Publié le 11 décembre 2018
Tous les citadins seront d'accord: les arbres en ville offrent de très nombreux avantages. Ils réduisent par exemple la pollution de l'air et rafraîchissent l'air ambiant grâce à l'évapotranspiration et l'ombre apportée par le feuillage.
Lorsque les arbres sont endommagés ou affectés par des maladies, ces avantages diminuent et les arbres, parfois devenus instables, peuvent devenir un danger pour les citadins.
La vérification de l'état des arbres se fait traditionnellement par des inventaires directement sur le terrain, ce qui représente beaucoup de travail et est relativement coûteux.
Une partie du Cinquantenaire à Bruxelles vue par le capteur LiDAR
Les signaux laser permettent de détecter les arbres individuels et de délimiter leurs contours
Dans le cadre d'un projet financé par le programme STEREO, URBANEARS, des chercheurs de la KULeuven ont mis au point une méthode rapide, économique et objective pour cartographier, évaluer et surveiller la santé des arbres en milieu urbain.
Pour cela, ils ont évalué la densité de feuillage et la couleur des feuilles d'arbres individuels à Bruxelles en combinant des images acquises par deux types de capteurs embarqués dans des avions:
- des données LiDAR (Light Detection and Ranging), qui permettent de détecter et délimiter des arbres individuels.Les données LiDAR consistent en effet en des mesures de distance très précises entre l'avion et les objets au sol, générant une représentation 3D détaillée de la ville.
- des données hyperspectrales pour déterminer la densité et la santé des feuilles des arbres. Les capteurs hyperspectraux fournissent des informations beaucoup plus riches que les capteurs multispectraux (3 à 8 bandes spectrales) traditionnels. Ils enregistrent en effet la lumière réfléchie par la cible dans une multitude (souvent plus de 200) de bandes spectrales contigües dans les parties visible, proche infrarouge et infrarouge moyen du spectre éléctromagnétique. Chaque objet reflète différentes parties du spectre de la lumière en fonction de ses propriétés telles que sa couleur, ses composants chimiques ou sa structure. Comme les arbres malades ou soumis à un stress environnemental deviennent moins verts et ont moins de feuilles, ces données permettent de distinguer les arbres sains des arbres malades ou endommagés.
Image hyperspectrale (Red Green Blue) du Cinquantenaire à Bruxelles, acquise par le capteur APEX lors de la campagne BelAIR Sonia 2015
Jeroen Degerickx, l'auteur principal de cette étude, précise: «Cette cartographie aéroportée de la santé des arbres représente un support considérable aux inventaires de terrain très contraignants actuellement mis en œuvre et pourrait donc être très intéressante pour les gestionnaires d'espaces verts urbains. La télédétection offre un potentiel considérable pour la recherche sur la santé des arbres urbains. Par rapport aux inventaires de terrain, les informations extraites des données de télédétection sont plus objectives, quantitatives, couvrent simultanément une vaste zone continue et peuvent facilement être reproduites dans le temps (par exemple, chaque année) ».
Les arbres en zones urbaines sont soumis à toutes sortes de facteurs de stress qui ne sont pas ou beaucoup moins présents dans les environnements naturels. En raison de la pollution des sols et de l'air, les arbres absorbent de grandes quantités de métaux lourds et d'autres substances nocives. Les arbres situés le long des routes sont souvent endommagés par les quantités excessives de sel dispersées en hiver pour dégeler les routes. En ville, les sols sont souvent très peu profonds (en raison, par exemple, de la présence de structures sous-jacentes) et les arbres sont fréquemment plantés dans des espaces très confinés. Ces deux facteurs limitent l'espace nécessaire à la croissance des racines et augmentent donc le risque de stress hydrique et nutritionnel.
«Compte tenu de la fréquence élevée de facteurs de stress en milieu urbain, ainsi que des implications claires de la santé des arbres sur le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes urbains et sur la qualité de vie des habitants, la santé des arbres en milieu urbain est ou devrait être un élément important à prendre en compte dans toutes les villes et tous les pays du monde» déclare Degerickx.
La nouvelle méthode développée dans le cadre du projet STEREO URBANEARS devrait être appliquée dans les systèmes de surveillance publique dans un proche avenir. «Nous sommes déjà en contact avec l’équipe de gestion des espaces verts de Bruxelles, ainsi qu'avec la principale organisation pour la protection des espaces verts en Flandre (VVOG), qui ont clairement exprimé leur intérêt pour notre recherche, ce qui indique que la santé des arbres en milieu urbain est réellement une question urgente», ajoute Degerickx. L'équipe organise d'ailleurs un workshop fin janvier 2019 afin d'informer et de créer le contact avec d'autres utilisateurs potentiels.
Contact: Jeroen Degerickx
Division of Forest, Nature & Landscape - KU Leuven