Étendre la recherche forestière avec la technologie LiDAR terrestre

Pourquoi les forêts 3D comptent pour tous

Les forêts offrent bien plus que des paysages et du bois : elles stockent du carbone, rafraîchissent l’air, abritent la faune et amortissent les extrêmes climatiques. Pourtant, de nombreuses décisions en matière de politique climatique, de conservation et d’aménagement du territoire reposent encore sur des mesures étonnamment simples des arbres. Cet article explique comment la technologie laser au sol — appelée LiDAR terrestre — donne aux scientifiques une vue tridimensionnelle beaucoup plus détaillée des forêts, leur permettant de construire des versions numériques réalistes des bois et de suivre comment l’exploitation, le feu et le changement climatique les transforment au fil du temps.

Un nouveau regard sur la forêt

Depuis des décennies, les satellites et les avions cartographient les forêts depuis le ciel, révélant où poussent les arbres et comment ils évoluent. Le LiDAR terrestre déplace le point de vue jusqu’au sol forestier. Un scanner sur un trépied envoie des impulsions laser rapides et mesure le temps qu’elles mettent à revenir après avoir rebondi sur les troncs, les branches, les feuilles et même les troncs au sol. Le résultat est un « nuage de points » dense qui capture l’agencement 3D exact de la matière végétale. Comparées aux mesures traditionnelles au ruban ou aux photos, ces scans sont plus rapides, plus détaillés et moins biaisés, surtout en terrain dense ou accidenté. Les récents progrès matériels ont rendu les scanners plus petits, moins coûteux et plus rapides, ouvrant la porte à de nombreux groupes de recherche supplémentaires.

Construire des forêts numériques

Une fois collectés, les points LiDAR peuvent être convertis en arbres et peuplements numériques réalistes. Des algorithmes enveloppent les points dans des formes simples — souvent de courts cylindres — pour reconstruire chaque branche majeure dans ce qu’on appelle des modèles de structure quantitative. En pratique, les scientifiques peuvent peser et mesurer un arbre sans l’abattre, estimant la quantité de bois totale et comment ce bois est distribué du tronc jusqu’aux brindilles. Ces arbres numériques alimentent des « jumeaux numériques » : des versions informatiques très détaillées des forêts qui peuvent servir à simuler comment la lumière traverse un couvert, comment la photosynthèse réagit aux variations saisonnières, ou comment la forme des arbres résulte de la génétique et de l’environnement. Ce niveau de réalisme aide à combler le fossé entre les petites parcelles de terrain et les observations globales par satellite.

Repenser les inventaires forestiers

Le LiDAR terrestre transforme aussi la façon dont nous comptons et surveillons les arbres à plus grande échelle. Les inventaires forestiers nationaux reposent traditionnellement sur des personnes mesurant les diamètres des troncs et les hauteurs sur des placettes échantillons. Le LiDAR peut fournir ces mêmes chiffres de base avec une précision centimétrique, tout en capturant simultanément la largeur des houppiers, le volume des couronnes, l’espace occupé par chaque arbre et l’agglomération des feuilles. Parce que tout cela est stocké en 3D, d’anciens scans peuvent être retraités avec de nouveaux algorithmes, et des scans répétés peuvent révéler comment les tiges, les houppiers et même les branches fines poussent ou se déforment après éclaircies, tempêtes ou sécheresses. Ce tableau plus riche aide à affiner les modèles qui convertissent la taille des arbres en volume de bois et en carbone, et révèle des différences régionales et liées à la gestion que les méthodes anciennes manquaient souvent.

Voir la structure, l’habitat et les perturbations

Au-delà des arbres individuels, le LiDAR permet aux scientifiques de quantifier comment le feuillage et les branches remplissent l’espace dans l’ensemble d’un peuplement. Ils peuvent mesurer combien de strates contient une forêt, dans quelle mesure le couvert est ouvert ou fermé, et à quel point la structure est complexe en hauteur comme en largeur. Ces motifs sont étroitement liés à la biodiversité et à la résilience. Les houppiers complexes tendent à soutenir plus d’espèces et peuvent continuer à produire du bois même à mesure que les forêts vieillissent. Des cartes 3D détaillées révèlent aussi comment l’exploitation, le feu, la fragmentation et les grands herbivores reconfigurent les forêts. Des études ont utilisé le LiDAR pour montrer que les arbres aux lisières de l’Amazonie croissent différemment et stockent moins de biomasse, que les cicatrices de coupe restent visibles dans la structure verticale des décennies plus tard, et que les feux de surface élaguent la végétation d’étage inférieur de façons qui varient selon les sites.

Défis et perspectives

Malgré ses promesses, le LiDAR terrestre n’est pas un remplaçant magique des outils simples. Les scanners haut de gamme restent coûteux, et le travail de terrain peut être ralenti par le vent, la pluie et les terrains difficiles. Le traitement des énormes volumes de données exige encore des logiciels et une expertise spécialisés, et des normes internationales pour scanner et partager les données commencent seulement à émerger. Pourtant, les progrès continus en intelligence artificielle, les jeux de données partagés et les réseaux coordonnés abaissent progressivement ces barrières. Les auteurs concluent que le LiDAR terrestre est déjà devenu un élément clé de la boîte à outils mondiale pour comprendre les forêts, offrant le niveau de détail structurel nécessaire pour relier mesures de terrain, théorie écologique et surveillance satellitaire — et aidant la société à gérer et protéger les forêts dans un monde en rapide mutation.

Citation: Maeda, E.E., Brede, B., Calders, K. et al. Expanding forest research with terrestrial LiDAR technology. Nat Commun 16, 8853 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-63946-6

Mots-clés: LiDAR terrestre, structure forestière, forêts numériques, déstabilisation forestière, stockage du carbone