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À propos des chercheurs : La « School for Resource and Environmental Studies » de l’Université Dalhousie
La « School for Resource and Environmental Studies » (SRES) de l’Université Dalhousie étudie les forêts urbaines sous la direction du Dr. Peter Duinker depuis plus de 10 ans. Un de leurs projets les mieux connus inclut leur contribution à titre de co-auteur du plan directeur de foresterie urbaine (Urban Forest Master Plan, UFMP) de la municipalité régionale d’Halifax (MRH).
Depuis la publication de l’UFMP et son approbation ultérieure par le conseil régional de la MRH, des étudiants et des chercheurs de la SRES travaillent en étroite collaboration avec le personnel municipal en charge des forêts urbaines et de la planification, afin de soutenir et de surveiller la mise en œuvre de l’UFMP. Ce projet inclut l’inventaire annuel des nouveaux arbres plantés par des entrepreneurs, l’évaluation de la survie des arbres et des dommages causés aux arbres publics, la participation à des plantations menées par des citoyens et des ONG, les événements éducatifs, etc.
Des étudiants et des chercheurs de la SRES travaillent en étroite collaboration avec le personnel municipal en charge des forêts urbaines et de la planification afin d’appuyer et de contrôler la mise en œuvre du plan directeur de foresterie urbaine.
À propos de l’enjeu : Répondre aux besoins immédiats et à long terme de la gestion de la foresterie urbaine
Depuis l’adoption du plan directeur de foresterie urbaine (UFMP) en 2012, la MRH a réalisé que pour atteindre les objectifs du plan en matière de couvert forestier, elle devrait augmenter le volume de ses plantations annuelles pour atteindre un total de plus de 1 000 nouveaux arbres.
Ce nombre serait sans précédent à Halifax où, avant 2013, les plantations d’arbres annuelles étaient effectuées principalement pour remplacer les pertes du couvert forestier urbain. L’effectif à l’interne était alors convenable pour cette tâche. Mais pour planter autant de nouveaux arbres, la MRH aurait besoin de ressources externes et engager des entrepreneurs.
« Avoir recours à des entrepreneurs nous permet de mener un programme de plantation plus ambitieux » déclare l’ancien surintendant de la foresterie urbaine pour la MRH, John Simmons.
Mais le recours à des entrepreneurs amenait aussi son lot de complications.
Essentiellement, la municipalité exige des entrepreneurs une garantie de deux ans, visant à la protéger contre la mort prématurée des arbres due à des causes naturelles, ainsi qu’à veiller à ce que les entrepreneurs respectent la qualité de leurs plantations.
« Les entrepreneurs doivent être tenus responsables », nous dit Simmons, « mais ils ne patrouillent généralement pas les rues à la recherche d’arbres morts à remplacer. »
Pourtant des dizaines de milliers de dollars sont en jeu lorsque des arbres sous garantie doivent être remplacés.
« La MRH paie l’entrepreneur 400 $ par arbre », mentionne Simmons. « Il est donc important que tous les arbres morts de causes naturelles soient identifiés et remplacés alors qu’ils sont toujours sous garantie. »
Halifax devait trouver une façon de répertorier les arbres nouvellement plantés de même que les surveiller individuellement pendant la période de garantie.
Mais identifier le même arbre année après année, sans parler de milliers d’arbres, relève d’un défi de taille colossale.
« La MRH paie l’entrepreneur 400 $ par arbre. Il est donc important que tous les arbres morts de causes naturelles soient identifiés et remplacés alors qu’ils sont toujours sous garantie. »
— John Simmons, ancien surintendant de la foresterie urbaine de la MRH
À propos du projet : Inventorier la foresterie urbaine, un plan ambitieux
Le UFMP a demandé que la MRH et l’Université Dalhousie collaborent afin d’atteindre deux objectifs essentiels :
- Le premier, accroître les plantations en vue de densifier le couvert forestier à l’échelle du quartier
- Le deuxième, une recherche constante sur les forêts urbaines, permettant à la MRH de prendre des décisions de gestion éclairées
Tant l’Université Dalhousie que la MRH étaient d’avis qu’un inventaire des arbres nouvellement plantés serait essentiel pour satisfaire ces besoins. C’est pourquoi, à l’été 2013, des étudiants de la SRES ont commencé à inventorier chaque arbre récemment planté par les entrepreneurs dans la MRH.
Par contre, il a fallu cinq ans et la patience nécessaire pour surmonter plusieurs limitations inhérentes au monde universitaire, à la foresterie et à la technologie afin de trouver le flux de travail optimal sur le terrain.
Comment les stagiaires ont réalisé le travail d’une année en seulement quatre mois
La MRH octroie un contrat annuel à la SRES pour l’embauche de deux stagiaires diplômés par été pour des travaux liés à la mise en œuvre du plan directeur de foresterie urbaine. Ces stagiaires font l’inventaire des nouveaux arbres et retournent visiter ceux qui sont encore sous garantie afin d’évaluer leur état de santé.
Le travail des étudiant débute une fois qu’un entrepreneur a planté un nouvel arbre. Ils vont tout d’abord saisir son emplacement en recueillant également de l’information sur ses origines, son état et ses environs. Une saisie de données typique inclut :
- Identité du planteur
- Localisation submétrique (i.e. coordonnées et métadonnées GPS / GNSS)
- Localisation relative (i.e. liée à une adresse civique)
- Diamètre (à hauteur de poitrine)
- Condition
- Proximité du trottoir
- Présence de fil aérien (et leur type)
« C’est un défi de taille pour deux étudiants de compléter toute cette collecte de données pour plus de mille arbres en l’espace de quatre mois », a déclaré de Dr Duinker, qui encadre les stagiaires. « L’efficacité est la clé dans leurs opérations quotidiennes. »
« Nous avons eu des cas, en particulier sur les grands terre-pleins avec une végétation assez dense, où nous étions incapables de déterminer le bon arbre sur l’inventaire. »
— David Foster, ancien stagiaire de la SRES et étudiant au doctorat à Dalhousie
Regardez David Foster présenter son travail à la conférence des utilisateurs d’Esri Canada 2018 à Fredericton :
Flux de travail désuet
Au début, les étudiants effectuaient leur travail de terrain avec des récepteurs GPS portatifs désuets fabriqués par une marque assez reconnue. Ces appareils tout-en-un fournissaient une localisation GPS plus ou moins précise de chacun des arbres, ce qui était nécessaire pour permettre aux étudiants de l’année suivante de retourner au bon arbre pour évaluer son état.
« Ces appareils fournissaient une bonne précision, mais il était difficile de saisir toutes les autres données, telles que la localisation par rapport à une adresse civique ou toute autre particularité topographique », mentionne David Foster, ancien stagiaire de la SRES. Foster est présentement étudiant au doctorat en gestion forestière et hydrologie à l’Université Dalhousie. « Nous devions donc utiliser stylos et papier pour collecter toute autre information. »
Ce flux de travail devenait très fastidieux, non seulement sur le terrain, mais aussi au bureau, où toutes les données devaient être entrées manuellement dans le système.
« Le flux de travail était rapide sur le terrain, mais plutôt laborieux par la suite », mentionne Kelsey Hayden, ancienne stagiaire en foresterie urbaine de la SRES. « Les données devaient être entrées manuellement dans l’ordinateur, ce qui ouvrait la porte aux erreurs de saisie. »
De plus, les anciens appareils vieillissaient, ce qui les rendaient de plus en plus sujets aux bris. Quand cela se produisait, certains étudiants nous rapportaient que les appareils étaient pratiquement inutilisables car ils nécessitaient un temps supplémentaire pour rétablir la connexion aux services de corrections différentielles GNSS.
« Si l’appareil devait être redémarré pour quelque raison que ce soit, nous devions attendre sur le terrain », mentionne Hayden.
Aussi, les appareils tout-en-un avaient du mal à fournir une précision fiable dans des environnements difficiles, comme sous couvert forestier dense.
« Nous avons eu des cas, en particulier sur les grands terre-pleins avec une végétation assez dense, où nous étions incapables de déterminer le bon arbre sur l’inventaire », mentionne Foster. Si le collecteur de données avait eu une mauvaise journée, l’inventaire spatial n’était pas d’une grande aide. »
Ces inefficacités étaient jugées inacceptables selon les standards de la SRES et de la MRH.
Ils ont donc fait des recherches afin de trouver un meilleur flux de travail sur le terrain qui accélérerait la collecte de données des stagiaires, tout en corrigeant certaines des inexactitudes.
« Le flux de travail était rapide sur le terrain, mais plutôt laborieux par la suite au bureau. Les données devaient être entrées manuellement dans l’ordinateur, ce qui ouvrait la porte aux erreurs de saisie. »
— Kelsey Hayden, ancienne stagiaire en foresterie urbaine de la SRES
À propos de la solution : Inventaire spatial avec le Arrow 100 et Collector sur Android
Premièrement, pour répondre à leurs besoins de localisation de haute précision, l’équipe de la SRES a recherché un récepteur GNSS (GPS) externe précis. En ayant un récepteur GPS externe plutôt qu’un appareil tout-en-un, les étudiants évitaient les pannes complètes sur le terrain. S’ils avaient un problème avec leur tablette Android, par exemple, le récepteur GNSS continuerait d’acquérir des localisations de haute précision jusqu’à ce que leur tablette redémarre. Ils pourraient alors reprendre leur travail sans perdre de temps. Ils ont choisi le récepteurs GNSS Bluetooth Arrow 100 de Eos Systèmes de Positionnement parce qu’il fournissait la précision, la simplicité et l’efficacité dont ils avaient besoin, ainsi qu’un niveau de productivité accru sous couvert forestier.
« Une des choses les plus bénéfiques que nous trouvons à propos du Arrow 100, est que si notre téléphone ou notre tablette connait une mauvaise journée, nous n’avons pas à nous soucier de perdre la qualité de la localisation qui peut être souvent longue à obtenir » nous dit Foster. De plus, travaillant avec un budget limité, l’utilisation du signal de correction différentielle gratuit du WAAS avec le Arrow 100 pour obtenir une précision submétrique plutôt que de souscrire à un abonnement payant au réseau local RTK représente une valeur incroyable.
Afin de simplifier la collecte de données, la SRES a adopté l’application mobile Collector for ArcGIS d’Esri. Collector permet à plusieurs utilisateurs, sur différents appareils, d’éditer une même couche d’attributs en même temps. Ce qui signifie que deux équipes d’étudiants pouvaient mettre à jour l’inventaire indépendamment. Les menus déroulants de Collector accéléraient d’autant plus la collecte de données. De plus, l’application fonctionne à la fois en ligne, connectée en temps réel au serveur ArcGIS, et hors ligne, avec une synchronisation des données effectuée une fois le wifi disponible. Avec les récepteurs GNSS externes et Collector configuré sur leurs tablettes Android, les étudiants étaient en mesure de collecter des données de précision submétrique dans la plupart des milieux urbains de la MRH.
« Le récepteur a seulement du mal à obtenir une précision submétrique dans les zones urbanisées, où de hauts bâtiments obstruent plus de 60-70% du ciel » mentionne Foster. « Tous les récepteurs GNSS ont de la difficulté sous un ciel obstrué. Dans ces cas, une imagerie en couche de fond dans Collector permet aux étudiants de placer des points manuellement sur la carte avec une précision acceptable. »
Depuis le rythme s’est accéléré. En seulement 25 jours de travail sur le terrain l’été dernier, ils ont visité plus de 2 100 arbres à des fins d’inventaire et de suivi. C’est une moyenne de plus de 84 arbres par jour, 228 lors de leur journée la plus productive.
Les arbres peuvent maintenant être évalués chaque année pour la durée de deux ans de la garantie. Au cours d’une inspection rapide à bord d’un véhicule, une étroite collaboration entre trois parties prenantes permet l’indentification des arbres sous garantie qui doivent être remplacés. Tout d’abord, les étudiants utilisent l’inventaire spatial précédemment créé sur Collector pour diriger un arboriste municipal et l’entrepreneur vers les arbres appropriés. L’arboriste détermine ensuite les arbres à remplacer, tandis que les étudiants inscrivent les notes dans Collector. Cette méthode leur permet d’évaluer la survie de centaines d’arbres par jour.
« Une des choses les plus bénéfiques que nous trouvons à propos du Arrow 100, est que si notre téléphone ou notre tablette connait une mauvaise journée, nous n’avons pas à nous soucier de perdre la qualité de la localisation qui peut être souvent longue à obtenir. »
— David Foster, ancien stagiaire de la SRES et étudiant au doctorat à Dalhousie
Les résultats : Indentification de plus de 270 000 $ d’arbres morts couverts par la garantie
Plus de 700 arbres étaient couverts par la période de garantie et devaient donc être remplacés par l’entrepreneur, et ce, sans frais pour la municipalité.
Depuis le début de l’inventaire en 2013, les étudiants ont ajouté plus de 8 800 arbres à la base de données. De ceux-ci, près de neuf sur dix, soit plus de 7 800, avaient été plantés par des entrepreneurs.
Grâce à leur évaluation continue des arbres, les étudiants ont identifié environ 800 arbres morts peu de temps après leur plantation. Plus de 700 d’entre eux étaient encore sous garantie et ont donc été marqués en vue d’être remplacés par l’entrepreneur, et ce, sans frais pour la municipalité.
« Les étudiants de Dalhousie ont pu identifier pour environ 270 000 $ d’arbres sous garantie devant être remplacés par des entrepreneurs pour la MRH », déclare Foster.
Bien qu’il y ait de nombreuses raisons reliées à la mort d’un arbre, les causes naturelles sont de loin les plus courantes, et celles-ci surviennent généralement au cours des deux premières années.
« Cela peut être dû au fait qu’un arbre est mal été planté, mal entretenu, ou tout simplement qu’il était de mauvaise qualité », mentionne Foster
Si l’on note qu’un arbre meurt de causes naturelles au cours des deux premières années, l’entrepreneur doit le remplacer.
« Cela s’est avéré fort utile dans le cadre de la gestion des actifs de la MRH », déclare Simmons. « Cela nous assure que les entrepreneurs fournissent le service auquel ils se sont engagés. »
Cette surveillance constante des arbres permet aux contribuables de réaliser des économies considérables tout en offrant aux citoyens de la municipalité une forêt urbaine saine.
Les conclusions ont aussi fourni un certain nombre de renseignements pouvant être indirectement liés à de futures réductions de coûts telles que l’atténuation des risques et la planification proactive.
« Les étudiants de Dalhousie ont pu identifier pour environ 270 000 $ d’arbres sous garantie devant être replanter par des entrepreneurs pour la MRH »
— David Foster, ancien stagiaire de la SRES et étudiant au doctorat à Dalhousie
Résultats complémentaires : Nouveau regard sur la diversification des espèces
Historiquement, les programmes de plantation avaient tendance à privilégiés la prédominance d’arbres indigènes et quasi-indigènes (c’est-à-dire originaires du Nouveau-Brunswick). Cependant, comme les villes nord-américaines l’ont appris tout au long du 20e siècle, avec la graphiose de l’orme (aussi nommée maladie hollandaise de l’orme) – et comme elles souffrent aujourd’hui de la propagation néfaste de l’agrile du frêne – la dominance d’une seule espèce peut s’avérer dangereuse.
Dans la MRH, par exemple, l’érable de Norvège (Acer platanoides) est un arbre envahissant qui représente actuellement jusqu’à 40 % du couvert forestier dans certains quartiers et n’est plus planté. Aujourd’hui, la municipalité plante une plus grande variété d’arbres, réduisant ainsi le risque que la perte de toute une espèce soit catastrophique pour l’ensemble du couvert forestier. Des 8 800 arbres inventoriés plantés depuis 2013, les espèces les plus courantes sont les suivantes :
- 869 ormes d’Amérique (Ulmus americana “Princeton”)
- 735 érables rouges (Acer rubrum)
- 706 tilleuls d’Amérique (Tilia americana)
- 572 chênes rouges (Quercus rubra)
- 546 érables à sucre (Acer saccharum)
« La diversité de ces nouvelles plantations d’arbres nous aide à remédier à Halifax au déséquilibre qui, par le passé, a favorisé un couvert forestier dominé par l’érable de Norvège. »
Comme la densité de certaines espèces change chaque année, les chercheurs peuvent recommander des ajustements pour les plantations.
« Une analyse des données recueillies au cours des six dernières années nous montre que les futures plantations devraient possiblement moins se concentrer sur certaines espèces telles que l’orme d’Amérique par exemple », a déclaré Foster.
Résultats complémentaires : Protéger les lignes électriques
De plus, l’inventaire à mis en lumière les risques que les arbres de rues peuvent représenter pour les infrastructures. Les arbres causent souvent des dommages aux lignes électriques, par exemple. Comprendre la relation spatiale entre les arbres et les infrastructures peut aider à la prise de décisions proactives.
« La majorité des lignes électriques de la MRH sont aériennes mais des arbres sont tout de même plantés à proximité », mentionne Foster. « Avoir une vue spatiale de la densité et des types d’arbres plantés sous les lignes électriques, sur une rue donnée, aide la municipalité à adopter une approche plus proactive de la réduction de conflits, telle que la taille cyclique des arbres de rue. Cette information peut aider à orienter la planification opérationnelle et les budgets futurs. »
Résultats complémentaires : Analyse de l’environnement sur la survie à long terme
Les analyses spatiales nous fournissent aussi des indices sur l’état de santé futur des arbres. Par exemple, la distance entre un arbre et le trottoir le plus près peut indiquer le volume du sol et autres ressources disponibles. En fonction des ressources disponibles, la taille et la durée de vie d’un arbre peuvent être limitées. Le suivi de cette information permet aux forestiers urbains de mieux comprendre la relation entre la manière dont les arbres sont plantés et leur performance future.
« L’objectif est de fournir aux arbres le plus grand volume de sol possible », mentionne Foster. « Ceci fait en sorte que les arbres aient de meilleures chances pour une croissance optimale. »
Regard sur l’avenir : les étudiants approfondissent leurs connaissances sur la survie des arbres grâce à une analyse spatiale et au Arrow 100
Les étudiants de la SRES ont non seulement trouvé le moyen d’inventorier chacun des plus de 1 000 arbres plantés annuellement et de revisiter chacun des arbres toujours sous garantie, mais depuis l’an dernier, ils ont même été en mesure d’étendre le projet.
Cette année, la SRES a fait l’acquisition d’un autre Arrow 100 qui sera utilisé pour l’inventaire et d’autres projets. Dr. Duinker a également pu ajouter deux étudiants de premier cycle afin d’aider les stagiaires diplômés. L’équipe élargie d’étudiants a pu revisiter des arbres plantés en 2013. Ce qui a fourni les données nécessaires pour effectuer une analyse spatiale du succès de la plantation à long terme.
« Grâce à une analyse dans ArcGIS, l’inventaire a révélé des tendances intéressantes liées à la plantation et au développement des arbres », a déclaré Foster
À mesure que les plantations se poursuivront et que les arbres pousseront, ce registre historique devrait aider les chercheurs de la SRES et les décideurs de la municipalité à mieux comprendre les facteurs qui contribuent à la croissance et à la survie à long terme.
« Ces données ont révélé des indications intéressantes sur les tendances des plantations et des conditions au fil des ans » a déclaré Dr. Duinker.
Le partenariat Dalhousie-MRH a démontré un bénéfice immédiat à la municipalité et aux étudiants-chercheurs et fournit aujourd’hui à la MRH un outil essentiel pour la gestion des forêts urbaines. De plus, ils espèrent que leurs données contribueront à la réussite d’un programme de plantation d’arbres démontrant la valeur des inventaires spatiaux pour la gestion des forêts urbaines.
« Nous espérons poursuivre le suivi des plantations d’arbres dans la MRH, et espérons continuer à améliorer la façon d’effectuer la gestion des forêts urbaines » déclare Foster. « Le but ultime n’est pas seulement de s’assurer que la municipalité obtienne la valeur que les contribuables sont en droit de s’attendre des entrepreneurs, mais également d’utiliser les données et les analyses pour rendre nos villes plus vertes et plus saines. »
Eos tient à remercier David Foster pour ses contributions à cet article.
« Ces données ont fourni des informations intéressantes sur les tendances en matière de plantation et de condition au fil des ans », a déclaré le Dr Duinker.
– Peter Duinker, professeur à l’Université Dalhousie et superviseur du SRES
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