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Des drones pour échantilloner les forêts

Le drone quadricoptère Mavic 2 Pro télécommandé par Félix Brochu Marier, superviseur des opérations forestières et sylvicoles chez Domtar, bourdonne à 60 mètres au-dessus de nos têtes. Le petit aéronef de moins d’un kilogramme ne chôme pas : les quelque 300 photographies aériennes à haute résolution (20 mégapixels) que sa caméra embarquée aura prises au terme de son vol serviront à planifier le reboisement de certains secteurs de la forêt privée où nous nous trouvons, au nord-est de Windsor, en Estrie.

« Je crée des mosaïques 2D de terrains qui seront plantés en peupliers hybrides. Il y a quelques semaines, une excavatrice est passée ici pour créer des monticules; le drone me permet de préciser leur nombre par l’entremise d’une image géoréférencée », explique l’ingénieur forestier. L’enjeu est majeur pour la papetière québécoise, dont les opérations de reboisement dans le sud-est du Québec s’étaleront sur deux à trois semaines au printemps prochain. « On estime à 350 000 le nombre de plants à mettre en terre », indique-t-il.

Après 30 minutes d’un ballet aérien savamment orchestré, les batteries du drone sont presque à plat. Le petit véhicule aérien sans pilote revient alors par lui-même à son site de décollage, où il atterrit en douceur, à la verticale. Quelques instants plus tard, il est muni de nouvelles piles au lithium-ion et prêt à reprendre son envol, comme si de rien n’était. « Le drone couvre une quinzaine d’hectares de terrain à chaque vol. En tout, nous devons planifier le reboisement annuel sur environ 400 hectares », précise Félix Brochu Marier.

Ainsi, en un peu moins de quinze heures, l’ensemble des monticules sont dotés de coordonnées géographiques propres. Une économie de temps énorme par rapport aux mesures d’auparavant, qui impliquaient en outre d’arpenter le terrain. « Le recours à des drones simplifie beaucoup le processus et rend le tout plus sécuritaire. Qui plus est, ça ne demande pas une grande expertise. La preuve : je m’y suis initié par mes propres moyens l’automne dernier », raconte celui qui détient un certificat de pilote de drone pour opérations de base, délivré par Transports Canada.

Applications multiples
Les drones sont de plus en plus utilisés dans le domaine de la foresterie, et le Québec n’échappe pas à la tendance. « Les données que ces plates-formes captent à relativement basse altitude complètent celles générées par les
satellites et les avions. Grâce aux drones, on peut littéralement faire un gros plan sur une parcelle de terrain », affirme Mathieu Varin, chef du laboratoire de télédétection au Centre d’enseignement et de recherche en foresterie (CERFO) de Sainte-Foy.

En collaboration avec le Département des technologies du bois et de la forêt du Cégep de Sainte-Foy, auquel il est rattaché, le CERFO a d’ailleurs acquis deux de ces engins l’année dernière : un Mavic 2 Pro ainsi qu’un Matrice 200, de l’entreprise chinoise DJI. Ceux-ci seront utilisés dès l’automne prochain dans la formation des quelques 120 étudiants du programme Technologie forestière du Cégep. « Ces futurs technologues pourraient par exemple les déployer pour faciliter l’inventaire forestier ou faunique dans des secteurs moins faciles d’accès », illustre-t-il.

La manette de contrôle du drone reliée au téléphone intelligent du pilote.

Félix Brochu Marier en pleine manipulations.

Le drone au sol, entre deux vols.

De fait, le CERFO a mis à l’essai ces drones dans le cadre d’un projet de recherche mené en collaboration avec Domtar et l’Université de Sherbrooke, en 2019. L’objectif : produire un modèle 3D de hauteur de canopée en milieu forestier. La méthode utilisée pour générer cette mosaïque 3D, dite de photogrammétrie, est identique à celle pour le 2D; seule la précision des paramètres de vol diffère. « Pour l’industrie, connaître la hauteur des arbres est une manière de mieux planifier leur récolte, donc d’assurer une meilleure gestion de la ressource », souligne le spécialiste.

Les drones rendent aussi possible la caractérisation des trouées forestières, l’analyse des écotones, voire la classification des essences. Une expertise est néanmoins requise pour ces applications plus poussées. « Le traitement des images exige des bases théoriques et pratiques en géomatique. Cela demande de maîtriser des suites de produits logiciels comme Pix4D », met en garde Jérôme Théau, professeur au Département de géomatique appliquée de l’Université de Sherbrooke, qui organise d’ailleurs une formation à ce sujet avec le CERFO. Celle-ci devait être dispensée le printemps dernier, mais a été repoussée à une date indéterminée due à la COVID-19.

Place à l’innovation
C’est aussi de l’institution universitaire de l’Estrie que provient DeLeaves, une jeune pousse innovante qui fait dans la foresterie de précision. Hughes La Vigne et Guillaume Charron, deux étudiants au doctorat en génie à l’Université de Sherbrooke, ont conçu un outil qui s’adapte à tous les drones commerciaux. Grâce à cette longue perche en carbone de 3 à 5 mètres au bout de laquelle on retrouve une caméra, une pince et une petite scie, moins de cinq minutes sont nécessaires pour récolter des branches, des feuilles et des cocottes à même le tiers supérieur d’arbres matures.

« Ces échantillons servent ensuite à améliorer la génomique des plantations aménagées. Grâce à eux, on peut par exemple déterminer avec exactitude la quantité de nutriments dont un arbre aura besoin pour croître et produire davantage », dit Guillaume Charron. En outre, un tel drone échantillonneur évite de recourir aux services d’un hélicoptère – coûteux – ou de faire appel à des grimpeurs munis de perches de cueillette pour accéder à la cime des arbres, une entreprise dangereuse.

Pour l’instant, DeLeaves enchaîne les démonstrations ici comme ailleurs, notam-
ment auprès de la Société de protection des forêts contre les insectes et maladies, de Ressources naturelles Canada, du National Ecological Observatory Network ainsi que de la forestière américaine Weyerhaeuser. Sa technologie, bien qu’unique en son genre, se détaille tout de même 20 000 $. « C’est un produit de niche, certes, mais qui va au-delà des applications traditionnelles des drones en fo-
resterie. Grâce à lui, on peut interagir de manière directe avec l’environnement », conclut le jeune entrepreneur.