Près de Bandiagara (Mali), le paysage comporte de nombreux arbres isolés que les méthodes de comptage pourraient prendre en compte.
Photo: ©Martin Brandt

L’intelligence artificielle fournit d’importantes informations sur les écosystèmes africains

En Afrique de l’Ouest, grâce à l’intelligence artificielle, les résultats d’un projet de recherche sur la cartographie d’arbres individuels et de groupes d’arbres peuvent aider à renforcer les écosystèmes dans le contexte du changement climatique.

Le développement des forêts dans le monde entier est un sujet qui fait l’objet de nombreuses études. Cependant, il est tout aussi important d’identifier les arbres isolés et les groupes d’arbres car ils pèsent eux aussi sur l’écologie régionale et le changement climatique mondial. Pour la toute première fois, une équipe internationale de chercheurs a réussi à cartographier et compter des arbres isolés dans de vastes étendues. Le système utilisé s’appuie sur un processus d’intelligence artificielle (imagerie satellite avec une résolution inférieure au mètre) spécialement réalisé à cette fin et programmé par des chercheurs du Centre d’informatique et des technologies de l’information (TZI) de l’université de Brême, Allemagne. La réussite du projet donne à penser qu’il sera bientôt possible de cartographier tous les arbres de la Terre – avec un minimum de restrictions.

Plus d’arbres qu’on le pensait 


Dans le cadre du projet de recherche dont les résultats ont récemment été publiés dans la revue Nature, les chercheurs ont cartographié chaque arbre et arbuste ayant un couvert minimum de trois mètres carrés. La zone cartographiée couvre 1,3 million de kilomètres carrés en Afrique de l’Ouest. Il ressort de l’étude qu’il y a environ 1,8 milliard d’arbres dans le Sahara ouest-africain et la région adjacente du Sahel – bien plus qu’on le supposait jusqu’à maintenant. Les données obtenues pourraient, entre autres, contribuer à renforcer les écosystèmes, à fournir des renseignements pour la protection du climat et à observer les processus de déforestation.

Une combinaison d’intelligence artificielle et de géoinformatique 


L’identification des arbres individuels a été rendue possible par le fait que la NASA et des compagnies individuelles de voyages spatiaux fournissent en permanence de plus en plus de matériel photographique haute définition. Pour analyser la masse de données disponibles, le professeur Johannes Schöning et Ankit Kariryaa, chercheurs au TZI, ont adapté un processus d’intelligence artificielle du domaine du « Deep Learning » – à savoir les réseaux neuronaux convolutionnels. « Dans le groupe de travail Interaction homme-machine du TZI, nous avons l’expertise nécessaire en intelligence artificielle et en géoinformatique, » explique Johannes Schöning. « Nous avons donc pu résoudre ce problème avec nos amis des universités de Copenhague, au Danemark, et de Münster, en Allemagne ». 

Le processus d’intelligence artificielle utilisé peut reconnaître des objets – par exemple des cimes d’arbres – sur la base de leurs couleurs et de leurs formes caractéristiques. Le système d’intelligence artificielle a été programmé avec l’aide d’images dans lesquelles les arbres avaient été marqués à la main. « Compte tenu des spécificités de la région, nous avons dû surmonter de nombreux obstacles, » déclare Ankit Kariryaa. « Par exemple, l’apparence de la végétation et du sol est extrêmement différente selon qu’on se trouve dans une région à faibles précipitations ou dans une région où il pleut beaucoup. C’est pourquoi nous avons programmé deux systèmes distincts. »

La détermination de types d’arbres individuels grâce aux images satellites est envisagée 


Ces travaux vont aboutir à la réalisation d’une carte montrant tous les arbres ayant un diamètre de deux mètres ou plus dans le sud de la Mauritanie, au Sénégal et au Mali. À l’avenir, il sera possible non seulement d’étendre géographiquement les résultats de manière à inclure toutes les régions du monde, mais aussi de combiner les données acquises avec d’autres données, par exemple celles fournies par des capteurs radar. Cela pourrait contribuer à identifier différents types d’arbres, par exemple.

(TZI/wi)

Plus d’informations :

L’article de la revue Nature : « An unexpectedly large count of trees in the West African Sahara and Sahel » 

La rédaction de la revue Nature a également salué le projet en indiquant qu’il constitue une des dix découvertes scientifiques particulièrement remarquables de 2020 

La Nasa a réalisé une visualisation du projet 

L’université de Brême (en anglais)

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