SYSTÈME D'INFORMATION DU TERRITOIRE NEUCHÂTELOIS

Relevés LiDAR aériens pour la gestion et les inventaires forestiers

Février 2026 | SITN - Marc Riedo, Matthew Parkan, Corentin Junod

Le LiDAR (Light Detection And Ranging) aéroporté est une technique de télédétection active reposant sur l'émission d'impulsions laser vers une surface. En mesurant le temps de retour et l’intensité du signal réfléchi pour chaque impulsion, il est possible de calculer la distance aux surfaces interceptées et de reconstruire un nuage de points en trois dimensions. Installé sur un aéronef (avion, hélicoptère ou drone), le LiDAR permet d'acquérir rapidement des données sur de vastes territoires avec une grande précision altimétrique et planimétrique.

Ces relevés LiDAR sont une révolution pour la cartographie des forêts. C'est la première et seule technologie capable de modéliser aussi précisément, en 3D, la canopée et le terrain sous-jacent. Ces données permettent d'avoir à la fois une vision globale de la forêt et une vue détaillée, à l'échelle de l'arbre, dont l'importance dans le contexte du changement climatique est cruciale.

Figure 1 : Nuage de points LiDAR 2025, segmenté et colorié selon les essences des arbres

Le SITN et le SFFN utilisent ces relevés LiDAR aériens depuis 2001 pour de nombreuses applications en lien avec la gestion forestière :


Plusieurs produits issus des relevés LiDAR tels que les modèles numériques de terrain (MNT), les modèles numériques de surface (MNS) et surtout les modèles numériques de canopée (MNC) sont devenus des outils utilisés quotidiennement par les métiers forestiers. Voir également le document sur l'évolution des modèles de canopée pour plus de détails.
Ces dernières années, grâce à l'amélioration des systèmes d'acquisition et des données LiDAR, à l'évolution significative de la densité de points (de 30 à 120 pts/m2, soit de 5'000 à 30'000 mesures pour un arbre), à l'amélioration des algorithmes et l'utilisation croissante de l'intelligence artificielle, il est possible d'avoir une meilleure connaissance de nos forêts.

Figure 2 : Évolution de la densité du nuage de points LiDAR, de la haute à la très haute densité à plus de 100 pts/m2

Le SITN a récemment développé une solution pour réaliser une carte des forêts neuchâteloises en haute résolution. Cette innovation s'est construite sur de nombreuses années d'expérience, grâce à l'expertise du SFFN, des ingénieurs du SITN et de la collaboration avec la recherche, par exemple les thèses de Matthew Parkan (EPFL, 2018) (des algorithmes pour faciliter les inventaires forestiers) et de Gilles Gachet (EPFL, 2009).

Figure 3 : Nuage de points LiDAR segmenté et colorié selon les essences des arbres. On constate une nette différence sur les versants exposés nord ou sud
Pour atteindre cet objectif, il a fallu répondre aux défis suivants :

  1. Une acquisition des données LiDAR haute densité (> 100 pts/m2), homogène, reproductible et de qualité
  2. Gérer de larges volumes de données, plus de 114 milliards de mesures (nuage de points LiDAR), plusieurs terabytes
  3. Générer des produits dérivés : classification des données LiDAR, modèles numériques de terrain, de surface et de canopée.
  4. Développer un algorithme de segmentation des couronnes d'arbes (séparer les arbres les uns des autres)
  5. Développer un algorithme pour reconnaître les essences, entraîné sur une base de données de plus de 30'000 arbres identifiés un à un par le SFFN et le centre de compétences en sylviculture

Figure 4 : Capteur LiDAR Riegl VQ-1560 II-s utilisé, jusqu'à 3 millions de mesures par seconde

Algorithme de segmentation des couronnes d'arbres

L'algorithme de segmentation distingue individuellement les arbres à partir du modèle de canopée et de l'intensité des retours LiDAR. Il repose sur un modèle d'intelligence artificielle entraîné à prédire l'emprise des couronnes, qu'il représente sous forme de polygones (figure 5). Le centroïde de chaque polygone est ensuite utilisé comme estimation de la position de l'arbre.

Figure 5 : Résultat de la segmentation du modèle numérique de canopée montrant les polygones (orange) et leurs centroïdes (points jaunes)
Figure 6 : Nuage de points LiDAR brut
Figure 7 : Nuage de points coloré par la segmentation de la canopée supérieure - regroupement des points par couronne d'arbre

Algorithme de classification des essences

L'algorithme de classification des essences est également un algorithme d'intelligence artificielle. À partir du nuage de points LiDAR, il extrait des profils verticaux des arbres qui sont ensuite classifiés parmi plus de 20 essences présentes dans les forêts neuchâteloises.

Figure 8 : Profils extraits depuis les relevés LiDAR

Appliquée à tout le canton, cette classification permet la création d'une carte montrant la répartition des essences dans toutes les forêts cantonales. En moyenne, la classification est correcte dans 80% des cas, variant selon les essences.

Pour le moment, seuls les arbres de la canopée et en forêt sont considérés. Le SITN travaille activement à l'analyse du sous-bois, et à la création d'un modèle adapté aux arbres urbains.

Figure 9 : Carte de la répartition des essences forestières

La méthode a été présentée lors de la journée romande de la géoinformation 2025. Le document pdf de la présentation est aussi disponible.

Limites et perspectives

Les modèles produits par le SITN ne sont bien sûr pas parfaits et possèdes des limites, notamment :

Les travaux du SITN s'inscrivent dans l'objectif d'obtenir des inventaires forestiers automatisés, pour lesquels d'autres métriques doivent encore être extraites, telles que les diamètres, la surface terrière et les volumes de bois.