Les satellites pourraient cartographier tous les arbres sur Terre

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Les satellites pourraient cartographier tous les arbres sur Terre

Les écosystèmes terrestres sont largement définis par leurs plantes. Les prairies, les arbustes, les savanes et les forêts représentent une série de gradations dans la densité des arbres et des arbustes, des écosystèmes avec des plantes ligneuses de faible densité et stature, à ceux avec des arbres plus grands et des canopées qui se chevauchent. Des informations précises sur la structure de la végétation ligneuse dans les écosystèmes sont donc essentielles à notre compréhension de l’écologie, de la biogéographie et des cycles biogéochimiques à l’échelle mondiale du carbone, de l’eau et d’autres nutriments.

Cette semaine, il y avait un rapport sur l’existence d’une grande forêt dans le désert du Sahara, basé sur des données d’images satellites à haute résolution couvrant plus de 1,3 million de kilomètres carrés des régions du Sahara occidental et du Sahel en Afrique occidentale. Les auteurs ont cartographié l’emplacement et la taille de plus de 1,8 milliard de couverts d’arbres individuels. La nouveauté est que les arbres n’ont jamais été cartographiés avec ce niveau de détail dans une zone aussi vaste, selon un article de Nature. La résolution spatiale de la plupart des données satellitaires est relativement grossière, les pixels d’image individuels correspondant généralement à des zones au sol de plus de 100 mètres carrés, et souvent de plus d’un kilomètre carré. Cette limitation a obligé les chercheurs dans le domaine de l’observation de la Terre à se concentrer sur la mesure de propriétés générales, telles que la proportion d’un paysage couvert par la canopée des arbres lorsqu’il est vu d’en haut (une mesure connue sous le nom de couverture de la canopée).

Cependant, au cours des deux dernières décennies, divers satellites commerciaux ont commencé à collecter des données à une résolution spatiale plus élevée, capables de capturer des objets au sol d’un mètre carré ou moins. Cette amélioration de la résolution place le domaine de la télédétection terrestre au seuil d’un bond en avant fondamental : de la focalisation sur les mesures agrégées à l’échelle du paysage à la possibilité de cartographier l’emplacement et la taille des couverts d’arbres individuels à grande échelle régionale ou mondiale. Cette révolution des capacités d’observation entraînera sans aucun doute des changements fondamentaux dans notre façon de penser, de surveiller, de modéliser et de gérer les écosystèmes terrestres mondiaux. Martin Brandt et ses collaborateurs dans l’étude du Sahara fournissent une démonstration frappante de cette transformation de la télédétection terrestre. Les auteurs ont analysé plus de 11 000 images, avec une résolution spatiale de 0,5 m, pour identifier les arbres et arbustes individuels avec des diamètres de cime de 2 mètres ou plus. Les auteurs ont accompli cette tâche gargantuesque en utilisant l’intelligence artificielle, en exploitant une approche informatique qui implique ce qu’on appelle des réseaux de neurones. Cette méthode d’apprentissage en profondeur est conçue pour reconnaître des objets (dans ce cas, la cime des arbres) en fonction de leurs formes et couleurs caractéristiques dans une image plus grande. Ces réseaux s’appuient sur la disponibilité de données d’entraînement, constituées dans ce cas d’images satellitaires sur lesquelles les contours visibles des couverts arborés et arbustifs ont été tracés manuellement. Grâce à la formation avec ces échantillons, l’ordinateur a appris à identifier les couverts d’arbres individuels avec une grande précision dans d’autres images. Le résultat est une cartographie mur à mur de tous les arbres de plus de 2 m de diamètre dans tout le sud de la Mauritanie, du Sénégal et du sud-ouest du Mali.

Une estimation précédente du nombre total d’arbres à l’échelle mondiale a été obtenue à l’aide de données de terrain provenant d’environ 430 000 parcelles forestières dans le monde. Les auteurs de cette étude ont utilisé des modèles de régression statistique pour estimer la densité des arbres entre les sites sur le terrain, en fonction du type de végétation et du climat. Leur analyse a suggéré qu’il y a environ trois billions d’arbres dans le monde entier. Cependant, cette approche de l’estimation de la densité des arbres comporte des erreurs et des incertitudes inhérentes, en particulier pour les zones arides, pour lesquelles relativement peu de mesures de terrain sont disponibles pour calibrer les modèles.

Dans les années à venir, la télédétection fournira sans aucun doute des détails sans précédent sur la structure de la végétation à mesure que les données provenant de diverses sources, y compris la détection et la télémétrie de la lumière (lidar), les capteurs radar et proche infrarouge et la haute résolution visible, deviendront plus disponibles. Des données satellitaires à haute résolution sur la taille et la densité des couverts forestiers pourraient contribuer à l’inventaire et à la gestion des forêts et des terres boisées, à la surveillance de la déforestation et à l’évaluation du carbone séquestré dans la biomasse, le bois, le bois de chauffage et les cultures arboricoles.

La capacité de cartographier la taille et l’emplacement des canopées d’arbres individuels à l’aide de ces données satellitaires complétera les informations disponibles à partir d’autres instruments qui fournissent des données sur la hauteur des arbres, les profils verticaux de la canopée et la biomasse ligneuse aérienne.

Brandt et ses collègues ont clairement démontré le potentiel d’une future cartographie mondiale des couverts forestiers à des échelles inférieures au mètre.

Traduit  de noticiasambientales.com