Annonce postée par : Maxime Soma (INRAE Aix) (maxime.soma(a)inrae.fr)
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Contexte
Afin d’estimer la vulnérabilité des écosystèmes forestiers dans le contexte du changement
climatique et de quantifier les services écosystémiques rendus comme la production de
bois, la protection contre l’érosion et le maintien de la biodiversité, il est essentiel
de mieux caractériser la biomasse, structure et vitalité des peuplements forestiers
actuels avec des approches méthodologiques robustes applicables à l’échelle du massif tout
en gardant une résolution spatiale fine.
Les protocoles et analyses des inventaires dendrométriques et de la santé des peuplements
sont bien établis (par exemple, inventaires de l’Institut Géographique National; Charru et
al., 2017), mais coûteux en temps et difficilement réalisables sur de grands
échantillonnages. Pour pallier à ces difficultés, les données issues de capteurs embarqués
sur drone offrent des informations de l’échelle de l’individu à celle du massif (e.g.,
Lechner et al., 2020), à une résolution très fine (ex : ~500 points/m2 pour un LiDAR
drone), et avec la possibilité d’effectuer des séries de vols pour le suivi de l’évolution
de la structure et santé d’un peuplement et de sa canopée (e.g., Bergmüller and Vanderwel
2022 ; Ecke et al., 2022).
Cependant, les méthodes d’analyse des images et nuages de points acquis par drone sont
encore en développement, et peu automatisées, ce qui limite leur utilisation en routine
pour effectuer des suivis spatio-temporels sur plusieurs sites. Aussi, des validations et
des développements supplémentaires sont nécessaires pour pouvoir généraliser l’utilisation
du drone dans les forêts méditerranéennes qui présentent de larges gammes de densité
forestière, de composition, et une strate arbustive conséquente. Ces techniques doivent
ainsi être testées puis insérées dans des chaines de traitement avant d’être utilisées à
plus large échelle.
Objectifs du stage
L’objectif du stage est de développer une méthodologie de traitement de données
multispectrales et LiDAR issues de capteurs embarqués sur drone, afin de caractériser la
structure, la biomasse, et la santé de peuplements forestiers méditerranéens.
Afin que la méthode soit applicable pour une variété d’espèces méditerranéennes, de
densités, et de taux de dépérissement, elle sera calibrée et validée avec des données
terrain à haute résolution provenant d’une dizaine de sites expérimentaux situés en
Provence où la forêt est dominée par le pin d’Alep, le chêne vert, ou le chêne pubescent.
Travail demandé
L’étudiant.e devra développer un ‘work-flow’ semi-automatisé pour (1) extraire et
prétraiter les données (ex : recalage des images et filtrage du bruit et des artefacts) ;
(2) traiter les nuages LiDAR avec les packages R LidR et aRchi pour isoler et estimer les
caractéristiques de chaque individu (ex : sa hauteur, diamètre du houppier, distribution
3D de la végétation), et des densités foliaires à l’échelle de la placette ; (3) calculer
divers indices de végétation à partir des images multispectrales (e.g., NDVI, NDRE,
GLI…).
Afin de valider l’approche, l’étudiant.e utilisera différentes données déjà prélevées sur
le terrain par l’équipe d’accueil, comme les inventaires de diamètre et de hauteur des
arbres, des mesures de taille de houppier des arbres, des estimations de surface foliaire
(LAI), et des notations de déficit foliaire.
Pour toutes ces étapes, l’étudiant.e bénéficiera des compétences de l’équipe d’accueil en
traitement des données télédétection ainsi que des collaborations avec l’UMR TETIS
L’étudiant.e participera aussi aux vols drone (DJI Matrice 300 RTK avec capteur LiDAR L1
et capteur multi-spectral MicaSense RedEdge-MX 5 bandes) qui seront réalisés dans le cadre
de ce projet
Profil recherché
Etudiant.e en école d’ingénieur ou en master 2 dans le domaine de la programmation
informatique ou du traitement des données de télédétection.
- Bonne maitrise des logiciels et librairies utilisés en télédétection (R, Python), en
photogrammétrie et exploitation de données 3D (TerraSolid, Metashape, CloudCompare)
- Maitrise des outils de SIG (QGis en particulier)
- Un attrait pour l'écologie végétale sera appréciée
- Autonomie
- Bonne capacité rédactionnelle
Conditions du stage
Durée : 6 mois
Date de démarrage souhaitée : début 2024 – à déterminer avec l’étudiant.e
Gratification de stage : selon la réglementation en vigueur. (~600€ par mois)
Lieu :
Unité Mixte de Recherche RECOVER, INRAE Centre PACA, Site Aix-Le Tholonet, 3275 Route
Cézanne, CS 40061, 13182 Aix en Provence Cedex 5.
Contacts et Candidature à envoyer :
Maxime Cailleret (Chargé de Recherches, UMR RECOVER, INRAE, Université d’Aix-Marseille) :
maxime.cailleret(a)inrae.fr
Maxime Soma (Ingénieur de Recherches, UMR RECOVER, INRAE, Université d’Aix-Marseille) :
maxime.soma(a)inrae.fr
Références citées
Bergmüller, K. O., & Vanderwel, M. C. (2022). Predicting tree mortality using spectral
indices derived from multispectral UAV imagery. Remote Sensing, 14(9), 2195.
Charru, M., Seynave, I., Hervé, J. C., Bertrand, R., & Bontemps, J. D. (2017). Recent
growth changes in Western European forests are driven by climate warming and structured
across tree species climatic habitats. Annals of Forest Science, 74(2), 1-34.
Ecke, S., Dempewolf, J., Frey, J., Schwaller, A., Endres, E., Klemmt, H. J., ... &
Seifert, T. (2022). UAV-based forest health monitoring: A systematic review. Remote
Sensing, 14(13), 3205.
Lechner, A. M., Foody, G. M., & Boyd, D. S. (2020). Applications in remote sensing to
forest ecology and management. One Earth, 2(5), 405-412.
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