SURFACE TERRIERE ET UTILISATION DU PRISME (partie 1/4)

## Objectifs et prérequis À l’issue de ce cours, l’élève sera capable de : - Définir précisément la surface terrière d’un arbre et d’un peuplement, en utilisant le vocabulaire professionnel du forestier. - Expliquer l’intérêt de la surface terrière pour la gestion forestière (évaluation du peuplement, planification des coupes, suivi de la croissance). - Réaliser une mesure directe de la surface terrière à l’aide d’un prisme optique, en respectant les étapes de la procédure et les consignes de sécurité. - Interpréter les résultats obtenus et les comparer à des références de peuplements camerounais. **Prérequis** : notions de géométrie de base (aire d’un cercle, diamètre, rayon), connaissance des unités du système métrique (m, m²), familiarité avec le vocabulaire forestier élémentaire (peuplement, peuplement régulier, peuplement irrégulier, hauteur de poitrine). --- ## Introduction contextualisée Dans les forêts du Cameroun, la gestion durable repose sur une connaissance précise du volume de bois disponible et de la densité des peuplements. La surface terrière (ST), exprimée en mètres carrés par hectare (m²/ha), constitue un indicateur clé permettant de relier le diamètre des arbres à leur contribution au peuplement. Elle est utilisée par les techniciens forestiers pour estimer la productivité, déterminer les seuils de coupe et suivre l’évolution des peuplements après des interventions sylvicoles. Le prisme optique, outil simple et peu coûteux, permet de mesurer directement la ST sur le terrain sans avoir à abattre les arbres. Ce chapitre présente les définitions, l’intérêt professionnel et la méthode de mesure directe, conformément au programme officiel MINESEC/IGE pour la série TGF, première année. --- ## I. Définition de base (surface terrière d’un arbre et d’un peuplement) ### A. Surface terrière d’un arbre > **Surface terrière d’un arbre (STₐ)** : somme des sections transversales du tronc à la hauteur de poitrine (1,30 m du sol), exprimée en m². Elle correspond à l’aire du cercle formé par le diamètre à hauteur de poitrine (DBH). **Formule** : \[ ST_{a}= \pi \times \left(\frac{DBH}{2}\right)^{2} \] où DBH est le diamètre à hauteur de poitrine en mètres et π ≈ 3,1416. *Exemple* : un arbre de DBH = 0,30 m possède \[ ST_{a}= \pi \times (0,15)^{2}= 3,1416 \times 0,0225 \approx 0,0707\; \text{m}². \] ### B. Surface terrière d’un peuplement > **Surface terrière d’un peuplement (STₚ)** : somme des STₐ de tous les arbres d’une unité de surface (généralement 1 ha), exprimée en m²/ha. Elle représente la proportion du sol occupée par les troncs à hauteur de poitrine. **Calcul** : \[ ST_{p}= \frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{N} ST_{a,i}}{A} \] où N est le nombre d’arbres dans la parcelle de surface A (en ha). *Exemple* : une parcelle de 0,5 ha contient 200 arbres dont la STₐ moyenne vaut 0,07 m². \[ ST_{p}= \frac{200 \times 0,07}{0,5}= \frac{14}{0,5}= 28\; \text{m}²/ha. \] ### C. Unités et conventions - DBH mesuré en centimètres (cm) dans la pratique forestière ; conversion en mètres avant le calcul (1 cm = 0,01 m). - ST exprimée en m²/ha ; valeurs typiques au Cameroun : 10‑30 m²/ha pour les peuplements jeunes, 30‑50 m²/ha pour les peuplements matures, >50 m²/ha pour les peuplements très denses. > **Règle de métier** : la ST ne tient compte que du tronc à 1,30 m ; les branches, le houppier et les racines ne sont pas inclus. --- ## II. Intérêt de la surface terrière pour le forestier ### A. Évaluation de la densité et de la compétitivité > **Indice de densité** : la ST permet de comparer la densité de différents peuplements indépendamment de leur âge ou de leur espèce. Un peuplement à forte ST indique une forte compétition pour la lumière, l’eau et les nutriments, ce qui peut réduire la croissance individuelle des arbres. ### B. Aide à la décision de coupe > **Seuil de coupe** : en sylviculture camerounaise, un seuil de ST autour de 35‑40 m²/ha est souvent utilisé pour décliner une première éclaircie dans les peuplements de Pinus caribaea ou de Tectona grandis. Lorsque la ST dépasse ce seuil, la suppression d’un certain nombre d’arbres réduit la compétition et favorise le développement des sujets restants. ### C. Suivi de la croissance et du rendement > **Relation ST‑volume** : pour de nombreuses espèces tropicales, des équations de type \[ V = a \times ST_{p}^{b} \times H^{c} \] relient le volume commercial (V, m³/ha) à la ST, à la hauteur moyenne (H) et à des coefficients spécifiques (a, b, c) déterminés localement. Connaître la ST permet donc d’estimer le volume sans abattre d’arbres. ### D. Gestion de la biodiversité et de la stabilité > **Équilibre écologique** : une ST trop faible peut révéler un peuplement clairsemé, vulnérable à l’érosion et moins apte à fournir des habitats ; une ST trop élevée peut entraîner un auto‑épuisement et augmenter le risque de maladies. Le forestier vise donc une ST optimale adaptée à l’objectif de production (bois d’œuvre, énergie, protection des sols). > **Exemple de terrain** : dans la région de l’Est, un peuplement de *Milicia excelsa* âgé de 12 ans présente une ST moyenne de 22 m²/ha, indiquant une densité adaptée pour une future production de bois d’œuvre après une éclaircie prévue à 18 ans. --- ## III. Mesure directe de la surface terrière (utilisation du prisme) ### A. Principe du prisme optique > **Principe** : le prisme (souvent appelé « prisme de Bitterlich ») crée une déviation angulaire fixe (généralement 1 ° ou 30 ′) lorsqu’on regarde à travers lui. Un arbre est compté si son image, vue à travers le prisme, dépasse le bord du prisme ; sinon, il est ignoré. Le facteur de conversion du prisme (k), exprimé en m²/ha, dépend de l’angle choisi : \[ k = \frac{\pi}{4} \left(\frac{1}{\tan(\theta/2)}\right)^{2} \times 0,0002 \] où θ est l’angle demi‑ouverture du prisme (en degrés). Pour un prisme de 1 °, k ≈ 2,0 m²/ha ; pour un prisme de 30 ′, k ≈ 8,0 m²/ha. ### B. Procédure pas à pas (terrain) 1. **Préparation** - Vérifier l’état du prisme (pas de rayures, angle correct). - S’équiper d’un ruban métrique, d’un carnet de terrain, d’un crayon et d’un dispositif de repérage (bâton de marquage). - Choisir un point d’observation représentatif du peuplement (éviter les clairières, les bords de route). 2. **Comptage** - Se placer debout, le prisme à hauteur des yeux, orienté vers le nord (ou toute direction fixe). - Faire un tour complet sur soi‑même (360 °) en comptant chaque arbre dont l’image dépasse le bord du prisme. - Noter le nombre total (n). 3. **Calcul de la ST** \[ ST_{p}= n \times k \] (k étant le facteur de conversion du prisme en m²/ha). *Exemple* : avec un prisme de 1 ° (k = 2,0 m²/ha) et un comptage de n = 45 arbres : \[ ST_{p}= 45 \times 2,0 = 90\; \text{m}²/ha. \] 4. **Vérification** - Répéter le comptage à deux autres points éloignés d’au moins 20 m pour obtenir une moyenne et réduire l’erreur d’échantillonnage. - Écarter les valeurs aberrantes (différence > 20 % de la moyenne). ### C. Précautions, sécurité et bonnes pratiques > **Sécurité** : porter des chaussures de protection, éviter les zones avec risque de chute de branches mortes, rester vigilant face aux animaux sauvages (serpents, insectes). > **Hygiène** : nettoyer le prisme avec un chiffon doux après usage pour éviter la buée qui pourrait fausser la lecture. > **Erreur de mesure** : ne pas compter les arbres dont le tronc est masqué par une végétation dense inférieure à 1,30 m (sous‑bois) ; le prisme ne mesure que la partie visible à hauteur de poitrine. > **Conditions météorologiques** : éviter les jours de forte brume ou de pluie intense qui réduisent la visibilité et augmentent l’erreur de comptage. > **Astuce de terrain** : utiliser un bâton de repérage marqué tous les 5 m pour établir un transect de comptage linéaire lorsque le peuplement est très dense ; cela permet de vérifier la représentativité du point d’observation. ### D. Tableau récapitulatif des facteurs de conversion (prismes courants) | Angle du prisme (°) | Facteur k (m²/ha) | Utilisation typique | |---------------------|-------------------|---------------------| | 0,5 | 8,0 | Peuplements très ouverts (savanes boisées) | | 1,0 | 2,0 | Forêts naturelles mixtes, plantations jeunes | | 2,0 | 0,5 | Peuplements denses, forêts de montagne | | 0,5 ′ (0,0083) | 28 800 | Recherche scientifique, échantillonnage très fin | > **Règle de conversion** : plus l’angle est petit, plus le facteur k est grand, donc moins d’arbres sont nécessaires pour obtenir une même ST ; cela augmente la précision dans les peuplements clairsemés. --- ## Synthèse du chapitre - **Définition** : STₐ = π·(DBH/2)² ; STₚ = ΣSTₐ / A (m²/ha). - **Intérêt** : indicateur de densité, aide à la décision de coupe, estimateur de volume, suivi de la croissance et de la biodiversité. - **Mesure directe** : prisme optique avec facteur k ; STₚ = n·k après comptage sur 360 °. - **Précautions** : sécurité (chaussures, vigilance), hygiène du prisme, éviter masquage et mauvaises conditions météo. - **Valeurs de référence au Cameroun** : 10‑30 m²/ha (jeunes peuplements), 30‑50 m²/ha (matures), >50 m²/ha (très denses). --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | Surface terrière (ST) | Somme des sections transversales des troncs à hauteur de poitrine, exprimée en m²/ha. | | Diamètre à hauteur de poitrine (DBH) | Diamètre du tronc mesuré à 1,30 m du sol. | | Prisme optique (prisme de Bitterlich) | Instrument créant une déviation angulaire fixe permettant de compter les arbres contribuant à la ST. | | Facteur de conversion (k) | Constante liée à l’angle du prisme, utilisée pour transformer le nombre d’arbres comptés en surface terrière. | | Hauteur de poitrine | Niveau de mesure standardisé à 1,30 m du sol pour le DBH et la ST. | | Peuplement | Ensemble d’arbres occupants une unité de surface (généralement 1 ha) présentant des caractéristiques similaires. | | Éclaircie | Intervention sylvicole consistant à retirer un nombre d’arbres pour réduire la compétition et améliorer la croissance des sujets restants. | | Volume commercial (V) | Quantité de bois exploitable pouvant être retirée d’un peuplement, généralement exprimée en m³/ha. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 Un technicien forestier effectue un comptage avec un prisme de 1 ° (k = 2,0 m²/ha) sur trois points d’observation d’un même peuplement de *Terminalia superba*. Les comptages obtenus sont : 19, 21 et 20 arbres. **Calculer la surface terrière moyenne du peuplement.** **Corrigé** 1. Moyenne des comptages : \[ \bar{n}= \frac{19+21+20}{3}= \frac{60}{3}= 20\; \text{arbres}. \] 2. Application de la formule : \[ ST_{p}= \bar{n}\times k = 20 \times 2,0 = 40\; \text{m}²/ha. \] **Réponse** : la ST moyenne du peuplement est de **40 m²/ha**. ### Exercice 2 Un peuplement de *Pinus caribaea* âgé de 8 ans présente une ST mesurée de 24 m²/ha. Le technicien souhaite savoir si une éclaircie est nécessaire, sachant que le seuil de déclenchement pour cette espèce est fixé à 30 m²/ha. **Que décide‑t‑il et pourquoi ?** **Corrigé** - La ST mesurée (24 m²/ha) est **inférieure** au seuil de 30 m²/ha. - Selon la règle de métier, l’éclaircie n’est pas justifiée tant que la ST reste en dessous du seuil, car la compétition reste modérée et la croissance des arbres est encore favorable. - **Décision** : **ne pas réaliser d’éclaircie** pour le moment ; prévoir une nouvelle mesure de ST dans 12‑18 mois pour suivre l’évolution. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de bonne pratique / sécurité | |----|------------------|-------------|------------------------------------| | 1 | Oublier de convertir le DBH de cm en m avant le calcul de STₐ | Sur‑estimation importante de la ST (facteur 10⁴) | Toujours convertir : DBH (m) = DBH (cm) × 0,01. | | 2 | Compter les arbres masqués par le sous‑bois (< 1,30 m) | Sur‑estimation de la ST, car le prisme ne voit que la partie visible à hauteur de poitrine | Ne compter que les arbres dont le tronc est clairement visible à hauteur de poitrine ; ignorer la végétation basse. | | 3 | Utiliser un prisme rayé ou sale | Distorsion de l’image, comptage erroné | Nettoyer le prisme avec un chiffon doux avant chaque série de mesures ; vérifier l’absence de rayures. | | 4 | Effectuer le comptage par temps de brouillard ou de forte pluie | Diminution de la visibilité, augmentation de l’erreur de comptage | Reporter les mesures lorsque la visibilité dépasse 10 m ; éviter les précipitations fortes. | | 5 | Ne pas répéter le comptage sur plusieurs points | Résultat non représentatif, risque de biais lié à la localisation | Réaliser au moins trois comptages éloignés d’au moins 20 m et faire la moyenne ; écarter les valeurs aberrantes (> 20 % de la moyenne). |--- *Fin du cours.*