NOTIONS D’INVENTAIRES FORESTIERS (partie 3/4)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : - Définir et différencier les inventaires forestiers par sondage complet, sous angle constant et de localisation/quantification. - Appliquer les protocoles de terrain (placement des placettes, mesure du diamètre, hauteur, estimation du volume) selon chaque méthode. - Réaliser les calculs de densité, de surface terrière et de volume ligneux avec les unités appropriées (ha, m, cm, m³). - Localiser géographiquement les placettes à l’aide d’un GPS ou d’une carte topographique et consigner les données dans un cahier de terrain. - Interpréter les résultats pour proposer une gestion durable (rotation, coupe sélective, reboisement). **Prérequis** : - Notions de base en dendrométrie (diamètre à hauteur de poitrine – DHP, hauteur totale, forme du tronc). - Connaissance des unités du système métrique et de la conversion superficie (ha ↔ m²). - Lecture de cartes IGN au 1:50 000 et utilisation d’un récepteur GPS de précision métrique. - Règles de sécurité en forêt (port du casque, gants, chaussures de sécurité, signalisation des zones de travail). --- ## Introduction contextualisée Dans le cadre du programme officiel MINESEC/IGE, la gestion durable des ressources forestières repose sur une connaissance précise du potentiel ligneux des peuplements. Les inventaires forestiers fournissent les données de base permettant d’estimer la production, de planifier les coupes et de suivre la régénération. Au Cameroun, les essences principales (i.e. *Triplochiton scleroxylon*, *Entandrophragma cylindricum*, *Aucoumea klaineana*) sont exploitées dans des concessions où la précision des inventaires conditionne la conformité aux normes FSC et aux exigences du ministère de l’Environnement. Ce chapitre présente trois approches complémentaires : le sondage complet (levé exhaustif d’un échantillon représentatif), l’inventaire sous angle constant (méthode de prélèvement ponctuel basé sur un angle de visée fixe) et la localisation/quantification (géoréférencement et calcul des paramètres de peuplement). Chaque leçon détaille le principe, le matériel, le protocole de terrain, les calculs et un exemple chiffré tiré d’une situation réelle de la région du Littoral. --- ## I. Leçon 6 – Inventaire par sondage, complet ### 6.1 Définition et principe > **Inventaire par sondage complet** : méthode consistant à mesurer tous les arbres d’un échantillon de superficie connue (placette) afin d’estimer les caractéristiques du peuplement sur une aire plus grande par extrapolation. L’objectif est d’obtenir une estimation non biaisée de la densité, de la surface terrière (G) et du volume ligneux (V) avec un intervalle de confiance maîtrisé. ### 6.2 Matériel nécessaire - Ruban métrique de 30 m ou télémètre laser (±2 cm). - Compas à déclinaison réglée sur le nord géographique. - GPS de précision sub‑métrique (ex. Garmin eTrex 30x). - Carnet de terrain, crayon à papier, forme de relevé (tableau pré‑imprimé). - Équipement de sécurité : casque, gants anti‑coupure, chaussures de sécurité, sifflet. ### 6.3 Protocole de terrain (pas à pas) 1. **Détermination de la taille de la placette** : selon la densité estimée, choisir une superficie de 0,04 ha (20 m × 20 m) pour les peuplements denses ou 0,1 ha (31,6 m × 31,6 m) pour les peuplements clairs. 2. **Implantation du coin sud‑ouest** : à l’aide du GPS, se placer aux coordonnées prévues, planter un piquet en bois traité. 3. **Orientation** : aligner le côté ouest‑est selon le nord magnétique corrigé (déclinaison ≈ ‑2° au Cameroun). 4. **Mesure du périmètre** : vérifier que les quatre côtés ont bien la longueur prévue (±0,5 m). 5. **Inventaire des arbres** : pour chaque individu dont le DHP ≥ 10 cm (seuil usuels pour le bois d’œuvre), mesurer : - DHP (cm) à 1,30 m du sol avec le ruban ou le télémètre. - Hauteur totale (m) avec un hypsomètre ou une règle de hauteur (méthode du shadow). - Espèce (code forestier national). 6. **Enregistrement** : noter chaque arbre sur une ligne du carnet : numéro, espèce, DHP, hauteur, observations (défets, inclination). 7. **Contrôle de qualité** : à la fin du relevé, refaire aléatoirement 10 % des mesures pour vérifier la cohérence (écart < 5 %). ### 6.4 Calculs et formules - **Densité (N)** : \( N = \frac{n}{S} \) où *n* = nombre d’arbres mesurés, *S* = superficie de la placette en ha. - **Surface terrière (G)** : \( G = \frac{\pi}{4} \frac{\sum_{i=1}^{n} DHP_i^2}{S} \) (en m² ha⁻¹). *Remarque* : si le DHP est exprimé en cm, il faut convertir en m en appliquant le facteur \(10^{-4}\) au terme \(DHP_i^2\). - **Volume ligneux (V)** : \( V = \frac{\pi}{4} \frac{\sum_{i=1}^{n} DHP_i^2 \times H_i \times f}{S} \) (en m³ ha⁻¹), où *f* = facteur de forme (0,5 pour troncs cylindriques, 0,4 pour troncs coniques). Si DHP est en cm et H en m, le facteur \(10^{-4}\) doit être appliqué au terme \(DHP_i^2\). ### 6.5 Exemple chiffré (placette de 0,04 ha) | Arbre | Espèce | DHP (cm) | Hauteur (m) | |------|--------|----------|-------------| | 1 | T. scleroxylon | 35 | 22 | | 2 | E. cylindricum | 28 | 18 | | 3 | A. klaineana | 42 | 25 | | 4 | T. scleroxylon | 31 | 20 | | 5 | E. cylindricum | 24 | 16 | | … | … | … | … | | 20 | A. klaineana | 38 | 23 | *Supposons 20 arbres mesurés.* - Densité : \( N = \frac{20}{0,04} = 500 \) arbres ha⁻¹. - Surface terrière : \[ G = \frac{\pi}{4}\times\frac{21 400}{0,04}\times10^{-4}= 42,1 \text{ m² ha}^{-1} \] - Volume (facteur de forme moyen f = 0,45) : \[ V = \frac{\pi}{4}\times\frac{125 000}{0,04}\times0,45\times10^{-4}= 110,3 \text{ m³ ha}^{-1} \] > **À retenir** : l’inventaire par sondage complet fournit une estimation directe des peuplements dès que la taille de la placette est adaptée à la densité du peuplement. --- ## II. Leçon 7 – Inventaire sous angle constant ### 7.1 Définition et principe > **Inventaire sous angle constant** : méthode de prélèvement ponctuel où l’on compte les arbres dont le diamètre apparent, observé à hauteur de poitrine sous un angle fixe (généralement 1° ou 30′), dépasse un seuil déterminé. Cette technique, aussi appelée *méthode du point d’échantillonnage* ou *méthode de Bitterlich*, permet d’estimer la surface terrière sans mesurer chaque arbre individuellement, ce qui accélère le travail en forêt dense. ### 7.2 Matériel nécessaire - Dendromètre à angle fixe (ex. dendromètre à visée optique avec réticule de 1°). - Bâton de repère de 1,30 m (pour placer l’œil à hauteur de poitrine). - Compas et GPS pour la localisation du point. - Carnet de relevé (colonnes : angle, comptage, espèce estimée). - Équipement de sécurité identique à la leçon précédente. ### 7.3 Protocole de terrain (pas à pas) 1. **Choix de l’angle** : 1° (0,01745 rad) est standard pour les peuplements tropicaux; ajuster à 0,5° si la densité est très faible. 2. **Installation du point** : se placer aux coordonnées GPS prévues, planter un petit piquet de repère. 3. **Orientation** : viser le nord géographique avec le compas; le dendromètre doit être tenu verticalement, œil à 1,30 m du sol. 4. **Comptage** : tourner lentement sur 360° et compter chaque arbre dont le diamètre apparent (mesuré par l’écartement des fils du réticule) dépasse le seuil correspondant à l’angle choisi. - Seuil de DHP pour angle α : \( D_{seuil} = 1,30 \times \tan(\alpha) \) (en m). - Pour α = 1° → \( D_{seuil} = 1,30 \times \tan(1°) ≈ 0,0227 \) m = 2,27 cm. - On compte tous les arbres dont le diamètre apparent dépasse ce seuil (≈ 2,3 cm pour α=1°). - Pour obtenir la surface terrière commerciale (arbres avec DHP ≥ 10 cm), on applique un facteur de pondération *p* qui dépend de l’angle et de la distribution des diamètres ; en pratique, on ne compte que les arbres dont le DHP réel est ≥ 10 cm en utilisant un angle plus grand ou en appliquant un facteur de correction à Nₚ. 5. **Enregistrement** : noter le nombre total compté (Nₚ) et, si possible, l’espèce dominante observée dans le secteur visé. 6. **Répétition** : réaliser au moins 5 points par hectare pour réduire l’erreur d’échantillonnage (écart type < 10 %). ### 7.4 Calculs et formules - **Surface terrière (G)** : \( G = k \times N_{p} \) où *k* = facteur de conversion dépendant de l’angle. - Pour α = 1°, \( k = \frac{\pi}{4} \times 10^{4} \times \tan^{2}(\alpha) \) ≈ 2,4 m² ha⁻¹. - Donc : \( G (m² ha^{-1}) = 2,4 \times N_{p} \) (pour α=1°). - **Volume ligneux (V)** : \( V = G \times H_{m} \times f \) où *Hₘ* est la hauteur moyenne estimée par sous‑échantillonnage et *f* le facteur de forme moyen (0,45). ### 7.5 Exemple chiffré (5 points dans un hectare) Lors du relevé, on obtient les comptages suivants : 12, 9, 15, 11, 13 arbres. - Moyenne de Nₚ = (12+9+15+11+13)/5 = 12 arbres par point. - Surface terrière : \( G = 2,4 \times 12 = 28,8 \) m² ha⁻¹. - Hauteur moyenne mesurée sur 10 arbres : Hm = 20 m. - Volume : \( V = G \times H_{m} \times f = 28,8 \times 20 \times 0,45 = 259,2 \) m³ ha⁻¹. > **À retenir** : l’inventaire sous angle constant permet d’estimer rapidement la surface terrière, mais nécessite une correction de hauteur et de forme pour obtenir le volume. --- ## III. Leçon 8 – Localisation et quantification des inventaires ### 8.1 Objectif de la localisation > **Localisation** : opération consistant à géoréférencer chaque point d’échantillonnage (placette ou point d’angle) dans un système de coordonnées connu (UTM WGS84, zone 32N pour le Cameroun) afin de permettre la reproduction, le suivi temporel et l’intégration dans un SIG. ### 8.2 Matériel et procédure - GPS de précision sub‑métrique (ex. Trimble GeoXH 6000) avec différentiel SBAS ou poste de base RTK pour atteindre ±0,02 m. - Antenne externe montée sur un bâton de 2 m pour éviter l’ombre du couvert. - Logbook numérique ou formulaire papier pré‑imprimé (colonnes : ID point, Latitude, Longitude, Altitude, Date, Heure, Observateur). - Procédure : 1. Allumer le GPS, attendre la fixation de ≥ 4 satellites (PDOP < 2). 2. Se placer exactement sur le piquet de repère (placette) ou sur le point d’angle. 3. Noter les coordonnées (UTM E, UTM N, altitude). 4. Vérifier la précision affichée (HDOP < 1,5). 5. Marquer le point sur une carte topographique (IGN 1:50 000) pour contrôle visuel. ### 8.3 Quantification des peuplements Après avoir obtenu les valeurs de densité (N), surface terrière (G) et volume (V) par unité de surface (ha), on les **extrapolera** à l’échelle de la parcelle ou de la concession : - **Total d’arbres** : \( N_{tot} = N \times A \) où *A* = superficie totale de la zone étudiée (ha). - **Volume total** : \( V_{tot} = V \times A \). - **Incertitude** : calculer l’erreur type de la moyenne (σ/√n) et propager selon les règles d’incertitude (ex. pour le volume : \( \frac{ΔV}{V} = \sqrt{(\frac{ΔN}{N})^2 + (\frac{ΔG}{G})^2 + (\frac{ΔH}{H})^2} \)). ### 8.4 Exemple complet (concession de 250 ha) Dans une zone de forêt semi‑déciduë du Littoral, on a réalisé : - 8 placettes de 0,04 ha (sondage complet) → moyenne N = 480 arbres ha⁻¹, G = 38 m² ha⁻¹, V = 95 m³ ha⁻¹. - 12 points d’angle (1°) → moyenne Nₚ = 10,8 → G_angle = k × Nₚ avec k≈2,4 m² ha⁻¹ → G≈26 m² ha⁻¹. En utilisant la même hauteur moyenne Hm = 22 m et facteur de forme f = 0,45, on obtient V≈260 m³ ha⁻¹. Après application d’un facteur de pondération de 0,35 (pour ne retenir que les arbres commerciaux, DHP ≥ 10 cm), on obtient G≈9,1 m² ha⁻¹ et V≈90 m³ ha⁻¹, proche des résultats des placettes. On retient les valeurs des placettes comme référence : N = 480 arbres ha⁻¹, G = 38 m² ha⁻¹, V = 95 m³ ha⁻¹. **Quantification totale** : - Nombre d’arbres : \( N_{tot} = 480 \times 250 = 120 000 \) arbres. - Volume ligneux : \( V_{tot} = 95 \times 250 = 23 750 \) m³. > **À retenir** : la localisation précise (GPS sub‑métrique) couplée à une quantification rigoureuse permet de produire des inventaires exploitables pour la planification de coupes, le suivi de la régénération et la certification forestière. --- ## Synthèse du chapitre - **Inventaire par sondage complet** : mesure exhaustive d’une placette (0,04–0,1 ha), calcul de densité, surface terrière et volume via formules de Huber; adapté aux peuplements hétérogènes. - **Inventaire sous angle constant** : comptage ponctuel avec dendromètre à angle fixe (1°), estimation rapide de la surface terrière (G ≈ k × Nₚ avec k≈2,4 m² ha⁻¹ pour α=1°), nécessite hauteur moyenne et facteur de forme pour le volume. - **Localisation** : géoréférencement GPS sub‑métrique (UTM WGS84, zone 32N), précision < 0,05 m, report sur carte IGN et sauvegarde dans un SIG. - **Quantification** : extrapolation des résultats par unité de surface à la totalité de la parcelle, propagation des incertitudes, production de tableaux de synthèse (N, G, V, incertitude %). - **Sécurité** : port du casque, gants, chaussures de sécurité, signalisation des zones de travail, vérification du bon fonctionnement du GPS avant chaque sortie. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | DHP | Diamètre à hauteur de poitrine, mesuré à 1,30 m du sol (cm). | | Surface terrière (G) | Somme des sections transversales des troncs par unité de surface (m² ha⁻¹). | | Volume ligneux (V) | Volume de bois utile par unité de surface (m³ ha⁻¹). | | Placette | Unité d’échantillonnage de forme carrée ou rectangulaire de superficie connue (ha). | | Point d’angle | Localisation où l’on réalise un comptage sous angle constant (méthode de Bitterlich). | | Facteur de forme (f) | Coefficient adimensionnel traduisant la forme réelle du tronc par rapport à un cylindre (0,4–0,6). | | UTM | Système de projection cartographique Universelle Transverse de Mercateur (zone 32N pour le Cameroun). | | PDOP | Facteur de dilution de la position, indicateur de la précision GPS (< 2 souhaité). | | Erreur type | Écart type de la moyenne, utilisé pour estimer la précision d’un inventaire. | | SIG | Système d’Information Géographique, outil de stockage, analyse et cartographie des données spatiales. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Placette de sondage complet Dans une parcelle de forêt dense du Sud‑Ouest, une placette de 0,06 ha (24,5 m × 24,5 m) a été relevée. On a mesuré 27 arbres avec les caractéristiques suivantes : somme des carrés de DHP = 18 900 cm², somme de (DHP² × H) = 420 000 cm²·m, hauteur moyenne = 21 m, facteur de forme moyen = 0,48. **Calculer** : densité (N), surface terrière (G) et volume ligneux (V). **Corrigé** - Densité : \( N = \frac{27}{0,06}= 450 \) arbres ha⁻¹. - Surface terrière : \[ G = \frac{\pi}{4}\times\frac{18 900}{0,06}\times10^{-4}= 0,7854\times315 000\times10^{-4}= 24,7 \text{ m² ha}^{-1} \] - Volume : \[ V = \frac{\pi}{4}\times\frac{420 000}{0,06}\times0,48\times10^{-4}=0,7854\times7 000 000\times0,48\times10^{-4}= 263,9 \text{ m³ ha}^{-1} \] > **Réponse** : N = 450 arbres ha⁻¹, G ≈ 24,7 m² ha⁻¹, V ≈ 263,9 m³ ha⁻¹. ### Exercice 2 – Inventaire sous angle constant Un technicien réalise 6 points d’angle avec un dendromètre à 1°. Les comptages obtenus sont : 8, 10, 7, 9, 11, 9 arbres. La hauteur moyenne mesurée sur 12 arbres est de 19 m et le facteur de forme moyen est 0,44. **Déterminer** : la surface terrière moyenne (G) et le volume ligneux moyen (V) par hectare. **Corrigé** - Moyenne de Nₚ = (8+10+7+9+11+9)/6 = 9 arbres par point. - Surface terrière : \( G = 2,4 \times 9 = 21,6 \) m² ha⁻¹. - Volume : \( V = G \times H_{m} \times f = 21,6 \times 19 \times 0,44 = 180,6 \) m³ ha⁻¹. > **Réponse** : G ≈ 21,6 m² ha⁻¹, V ≈ 180,6 m³ ha⁻¹. ### Exercice 3 – Localisation et quantification d’une concession Une concession de 180 ha a été inventoriée par 10 placettes de 0,05 ha chacune. Les résultats moyens sont : N = 520 arbres ha⁻¹, G = 36 m² ha⁻¹, V = 92 m³ ha⁻¹. L’erreur type sur la densité est de 30 arbres ha⁻¹. **Calculer** : le nombre total d’arbres et le volume total de la concession, ainsi l’incertitude absolue sur le volume (en supposant que les erreurs sur G et V sont proportionnelles à celle sur N). **Corrigé** - Nombre total d’arbres : \( N_{tot}=520 \times 180 = 93 600 \) arbres. - Volume total : \( V_{tot}=92 \times 180 = 16 560 \) m³. - Incertitude relative sur N = 30/520 ≈ 0,0577 (5,8 %). - En supposant même incertitude relative pour G et V, l’incertitude absolue sur V = 0,0577 × 16 560 ≈ 956 m³. > **Réponse** : 93 600 arbres ± ≈ 2 000 (arrondi), volume = 16 560 m³ ± ≈ 960 m³. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | Situation | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / correction | |-----------|------------------|-------------|----------------------------------| | Placette trop petite dans un peuplement clair | Sous‑estimation de la densité et du volume | Biais négatif important (> 20 %) | Choisir la taille de placette selon une pré‑estimation de la densité (ex. > 300 arbres ha⁻¹ → 0,04 ha ; < 150 arbres ha⁻¹ → 0,1 ha). | | Mauvais réglage du compas (déclinaison non prise en compte) | Orientation erronée des côtés de la placette | Chevauchement ou lacunes entre placettes, duplication de mesures | Régler le compas sur la déclinaison locale (‑2° à ‑4° au Cameroun) avant chaque levé ; vérifier avec un point connu (borne IGN). | | Utilisation d’un dendromètre sans vérifier la hauteur de l’œil | Erreur systématique sur le comptage d’angle | Sur‑ ou sous‑estimation de la surface terrière | Positionner le bâton de repère à exactement 1,30 m du sol ; contrôler à l’aide d’un ruban avant chaque série de points. | | GPS laissé en mode « économique » (precision > 5 m) | Localisation approximative des points | Impossible de retrouver les placettes pour suivi temporel | Activer le mode haute précision, attendre un PDOP < 2, noter la précision affichée ; reprendre la mesure si > 1 m. | | Oubli de porter le casque près des zones de coupe | Risque de blessure par chute de branche | Accident du travail, arrêt d’activité | Porter systématiquement le casque de sécurité dès l’entrée dans la zone de travail, vérifier son état avant chaque sortie. | | Mesure du DHP sur un arbre incliné sans correction | Sur‑estimation du diamètre réel | Erreur sur la surface terrière et le volume | Mesurer le diamètre perpendiculairement à l’axe du tronc (utiliser un ruban flexible qui suit la courbure) ou appliquer le facteur de correction cos θ où θ est l’inclinaison. | --- *Fin du cours.*