Projet de recherche LiDAR

Objectifs principaux du projet

Le projet vise à développer des outils automatisés permettant de réaliser une cartographie fine de l’hydrographie surfacique et linéaire ainsi que des sites avec contrainte de drainage aux opérations forestières à partir du LiDAR aéroporté et de l’imagerie aérienne. Ces outils automatisés devront permettre de bonifier la carte écoforestière du Ministère de la Forêt, de la Faune et des Parcs en identifiant de nouvelles entités géographiques telles que les cours d’eau intermittents et permanents et les zones de propension à l’orniérage telles que les sites à drainage 40, 50 et 60.

Ces outils automatisés pourront :

  • Améliorer la précision des contours des plans d’eau par rapport aux cartes de la Base de données topographiques du Québec (BDTQ), soit passer d’une échelle 1/20 000 à environ 1/5 000;
  • Identifier les cours d’eau intermittents et permanents et leurs seuils de détection cartographiques (comparativement au GRHQ à l’échelle 1/20 000 où les cours d’eau ne sont pas tous cartographiés);
  • Identifier les zones de propension à l’orniérage telles que les sites à drainage 40, 50 et 60 avec ou sans accumulation de matière organique par rapport aux cartes écoforestières, soit passer d’une aire minimale cartographiée de 4 ha à environ 1 ha.

Contexte

La modélisation de réseaux hydrographiques continus à partir d’un MNT constitue un défi important étant donné la présence d’éléments anthropiques tels que les chemins forestiers. En créant des barrières topographiques, ces derniers empêchent l’écoulement normal de l’eau. La cartographie du système d'information écoforestière (SIEF) du 4e inventaire décennal est actuellement à une échelle de 1/20 000. Cette précision n’est malheureusement pas suffisante pour connaitre la position exacte des chemins forestiers. La position des milliers de traverses de cours d’eau et drainages sur le territoire québécois n’est également pas connue. Ainsi, les informations de bases permettant la correction d’une modélisation hydrographique par « brulage » du MNT ne sont actuellement pas disponibles. Cette méthode permet en quelque sorte de créer des brèches dans les barrières anthropiques du MNT à l’aide de couches d’informations géographiques vectorielles afin d’assurer la continuité du tracé de l’écoulement de l’eau. La méthode du « brèchage » permet toutefois de créer des brèches sans connaitre la position exacte des traverses de cours d’eau sur le territoire. Les réseaux hydrographiques produits nécessiteront des ajustements afin s’assurer qu’ils représentent bien la réalité. Ainsi, deux campagnes de validation terrain dans le cadre du projet de recherche sont prévues pour prendre des mesures et valider les résultats des modèles. Cette étape permettra de calibrer les modèles en fonction du type de données LiDAR acquises et de la zone bioclimatique.

L’identification des zones de propension à l’orniérage tel que les sites à drainage 40, 50 et 60 sera réalisée à l’aide de différentes approches. D’abord, les dépressions présentes dans le MNT seront extraites et analysées. Ensuite, les écoulements hydrographiques linéaires générés précédemment seront utilisés de manière à concevoir les indices d’humidités « Topographic Wetness Index – TWI » et « Depth-to-Water – DTW ». C’est en combinant ces trois approches et en intégrant un coefficient de ruissellement par type de dépôt et bassin versant que la cartographie bonifiée des sites avec contrainte de drainage aux opérations forestières sera produite. Une validation de la démarche sera effectuée grâce aux photographies aériennes, aux zones d’orniérages répertoriées et aux données recueillies lors des campagnes terrain.

Finalement, les outils automatisés permettant de cartographier l’hydrographie surfacique et linéaire et les sites avec contrainte de drainage aux opérations forestières seront produits de manière itérative afin de choisir les modèles les plus concluants. Les démarches, les résultats, leur validation statistique, de même que les limites et les perspectives feront également partit des extrants de ce projet.


Territoire à l'étude\\Source : CERFO

Territoires à l'étude

L’effort principal du travail de recherche et de développement sera mis sur la forêt publique de la région de la Capitale Nationale (acquisition LiDAR 2016) et de la région de l’Outaouais (acquisition LiDAR 2015).

Les bassins versants des rivières Montmorency, Sainte-Anne et Kinonge (figure 1) ont été sélectionnés pour la calibration et la validation des outils automatisés. Ces secteurs feront l’objet de campagnes de validation terrain des modèles. Une proportion du réseau hydrographique surfacique et linéaire et des sites avec contrainte de drainage aux opérations forestières seront échantillonnés à l’échelle de sous-bassins versants.

Étudiantes

  • Francis Lessard - Candidat à la maîtrise de recherche en sciences forestières : Identification des cours d’eau intermittents et permanents et leurs seuils de détection cartographiques

Direction : Sylvain Jutras Ing F, Ph D
Co-direction : Eric Guilbert  Ph D

  • Émilie Drolet - Candidate à la maîtrise de recherche en sciences forestières : Identification des zones de propension à l’orniérag

Direction : Sylvain Jutras Ing F, Ph D
Co-direction : EvelyneThiffault Ing F, Ph D

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Jérémie Alluard (2016) Les statistiques au moments de la rédaction 

  • Ce document a pour but de guider les étudiants à intégrer de manière appropriée une analyse statistique dans leur rapport de recherche.

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