Avec le réchauffement climatique, les villes doivent s’adapter et trouver des solutions pour limiter les îlots de chaleur. Les arbres apportent une réponse. Au laboratoire des sciences de l’ingénieur, de l’informatique et de l’imagerie (ICube), deux projets pluridisciplinaires cherchent à mieux comprendre et modéliser leur rôle : l’un pour outiller les décideurs, l’autre grâce aux sciences participatives.
En période de canicule, chacun fait l’expérience des bienfaits rafraîchissants des arbres en ville. Par leur ombre et leur évapotranspiration, ils réduisent la température localement. Mais comment mesurer précisément cet effet, et surtout l’intégrer dans les projets d’aménagement urbain ? C’est l’objectif du projet Tir4sTreet (2022-2026), coordonné par Tania Landès, professeure des universités en topographie à l’Institut national des sciences appliquées Strasbourg. L’idée : équiper des arbres urbains de capteurs pour analyser leur influence sur le microclimat. Des arbres d’alignement de trois essences différentes – platane, tilleul et micocoulier –, dans trois rues du quartier du Contades, ont été choisis avec soin en collaboration avec les services des espaces verts de l’Eurométropole de Strasbourg. « Ils les connaissent comme nous connaissons nos enfants », sourit la chercheuse.
Entre 2021 et 2023, une vaste campagne de mesures a été menée, associant l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (Inrae) : météorologie (température, humidité, vent), écophysiologie des arbres (humidité du sol, flux de sève, croissance), géométrie spatiale… Une caméra thermique couplée à un scanner 3D a permis de suivre les températures de surface dans l’espace et le temps. Tania Landès souligne :
Nous savons que les arbres contribuent à un microclimat favorable. Mais pouvoir le mesurer et le quantifier reste un vrai défi
Prédire pour mieux aménager
Les résultats indiquent que certaines espèces transpirent davantage, résistent mieux aux canicules, ou contribuent mieux au microclimat. Les données recueillies permettent d’affiner l’outil de simulation développé à ICube, baptisé LaserF. Il est capable de prédire le microclimat d’un site.
« Quand il sera validé avec les différents paramètres (température de surface, confort thermique…), nous pourrons proposer des scénarios de simulation d’aménagement urbain. Nous avons commencé avec l’Eurométropole de Strasbourg. Nous pourrons par exemple quantifier le bienfait apporté par les arbres dans un projet de végétalisation d’un quartier. »
L’équipe poursuit ses travaux pour transférer l’outil à d’autres climats, étudier le confort thermique avec des sociologues ou simuler l’impact sur les températures intérieures.
Capturez un arbre avec votre smartphone
Autre approche avec le projet UrTrees, porté par Franck Hetroy-Wheeler, enseignant-chercheur en informatique, et Joris Ravaglia, ingénieur de recherche. Ils recourent aux sciences participatives pour modéliser les arbres urbains, à partir d’un simple smartphone. « Les modèles existants sont conçus pour les arbres forestiers.
Les écologues et géographes ont besoin de les adapter aux arbres en ville, soumis à de fortes contraintes (élagage, pollution, stress…). Mais les appareils de mesure (scanner laser Lidar) sont coûteux. Notre proposition est de pouvoir recueillir les données à partir d’une simple vidéo de smartphone, et d’impliquer les citoyens », expliquent-ils.
Algorithmes de vision par ordinateur
Via une application dédiée, chacun peut participer au projet en prenant une courte vidéo autour de l’arbre, à hauteur d’yeux. « À partir des images, nous créons une réplique en 3D, sous forme de nuages de points, grâce à des algorithmes de vision par ordinateur (une branche de l’intelligence artificielle). Après une série de traitements numériques, nous obtenons un modèle géométrique 3D qui permet d’en déduire les trois grandeurs clés : diamètre du tronc, hauteur totale et volume de la couronne », détaille Joris Ravaglia. Avec une marge d’erreur inférieure à 10 %, les résultats sont prometteurs. À ce jour, l’application compte 80 contributeurs, 700 vidéos couvrant 50 espèces d’arbres dans le monde.
Le projet ouvre de nombreuses portes et possibilités d’applications. Par exemple, des chercheurs agronomes colombiens cherchent à appliquer l’outil de sciences participatives au cacaoyer, à l’attention des agriculteurs. « Mon objectif a toujours été de montrer que l’informatique produit des outils utiles à tous, comme ici, avec une forme de numérisation à bas coût », s’enthousiasme Franck Hetroy-Wheeler.
En savoir plus :
- trio-climatologie-strasbourg.fr
- urtrees.icube.unistra.fr
