Classification de la végétation en LiDAR : classes basse, moyenne et haute
La végétation est habituellement la plus grosse classe d'un bloc LiDAR aéroporté, et elle n'est jamais une seule couche. Le schéma ASPRS la sépare en trois, basse, moyenne et haute, parce qu'un forestier, un modélisateur de terrain et un ingénieur de corridor ont chacun besoin d'une tranche différente de la même canopée. Voici la surprise pour les nouveaux venus : les trois classes ne sont pas définies par l'altitude. Un point à 40 mètres au-dessus du niveau de la mer peut être de la végétation basse au sommet d'une colline ou de la végétation haute au fond d'une vallée. Ce qui sépare les classes, c'est la hauteur au-dessus du sol situé directement sous le point. Calculer cette hauteur est le vrai travail.
Les trois classes
L'ASPRS réserve 3 à la végétation basse, 4 à la moyenne et 5 à la haute. La norme fixe les codes mais volontairement pas les hauteurs où une classe devient la suivante. Ces bandes se fixent par projet, car ce qui compte comme végétation basse sur un corridor de transmission n'est pas ce qui compte sur un inventaire forestier. Une convention courante :
| Code | Classe ASPRS | Bande de hauteur typique | Produit en aval |
|---|---|---|---|
| 3 | Végétation basse | Du sol à environ 0,5 m | Nettoyage du sol nu, retrait du sous-bois |
| 4 | Végétation moyenne | Environ 0,5 m à 2 m | Couche d'arbustes, sous-étage |
| 5 | Végétation haute | Au-dessus d'environ 2 m | Modèle de hauteur de canopée, métriques forestières, empiètement |
La hauteur normalisée : tout se mesure depuis le sol
Pour placer un point dans une bande, on soustrait de son altitude celle du sol en dessous. C'est la hauteur normalisée. Aplanissez ainsi le paysage et un arbuste de 3 mètres se lit 3 mètres, qu'il se tienne dans une vallée ou sur une crête. Cela veut dire que la classification de la végétation repose entièrement sur la classe sol : si des retours de sol manquent sous une canopée dense, le terrain interpolé remonte et chaque arbre au-dessus se mesure trop court. La passe de sol est exécutée et révisée avant de séparer la végétation, pas après.
Pourquoi un arbre est plein de points
Une impulsion LiDAR n'est pas un rayon fin qui s'arrête à la première chose touchée. C'est un faisceau doté d'une largeur réelle, et une canopée est pleine de trouées. Effleurez le bord d'une feuille et une partie de l'impulsion rebondit en premier retour ; le reste continue, accroche une branche en retour intermédiaire, et ce qui atteint le sol forestier revient en dernier. Une impulsion au-dessus d'un arbre donne couramment deux ou trois retours empilés. Voilà pourquoi la végétation est riche en points, et pourquoi les attributs de retour portés par chaque point (numéro de retour, nombre de retours) sont de forts signaux pour les classes de végétation : les retours intermédiaires existent au-dessus des arbres et rarement au-dessus des surfaces dures.
La même physique fixe les limites. Au-dessus de peuplements décidus sans feuilles, la plupart des impulsions passent au travers et les derniers retours peignent une surface de terrain solide. Au-dessus d'une canopée de conifères dense, peu d'impulsions atteignent le sol, le terrain manque de points, et le problème de hauteur normalisée revient aussitôt.
Les zones de confusion
La plupart des points de végétation sont faciles. L'édition manuelle se joue dans trois zones frontières :
- Végétation contre bâtiments. Les deux s'élèvent bien au-dessus du sol. Les toits tiennent des plans nets et donnent des retours uniques ; la canopée est irrégulière et disperse l'impulsion. Les branches en surplomb d'un toit sont le cas tenace.
- Végétation contre bruit. Oiseaux et poussières au-dessus de la canopée se font aspirer dans la végétation haute ; les points aberrants sous le sol, dans la végétation basse.
- Végétation basse contre sol contre bruit. La bande à quelques décimètres du sol, où les trois se chevauchent en hauteur. Une touffe d'herbe, une pierre et le vrai sol nu tiennent dans la même tranche verticale. C'est la classe de végétation la moins stable et celle qui prend le plus de temps de révision.
Des classes aux produits : le modèle de hauteur de canopée
Le fruit d'une séparation propre, ce sont les produits qu'elle débloque. Le principal est le modèle de hauteur de canopée : MHC = MNS − MNT. Le modèle de surface enregistre le sommet de la canopée à partir des premiers retours, le modèle de terrain enregistre le sol nu, et leur différence est la hauteur de tout ce qui se tient sur le sol. Au-dessus d'une forêt, cette carte est la hauteur des arbres sur tout le bloc.
- Inventaire forestier : couvert de canopée, percentiles de hauteur et métriques de peuplement issus des retours de végétation haute.
- Couches d'empiètement et de dégagement : sur les corridors, la végétation haute à une distance donnée des conducteurs signale où l'élagage est dû.
- Couches de combustible : pour la modélisation des feux, la distribution verticale entre les classes basse et haute.
- Nettoyage du sol nu : retirer la végétation basse et moyenne laisse une surface propre pour courbes de niveau et hydrologie.
Contrôle de la qualité
La saison et la densité de points décident de la complétude possible des classes, et les deux étaient fixées avant que le premier point soit classifié : un vol sans feuilles nourrit le terrain et amincit la canopée, un vol avec feuilles fait l'inverse, et un levé dense résout des arbustes qu'un levé épars ne voit pas. À l'intérieur de ces limites, le contrôle qualité de la végétation est surtout visuel :
- Coupes transversales : trancher la canopée et lire les classes de haut en bas, haute sur moyenne sur basse sur sol, sans rien qui flotte sous le terrain.
- Inspection du MHC : des hauteurs négatives signifient du sol pris pour de la végétation ; des trous plats, de la canopée prise pour du sol.
- Décomptes de classes : une tuile presque sans végétation basse à côté de tuiles qui en regorgent trahit un seuil qui a dérivé.
- Bords et surplombs : arêtes de toit et marges de corridor, où la végétation rencontre bâtiments et structures.
Dans Vecten Desktop, la séparation de la végétation relève de VClassify, le module des classes sémantiques de base ; VGround couvre la surface de terrain contre laquelle les bandes de hauteur sont mesurées, et sur les mandats de corridor VUtilities ajoute les classes de conducteurs et de structures sur lesquelles s'appuient les produits d'empiètement. Tout s'exécute localement : les nuages de points, souvent l'actif le plus sensible d'un projet, restent sur la machine de l'opérateur.
