La cartographie fondée sur l’intelligence artificielle contribue à faire progresser l’inventaire des milieux humides en Alberta

« Nos équipes ont également effectué des levés des milieux humides par hélicoptère et au sol pour tester nos modèles d’apprentissage automatique », explique Rebecca Edwards, analyste en télédétection avancée dans le cadre des activités liées à la région boréale de CIC. « La validation sur le terrain est essentielle pour garantir que nos classifications respectent les normes de cartographie de l’Alberta. »

Comment l’intelligence artificielle permet d’améliorer la cartographie des milieux humides

L’étude a évalué plusieurs techniques d’intelligence artificielle, combinant des données Lidar aéroportées avec des images satellites relatives à plusieurs saisons pour détecter les caractéristiques des milieux humides et classer les types de milieux humides. Il s’agit notamment des milieux humides faisant partie des étendues d’eau peu profondes (lit de cours d’eau nu et avec de la végétation), des marais (graminoïdes), des fens (conifères boisés, arbustifs, graminoïdes), des tourbières (conifères boisés, arbustifs, graminoïdes) et des marécages (boisés, conifères, feuillus, mixtes et arbustifs).

Des résultats encourageants

Les classifications des milieux humides issues de l’étude ont satisfait ou dépassé les normes cartographiques provinciales de l’Alberta dans les quatre zones pilotes. Dans la plupart des cas d’utilisation, les modèles ont atteint des niveaux élevés de précision pour distinguer les milieux humides des hautes terres environnantes.

Les experts ont constaté que :

• Les modèles d’apprentissage profond ont offert la plus grande précision globale de cartographie, en produisant des limites précises pour les milieux humides au niveau des classes de milieux humides.
• Les modèles d’apprentissage automatique ont permis de saisir des détails plus fins, améliorant notamment la détection des milieux humides rares ou moins courants au niveau de la forme.
• La combinaison de plusieurs sources de données, telles que le Lidar et l’imagerie satellite, a permis de considérablement améliorer les performances des modèles.

Dans certains cas, l’intégration de données altimétriques issues du Lidar a augmenté la précision de la classification de plus de 10 %.

Ensemble, ces approches démontrent que l’intelligence artificielle peut contribuer à moderniser la surveillance des paysages à grande échelle et soutenir la création d’inventaires des milieux humides.  

Pourquoi cette recherche est-elle importante?

Une cartographie précise des milieux humides joue un rôle essentiel dans la planification de la conservation, la surveillance environnementale et la gestion de l’utilisation des terres.

Cette étude met en évidence la cohérence avec laquelle l’intelligence artificielle ou les outils fondés sur l’intelligence artificielle contribuent à étendre les inventaires des milieux humides à l’ensemble de l’Alberta et, potentiellement, à d’autres régions du Canada. En automatisant certaines étapes du processus de cartographie, les experts peuvent traiter de vastes zones géographiques plus efficacement tout en conservant un haut niveau de précision.

Voici pourquoi ce travail est important :

Combiné à des processus de validation standardisés, il a le potentiel de produire un inventaire des milieux humides faisant autorité et conforme aux normes nationales et provinciales.

CIC a continué à affiner et à adapter la méthodologie à d’autres régions des Prairies canadiennes, confirmant ainsi la robustesse et l’adaptabilité de ces méthodes. Ce travail constitue le fondement du programme de cartographie des milieux humides de CIC, qui continue d’investir dans ces méthodes.

Rencontrez les chercheurs à l’origine du rapport

L’étude a réuni des représentants du programme Environment and Protected Areas (environnement et zones protégées) de l’Alberta, de l’Alberta Biodiversity Monitoring Institute, ainsi que des scientifiques et des experts en télédétection issus de multiples organisations œuvrant à l’amélioration de la surveillance des milieux humides à l’échelle du Canada. Le gouvernement de l’Alberta a mandaté CIC et l’Alberta Biodiversity Monitoring Institute pour développer en collaboration des méthodes visant à respecter les normes minimales de cartographie. Le projet a été dirigé par un comité technique chargé du programme Environment and Protected Areas et financé par le fonds de remplacement associé aux milieux humides.

Cliquez ici pour en savoir plus sur les approches innovantes en matière de cartographie (page en anglais seulement).

Les experts de CIC impliqués dans l’étude sont les suivants :

• Joshua Evans, analyste en télédétection avancée, SIG régional des Prairies
• Rebecca Edwards, analyste en télédétection avancée, Opérations boréales
• Lyle Boychuk, responsable SIG/Inventaire, SIG régional des Prairies

Ensemble, l’équipe a évalué les performances de différents modèles d’Iintelligence artificielle, notamment Random Forest, XGBoost et les réseaux neuronaux convolutifs d’apprentissage profond, dans le cadre de la cartographie des milieux humides à l’aide d’ensembles de données de télédétection intégrés.

Leurs travaux s’inscrivent dans un corpus de recherche en pleine expansion qui explore comment l’intelligence artificielle peut soutenir la science des milieux humides, la surveillance de la biodiversité et la cartographie environnementale à grande échelle.

Soutenir l’avenir de la science associée aux milieux humides

Alors que le Canada s’efforce de mieux comprendre et gérer ses milieux humides, les progrès en science des données et en télédétection ouvrent de nouvelles perspectives.

Les approches en matière de cartographie fondées sur l’intelligence artificielle peuvent aider les experts à relever les limites des milieux humides, à classer les types de milieux humides et à surveiller les changements du paysage plus efficacement que les méthodes traditionnelles utilisées seules.

Pour Canards Illimités Canada, ce type de recherche soutient les efforts continus visant à améliorer la science associée aux milieux humides et à fournir aux décideurs les outils nécessaires pour gérer les paysages de manière durable.

En alliant une technologie de pointe à une expertise de terrain, les scientifiques contribuent à faire en sorte que les milieux humides, ainsi que la faune et les collectivités qui en dépendent, restent un élément essentiel du patrimoine naturel du Canada.

Découvrez l’Initiative d’inventaire des milieux humides du Canada de CIC

Lisez les rapports du gouvernement de l’Alberta sur les projets pilotes d’inventaire des milieux humides (page en anglais seulement)