Contexte et enjeux
L’Unité Mixte de Recherche botAnique et bioinforMatique de l’Architecture des Plantes et des végétations (AMAP, http://amap.cirad.fr/fr/index.php) développe des recherches centrées sur la compréhension de l’origine et du fonctionnement des plantes et de la végétation en alliant des approches en botanique et écologie et en modélisation mathématique et informatique. L’UMR AMAP est notamment investie dans l’étude et la modélisation d’une grande variété de couverts forestiers allant des systèmes agro-forestiers aux forêts tropicales.
La complexité des structures forestières tropicales (plusieurs centaines d’espèces d’arbre à l’hectare, canopée dense, présence de lianes, et d’épiphytes) pose un défi pour la modélisation de son fonctionnement et de la caractérisation de sa structure.
La technologie LiDAR (Light Detection and Ranging), basée sur le principe de la télédétection active par émission/réception d’impulsions laser, est de plus en plus utilisée pour caractériser la structure tridimensionnelle et la dynamique de la végétation forestière.
Le lidar terrestre fournit en effet des données qui permettent in fine de caractériser la structure et le biovolume des arbres constituant la canopée, la surface foliaire des arbres – qui va déterminer les échanges gazeux avec l’atmosphère – les profils de densité de végétation normalisés… La représentation 3D détaillée des structures forestières permet également la simulation du transfert radiatif dans la canopée.
Ce projet de stage s’inscrit dans le cadre de deux projets financés par le CNES. Le projet Hypertropik dont l’objectif central est d’évaluer la pertinence d’un satellite hyperspectral pour le suivi de la diversité des canopées forestières et de contribuer à la définition des caractéristiques. Pour ce projet des acquisitions hyperspectrales aéroportées ont été réalisées en 2016 en même temps qu’une campagne de levé TLS. Le second projet est le projet Leaf Expeval dont un des objectifs importants est de confronter des données de lidar aéroporté à retour d’onde complète mesurées sur une parcelle de forêt tropicale à des données simulées à l’aide de DART sur une maquette hyper réaliste de la même parcelle.
Objectifs
Le stage portera sur le traitement d’une parcelle de forêt tropicale scannées au TLS. Une zone focale de 80x80m de forêt dense a été sélectionnée sur le site expérimental de Paracou en Guyane française sur lequel a eu lieu une campagne d’acquisitions aéroportées en septembre 2016. Sur cette zone, des acquisitions sol ont également été menées en septembre 2016 afin de réaliser une représentation 3D détaillée de cette scène pour laquelle les simulations DART seront confrontées aux mesures aéroportées. Ces mesures sol ont consisté en des scans lidar terrestre (TLS) selon un patron systématique dans la zone d’intérêt (figure 1).
Le traitement consiste à partir du nuage de points issu de l’acquisition TLS à produire une maquette géométrique de la scène constituée d’une liste d’arbres représentés comme des objets 3D (partie ligneuse représentée comme une structure maillée (« mesh ») + feuillage représenté par un milieu turbide caractérisé par une densité de feuille et une distribution d’orientation de feuille).
Matériel et méthode
Les étapes clefs du processus sont connues et font appel à des outils logiciels variés : Computreee pour la segmentation des arbres dans le peuplement, R + CloudCompare pour le filtrage bois-feuille AMAPvox pour l’estimation de la surface foliaire et des distributions angulaires foliaires.
L’objectif du stage consiste à rendre l’ensemble de la procédure plus efficace (développement d’une chaine de traitement articulée autour de Computree – plateforme de traitement de données lidar développée par l’ONF – avec format E/S pour les traitements réalisés en dehors de Computree.
Profil recherché
Connaissance en informatique et foresterie (M2, élève ingénieur agro en césure)
Disponible printemps 2017 (4-6mois)
Références
• http://www.computree.onf.fr/
• http://www.cloudcompare.org/
• http://amap-dev.cirad.fr/projects/voxelidar/wiki

Condition d’accueil :
• Durée du stage : 6 mois (préférentiellement)
• Date de début : Avril 2017
• Lieu : Montpellier, au laboratoire AMAP
• Indemnités : indemnités légales de stage (554 euros/mois)
• Subvention cantine
Renseignements : Cécile Antin ([email protected]) et Grégoire Vincent ([email protected])

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