forme des arbres autour de deux branches maîtresses qui n'entreront pas en conflit avec les lignes électriques.

Pour cela, deux façons de supprimer la tête et de favoriser la croissance des branches latérales (par élagage ou par ombrage) et deux façons de dévier des branches latérales de la direction des réseaux (par élagage ou par mise en place d'un tuteur en V) seront combinées. Ces techniques seront testées sur 540 arbres localisés à Saint-Bruno-de-Montarville. À terme, nous pensons que ces nouvelles méthodes permettront de réduire les coûts d'élagage autour des lignes électriques et que la réduction des besoins en élagage permettra d'accroître l'espérance de vie des arbres urbains.

Photographie d'un tuteur en V mis en place dans le cadre d'une étude préliminaire qui s'est déroulée à Rosemont de 2009 à 2019 en collaboration avec Sylvain Delagrange et Alain Paquette ''

Vers l'inventaire avancé des arbres urbains

Les inventaires d'arbres urbains sont aujourd'hui limités à des mesures très simples (essentiellement le diamètre du tronc) et sont réalisés à une résolution temporelle faible (un arbre est mesuré tous les cinq ans environ à Montréal). Il en résulte que ces inventaires sont très peu informatifs sur la structure et les caractéristiques des forêts urbaines et l'estimation de certaines variables (par exemple les services écosystémiques) nécessite d'utiliser des modèles souvent peu précis. L'objectif de ce projet sera d'étudier la possibilité d'intégrer la télédétection par LiDAR terrestre monté sur véhicule pour améliorer l'inventaire des arbres urbains. Cet inventaire pourra être soit statique - via une mesure directe de la variable d'intérêt (voir des exemples dans la figure) - soit prédictif - via l'application de modèles de prédiction (voir des exemples dans la figure). Ces inventaires avancés présentent un fort potentiel pour l'amélioration de nos connaissances des forêts urbaines puisqu'ils permettront de mesurer plusieurs variables qui sont jusqu'ici inaccessibles (par exemple la sensibilité des arbres au verglas et plusieurs services écosystémiques), et ce, avec une haute résolution temporelle (chaque arbre pourra être mesuré chaque année). Ces inventaires constitueront un atout majeur pour les gestionnaires des forêts urbaines en leur offrant une meilleure connaissance de leur patrimoine arboré, et en offrant la possibilité d'anticiper les problèmes et d'ajuster leurs interventions en conséquence (par exemple les interventions de dégagement des réseaux électriques en utilisant des modèles de prédiction de la croissance).

Autres projets

• Architecture des arbres et accumulation du verglas : application du LiDAR terrestre pour étudier les liens entre la structure des arbres et l'accumulation du verglas.
• Biomécanique des arbres tués par l'agrile du frêne : étude de la résistance mécanique des arbres morts et mise en relation avec leur état de dégradation.
• Analyse de l'information visuelle chez les animaux : application du LiDAR terrestre pour quantifier et analyser des champs visuels dans différents environnements.

Articles publiés dans des revues avec comité de lecture

Lecigne, B., Delagrange, S., Lauri, PÉ. et Messier, C. 2022. Trimming influences tree light interception and space exploration: contrasted responses of two cultivars of Fraxinus pennsylvanica at various scales of their architecture. Trees. lien 

Lecigne, B., Delagrange, S., et Taugourdeau, O. 2021. Annual Shoot Segmentation and Physiological Age Classification from TLS Data in Trees with Acrotonic Growth. Forests, 12(4), 391. lien 

Großmann J., Pyttel P., Bauhus J., Lecigne B., et Messier C. 2020. The benefits of tree wounds: Microhabitat development in urban trees as affected by intensive tree maintenance. Urban Forestry and Urban Greening, 55, 126817. lien 

Lecigne B., Eitel J. U., et Rachlow J. L. 2020. viewshed3d: An r package for quantifying 3D visibility using terrestrial lidar data. Methods in Ecology and Evolution, 11(6), p. 733-738. lien 

Lecigne B., Delagrange S., et Messier C. 2020. Determinants of delayed traumatic tree reiteration growth: Levels of branch growth control and insights for urban tree management, modeling and future research. Urban Forestry and Urban Greening, 47, 126541. lien 

Taugourdeau, O., Delagrange, S., Lecigne, B., Sousa-Silva, R., et Messier C. 2019. Sugar maple (Acer saccharum Marsh.) shoot architecture reveals coordinated ontogenetic changes between shoot specialization and branching pattern. Trees, 33(6), p. 1615-1625. lien 

Lecigne B., Delagrange S., et Messier C. 2018. Crown reaction and acclimation to cyclical V-trimming of city trees: An analysis using terrestrial laser scanning. Urban Forestry and Urban Greening, 29(C), p. 183-191. lien 

Lecigne B., Delagrange S., et Messier C. 2017. Exploring trees in three dimensions: VoxR, a novel voxel-based R package dedicated to analysing the complex arrangement of tree crowns. Annals of Botany, 121(4), p. 589-601. lien 

Nock C. A., Lecigne B., Taugourdeau O., Greene D. F., Dauzat J., Delagrange S., Messier C. 2016. Linking ice accretion and crown structure: towards a model of the effect of freezing rain on tree canopies. Annals of botany, 117(7), p. 1163-1173. lien 

Packages R

Martin-Ducup, O. et Lecigne, B. 2022. aRchi: Quantitative Structural Model ('QSM') Treatment for Tree Architecture.} CRAN  github 

Lecigne B. et Eitel, J. 2018 (M.A.J 2021). viewshed3d: compute viewshed in 3D terrestrial laser scanner scenes of ecosystems.} CRAN  github 

Lecigne B. 2014 (M.A.J. 2020). VoxR: tree geometry and morphology from unstructured terrestrial laser scanner data.} CRAN  github 

Rapports de recherche et rapports techniques

Lecigne B., Follett M., Ruel J. C., Messier C. et Buteau C. 2019. Perte de résistance mécanique chez des arbres infestés par l’agrile du frêne : vers une meilleure gestion du risque. Rapport de recherche, Chaire CRSNG / Hydro-Québec sur le contrôle de la croissance des arbres.

Lecigne B. 2017. Gestion de la partie souterraine des arbres : de la plantation à la préservation du système racinaire. Rapport technique, Chaire CRSNG / Hydro-Québec sur le contrôle de la croissance des arbres.

Lecigne B., Follett M., Nock C., Delagrange S., Paquette A. et Messier C. 2013. Identification des facteurs influençant la réaction des arbres aux tailles de dégagement des réseaux électriques. Rapport de recherche, Chaire CRSNG / Hydro-Québec sur le contrôle de la croissance des arbres.