ANALYSE COMPARATIVE DES TECHNIQUES

DE MESURE DE DIAMETRE DES ARBRES.

UNIVERSITE DE KINSHASA

FACULTE DES SCIENCES AGRONOMIQUES
Département de Gestion des Ressources Naturelles
Option : Eaux et Forêts
B.P. 117 Kinshasa XI

IKATI LISONGI Bernard

Travail de fin de cycle présenté en vue de l'obtention du titre de Gradué en Sciences Agronomiques.

Option : Eaux et Forêts

Directeur : Prof. MENDA KAZAYAWOKO

i
RESUME

L'objectif général de cette étude expérimentale est de comparer deux techniques de mesure de diamètre des arbres : le compas forestier et le ruban circonférentiel. Les mesures de diamètre des arbres ont été effectuées par deux opérateurs sur le site de l'Université de Kinshasa en choisissant aléatoirement 30 arbres. Les données récoltées ont été traitées et analysées par le logiciel statistique MINITAB 13 suivant un dispositif factoriel 2² afin de déterminer l'effet des techniques de mesure, l'effet des opérateurs effectuant la mesure aussi que leur interaction. Les résultats ont démontré que l'opérateur, la technique et leur interaction n'ont aucun effet sur le diamètre au seuil de probabilité de 5%. L'écart-type des mesures faites par le compas forestier est plus faible que celui du ruban circonférentiel, indiquant que le compas forestier a une erreur aléatoire plus faible que le ruban circonférentiel. Les effets des techniques des mesures sont beaucoup plus considérables que ceux des opérateurs sur la mesure de diamètre bien qu'ils soient moins importants statistiquement.les erreurs observées dans les mesures de diamètre proviennent principalement de la manipulation des instruments.

EPIGRAPHE

``La crainte de Dieu est le commencement du savoir''

Proverbes 1:7

DEDICACE

A la sainte et glorieuse famille de papa Simon KIMBANGU ;
A nos parents Edouard IKATI LIFETA LISONGI et Jeannette BESO BOSEO ;
A notre regrettée Grand-mère Annie BOLUMBE LOFOLI ;
A nos frères et soeurs Martin LISUNGI, Bijou BABAITO, Gaston IKATI et toute
la famille IKATI.

Nous dédions ce travail.
Bernard IKATI LISONGI

iv

Ce travail marque un terme à notre parcours du premier cycle des enseignements Universitaires. Nous sommes honorés de remercier sincèrement tous ceux qui ont participé O'uITe P EITiq11[R003'uITeTIMIHi la réalisation de ce résultat escompté, qui est le fruit des efforts conjugués de notre ferme détermination accompagnée de leurs contributions combien précieuses.

Nous glorifions le Père, Fils et Saint-Esprit pour son souffle vital nous accordé gratuitement juaIXi Fe jRur.

Nous confirmons notre gratitude au Professeur MENDA KAZAYAWOKO, Directeur de ce travail, pour sa disponibilité, ses remarques, son assistance et ses suggestions combien pertinentes qui nous ont conduits à élaborer cette recherche sans perplexité.

1 Ra IIP HF11P 1ITta a/EGIaaeITt aX3IRIIaaINJ7 IP aaE + $ 6$ ,17 111FWERXSIRNIN 0¹ESSXLi IMRIP DIRIT 1IT 3eatiRIT dea reaaRurFea ITaturellea daITa le baaaiIT du CRITgR 1) 2* 51 - BC), en reconnaissanFI Rea P HODNIa FRITMIRITa I'IVtudes nous offertes dans une formation 0¹Ff FHODITFH E3R011F1 dRITF, nous remercions également tout le staff dirigeant dudit projet ainsi que ses partenaires dont le PBF/GIZ, la Coopération Canadienne et autres ; pour leur soutien et promptitude à nos préoccupations.

Que le corps AcadémEINHEMaEITFuCIVIEea aFieITFea $ JERITRP lThEaRIBI8 (IYIraitIV de Kinshasa trouvent ici, nos remerciements inestimables pour leur dévouement à notre formation ; et particulièrement au Professeur KIATOKO MANGEYE, Vice Doyen chargé de la Recherche, qui nous a assisté pour certaines informations statistiques.

Que tous nos amis, camarades et compagnons de lutte trouvent dans ce travail nos vives reconnaissances pour leurs participations. En particulier, Paul KAZABA pour son assistance comme deuxième Opérateur ; Platini BILONGO, Crispin BUSANE, Joseph LISINGO, Enock UMBA, Gaspard SHEKOMBA et Elie pour le soutien logistique.

Que toute la famille IKATI trouve iFiTef SITaaIRIT dHITRa aeITtIP tITtar111terITe1a lDa plus affectueux et ineffables pour toutes circonstances vécues et surmontées ensemble.

Que tous ceux dont les noms ne sont pas repris ne se sentent pas oubliés, nous leurs sommes reconnaissants.

LISTE DES ABREVIATIONS ET SIGLES

Aé : Avec écorce ;

ANOVA : Analyse de la Variance

ATIBT : Association Technique Internationale des Bois Tropicaux ;

CIRC : Circonférence ;

CRPF : Centre Régional de la Propriété Forestière d'Auvergne ;

DDN : Diamètre à différents niveaux;

DHPaé : Diamètre à Hauteur de Poitrine mesuré Avec Ecorce ;

DHSsé : Diamètre à Hauteur de Souche mesuré Sans Ecorce ;

DS : Diamètre supérieur ;

FASA : Faculté des Sciences Agronomiques ;

FOGRN-BC : Projet d'appui à la Formation en Gestion des Ressources Naturelles dans le Bassin du Congo ;

LSD : Plus petite Différence Significative (List Significative Difference) ;

PBF/GIZ : Programme Biodiversité et Forêts/ Coopération internationale allemande ;

PNSAR : Programme National de Relance du Secteur Agricole et Rural ;

PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement ;

Sé : Sans écorce ;

UNOPS : Organisation des Nations Unies pour le service d'appui aux projets ;

UNIKIN : Université de Kinshasa ;

vi
LISTE DES TABLEAUX, FIGURES ET PHOTOS

Tableau 1 : Instruments de mesure de diamètre, leurs descriptions, utilisations et caractéristiques ;

Tableau 2 : Facteurs et traitements du dispositif expérimental ;

Tableau 3 : présentation des traitements, leurs totaux et moyennes;

Tableau 4 : Effets des opérateurs sur la précision de la mesure de diamètre ; Tableau 5 : Effets des techniques sur la précision de la mesure de diamètre ;

Tableau 6 : Effets des principaux facteurs et les coefficients d'ajustement du modèle pour le diamètre ;

Tableau 7 : Sommes des carrées des effets des principaux facteurs et leur interaction ;

Tableau 8 : Analyse de variance pour le diamètre des arbres.

Figure 1 : Position et niveau de mesure du dhp ;

Figure 2 : Moyennes des températures et des précipitations de la ville de Kinshasa ; Figure 3 : Intervalle de confiance des moyennes des mesures de diamètre ;

Figure 4 : Effets de l'opérateur et de la technique de mesure sur la mesure de diamètre ; Figure 5 : Variance de diamètre due aux opérateurs et aux techniques de mesure ; Figure 6 : Déviation du bras amovible.

Photo 1 : Compas forestier ;

Photo 2 : Lecture diamétrique avec le compas forestier ;

Photo 3 : Ruban diamétrique ;

Photo 4 : Lecture diamétrique avec le ruban diamétrique ;

Photo 5 : GPS ;

Photo 6 : Prélèvement des coordonnées géographiques avec le GPS ;

Photo 7 : Décamètre ;

Photo 8 : Hauteur de référence mesurée par le décamètre.

vii
TABLE DES MATIERES

RESUME i

EPIGRAPHE ii

DEDICACE iii

REMERCIEMENTS iii

LISTE DES ABREVIATIONS ET SIGLES iv

LISTE DES TABLEAUX, FIGURES ET PHOTOS vi

TABLE DES MATIERES vii

INTRODUCTION 1

CHAPITRE 1. REVUE DE LA LITTERATURE 3

1.1. MESURE DE DIAMETRE 3

1.2. TYPES DE DIAMETRE 3

1.2.1. Diamètre à hauteur de poitrine (DHP ou D1, 30) 3

1.2.2. Diamètre à hauteur de souche (DHS) 4

1.2.3. Diamètre à différents niveaux (DDN) 4

1.2.4. Diamètre minimum d'utilisation (DMU) 4

1.2.5. Diamètre supérieur (DS) 4

1.3. TECHNIQUES DE MESURE 4

1.4. ANALYSE CRITIQUE DES TECHNIQUES 6

CHAPITRE 2. MATERIEL ET METHODES 7

2.1. MILIEU D'ETUDE 7

2.2. MATERIEL 9

2.2.1. Matériel biologique 9

2.2.2. Matériel expérimental 9

2.3. METHODES EXPERIMENTALES 12

2.3.1. Prélèvement des mesures de diamètre sur terrain 12

2.3.2. Choix de dispositif expérimental 13

CHAPITRE 3. RESULTATS ET DISCUSSION 15

3.1. PRESENTATION ET DISCUSSION DES RESULTATS 15

3.2. ANALYSE DU DISPOSITIF FACTORIEL 17

3.2.1. Evaluation des effets des facteurs principaux et de leur interaction 17

VIII

3.3. ANALYSE DE VARIANCE POUR LE DIAMETRE 19

3.4. LES SOURCES D'ERREURS 20

3.4.1. Sources d'erreurs liées au compas forestier 21

3.4.2. Sources d'erreurs liées au ruban diamétrique 21

3.4.3. Evaluation et correction d'erreurs 22

CONCLUSION ET SUGGESTIONS 23

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 24

ANNEXE 26

INTRODUCTION

L'importance que représente l'arbre dans la forIt ou soit hors forIt n'est plus à démontrer dans la mesure où il assure trois fonctions essentielles en l'occurrence la fonction écologique, la fonction sociale et la fonction économique. Du point de vue économique, le rôle qu'assume l'arbre est grand et tributaire de la grande diversité des produits et services à tirer ainsi que la valeur marchande de ceux-ci tant à usage traditionnel qu'industriel (Kadiata, 2005).

Pour bien gérer ces arbres dans des peuplements naturels ou artificiels, il est d'une nécessité impérieuse de bien les connaitre en suffisance. Car, une simple appréciation visuelle n'est généralement pas suffisante de déterminer si les arbres sont en nombre satisfaisant, si leur densité est excessive, si leur diamètre s'accroit régulièrement, quel est le volume sur pied, quelle est la hauteur des individus (CRPF, 1997). Et, ces connaissances devrons être obtenues en s'appuyant sur des fines caractéristiques de ces peuplements et à des mesures à intervalle régulier dans une démarche délicate qui requiert un ordre, une méthodologie, un minimum de matériel et la connaissance de quelques principes de base (CRPF, 2006).

Le diamètre est la première variable dendrométrique qui offre les données de base indispensables à la gestion forestière proprement-dite. Il est un paramètre important pour l'estimation du volume de la matière ligneuse soit pour l'exploitation soit pour l'aménagement des écosystèmes. Le diamètre est la caractéristique la plus utilisée et la plus mesurée pour construire le tarif de cubage, élaborer le plan d'aménagement, évaluer la valeur marchande d'une tige ou d'un peuplement, calculer la possibilité annuelle, calculer la surface terrière d'une tige ou d'un peuplement, étudier les accroissements en diamètre ou en volume et aussi il intervient dans les études de recollement visant à déterminer le volume effectivement commercialisable par les entreprises (ATIBT, 2006; Bégin, 2008; CRPF, 2006 ; Menda, 2011 et Rondeux, 1999).

Plusieurs méthodes ou appareils sont utilisés pour la mesure de diamètre des arbres : le compas forestier, le ruban diamétrique, le relascope à miroir de BITTERLICH, le relascope suédois à chaînette, le compas parabolique finlandais, le compas électronique, le compas de POLLANSCHÜTZ, le pentaprisme de WHEELER, le télérelascope, le biltmorestic, dendromètre BARR et STROUD et autres.

L'objectif principal de ce travail est de déterminer l'effet des techniques de mesure de diamètre des arbres, l'effet de l'opérateur sur la précision de la mesure de diamètre, l'effet de leur interaction et de préciser les sources d'erreurs possibles dans ces mesures.

Les objectifs spécifiques assignés jà cette étude s'orientent dans le sens à comparer ou chiffrer l'écart dans la mesure de diamètre des arbres, en utilisant le compas forestier et le ruban diamétrique et préciser la technique la mieux adaptée aux conditions des forests congolaises et son exploitation.

Cette recherche nous induit à poser les hypothèses suivantes :

ü Le compas forestier est plus précis et plus pratique que le ruban ;

ü L'écart des mesures entre les deux techniques sont moins significatifs ;

ü L'opérateur a un effet direct sur la précision de la mesure.

Ce travail est d'une valeur scientifique dans la mesure oE, il constitue pour nous un apprentissage à l'expérimentation. Les données à notre possession serviront comme données de référence aux recherches ultérieures dans diverses orientations et son application par les forestiers, les aménagistes, les sylviculteurs, les agronomes, les exploitants et aussi, l'application stricte des techniques développées dans ce travail conduiront à l'exactitude et la maximisation de mesure des ressources ligneuses de la forest Congolais.

Outre son introduction, sa conclusion et ses suggestions, le présent travail est subdivisé en trois chapitres. Le premier chapitre porte sur la revue de la littérature. Le deuxième chapitre discute du matériel et de la méthodologie. Le troisième chapitre présente les résultats ainsi que leurs discussions.

CHAPITRE 1. REVUE DE LA LITTERATURE

1.1. MESURE DE DIAMETRE

La mesure de diamètre est une détermination en dimension d'une grandeur physique en se référant aux normes du bureau international des poids et mesures. Elle est au fait la mesure de la longueur d'un segment de droite qui part d'un point d'un cercle ou d'une sphère au point opposé en passant par le centre géométrique (Encarta, 2009).

Selon ATIBT (2006), CRPF (2006), Bégin (2008) et Menda (2011) ; le diamètre d'un arbre est généralement pris sur l'écorce ou sous l'écorce et on définit respectivement le diamètre avec écorce (aé) et le diamètre sans écorce (sé). Il se mesure par convention à 1,30m au dessus du niveau du sol sur un arbre vertical dont les contreforts sont inexistants ou ces derniers ont une hauteur inférieure à 1,30 m ; et dans le cas contraire, il se mesure à 30 cm au dessus de la fin des contreforts ou des racines aériennes ou soit à une hauteur supérieure à 1,30 m en tenant compte des particularités rencontrées soit sur le terrain soit sur les arbres.

1.2. TYPES DE DIAMETRE

Selon les auteurs cités ci-haut, plusieurs types de diamètre sont à mesurer pour caractériser la grosseur d'un arbre afin de palier aux éventuels défilements, dans le but ultime d'obtenir une estimation la plus proche du volume de l'arbre sur pied ou abattu. Il y a le diamètre à hauteur de poitrine, le diamètre à hauteur de souche, le diamètre à différents niveaux, le diamètre minimum d'utilisation et le diamètre supérieur.

1.2.1. Diamètre à hauteur de poitrine (DHP ou D1, 30)

C'est le diamètre de référence mesuré avec écorce avant 1978 à 1,37 m soit 4,5 pieds et actuellement à 1,30 m au dessus du sol. Il est utilisé pour estimer le volume d'une tige sur pied, classifier une tige selon son importance en volume, élaborer le tarif de cubage et aussi pour les études des accroissements en diamètre et en volume (Bégin, 2008).

1.2.2. Diamètre à hauteur de souche (DHS)

Il exprime le plus petit diamètre mesuré sans écorce à la hauteur de souche (10-40 cm au dessus du sol) en passant par le centre géométrique de la section transversale. Il est utilisé pour dénombrer les tiges abattues et pour estimer le volume marchand. A partir du DHS nous pouvons estimer le DHP au moyen d'une équation de régression : DHPaé= 4,18+0,644DHSsé (Bégin, 2008).

1.2.3. Diamètre à différents niveaux (DDN)

Il exprime les diamètres mesurés avec écorce ou sans écorces le long de l'axe longitudinal de la tige à intervalle régulier depuis le sol jusqu'à la base de la cime. Il sert à établir la forme de la tige et estimer son volume unitaire de la manière la plus précise possible. Cette mesure est valable tant pour les arbres sur pied que ceux abattus (Branthomme, et al., 2002).

1.2.4. Diamqtre minimum d'utilisation (DMU

C'est un diamètre dépendant de l'essence et des législations en place qui définit ainsi la limite supérieure de la partie exploitable de l'arbre suivant son axe longitudinal. Il est de 60 cm en R.D.Congo (Menda, 2011).

1.2.5. Diamètre supérieur (DS)

C'est un diamètre mesuré avec écorce pour les arbres sur pied et sans écorce pour les arbres abattus dont la hauteur de mesure est variable selon les lois fixée par chaque pays ou chaque région (ATIBT, 2006).

1.3. TECHNIQUES DE MESURE

Les instruments de mesure associés à leurs utilisations définissent les différentes techniques d'opération tels que décrites par Begin (2008) et Menda (2011). Parmi lesquels nous pouvons énumérer dans le tableau suivant, ceux qui sont plus important et utilisés à l'échelle internationale dont notamment dans les forests des résineux (tempérées et boréales) et les forests tropicales :

Tableau 1 : Instruments de mesure de diamètre, leurs descriptions, utilisations et caractéristiques

Sources : ATIBT (2006), Begin (2008) et Menda (2011)

1.4. ANALYSE CRITIQUE DES TECHNIQUES

Parmi certaines techniques énumérés ci-haut, nous nous appesantirons sur ceux qui sont les plus utilisés et constituent même la base de notre étude.

Le compas forestier est la technique la plus utilisée dans les forêts de résineux et certaines formations forestières tropicales (surtout en peuplement artificiel), elle est aussi recommandée pour la mesure et la lecture en diamètre. En étant une technique précise, simple, facile et rapide, divers perfectionnements lui ont été apportés notamment :

ü La matérialisation de graduations supplémentaires en circonférence et en surface terrière ;

ü Adjonction d'un système d'enregistrement automatique du diamètre et autres données y compris des alphanumériques en mémoire électronique ainsi que la possibilité d'exploiter directement et de transférer ces données dans un ordinateur (cas du compas électronique suédois de la compagnie Haglöf);

ü L'inclinaison de la règle de mesure (règle graduée) vers l'opérateur pour faciliter la lecture, le montage sur roulement du bras mobile, le rattrapage du système de parallélisme et autant d'amélioration dont bénéficie le compas autrichien de POLLANSCHÜTZ (Rondeux, 1999).

Cependant, son utilisation requiert beaucoup de précaution. Elle préfère un compas métallique qu'un compas en bois. Elle donne plus de probabilité de commettre d'erreurs qu'en utilisant le ruban et offre des valeurs diversifiées pour des réplications de mesure sur un même arbre par un ou plusieurs opérateurs. Elle est moins précise pour les arbres avec contrefort et moins pratique en fort tropicale dense pour plusieurs raisons en l'occurrence : la difficulté de marcher avec le compas dans une zone encombrée des lianes, difficulté d'effectuer l'inventaire forestier pour les gros arbres (cas de la réserve de biosphère de Luki, RBL).

Les mesures faites par le ruban sont fiables pour un ou plusieurs opérateurs. Le ruban est simple à transporter et à manipuler, il s'impose spécialement dans le cas des gros arbres pour lesquels des grands compas, s'ils existent, sont encombrant. Le ruban est plus sollicité pour des mesures et lectures circonférentielles. Il mesure une grandeur moins ambigüe que celle mesurée par le compas car une circonférence fixée correspond une infinité de diamètre. Quelque soit la forme de la section de l'arbre, la dispersion des mesures répétées de la circonférence est pratiquement nulle (Prodan, 1965).

CHAPITRE 2. MATERIEL ET METHODES

2.1. MILIEU D'ETUDE

Le milieu de notre étude est le site de l'Université de Kinshasa (UNIKIN). L'Université de Kinshasa est située dans la commune de Lemba, localisée sur la colline de Mont-Amba à 04^o25' de latitude Sud et 15^o18' de longitude Est (Information personnelle). Et, il s'étend sur une superficie de 37,85 km² et son élévation par rapport à l'ellipsoïde de Hayford est de 390 m (Moswa, 2010).

Selon les sources ci-haut, le site de notre étude est limité :

ü Au Nord-ouest par la rivière Funa ;

ü Au Nord par le quartier Righini ;

ü Au Nord-est par le quartier Livulu ;

ü A l'Est par le quartier Mbanza-lemba ;

ü Au sud-ouest par le quartier Kindele et

ü Au sud-est par le quartier Mandela.

Etant inclus dans la ville de Kinshasa, il appartient à un climat du type AW4 selon la classification de Koppen, caractérisé par un climat Tropical Chaud et humide. La température moyenne annuelle est de 25,5^oC, le minima et le maxima journaliers s'élèvent respectivement à 18 et 32^oC (Kaki, 2009) ; et la moyenne annuelle de l'humidité relative de l'air est de 79%. La valeur maximale est de 84% et s'observe entre Novembre et Mai avec une légère inflexion en Février-Mars pendant que la valeur minimale est de 71% et s'observe essentiellement en septembre (Anonyme, 1998).

Le régime pluviométrique se reparti en deux saisons dont la saison de pluie qui s'étend de mi-septembre à mi-mai et celle sèche qui s'étend de mi-mai à mi-septembre ; la moyenne de la pluviosité annuelle est de 1358 mm de pluie. Le tableau ci-dessous illustre les précipitations et les températures de cette station :

250

200

150

100

50

0

J F M A M J J A S O N D

Température moyenne Précipitation

Figure 2 : Moyennes des températures et des précipitations de la vile de Kinshasa (Source : Kaki, 2009).

Selon Makoko, et al. (1996), les sols du mont-Amba dans lesquels sont inclus ceux de notre site d'étude, appartiennent au groupe des arénoferrasols selon la classification de l'INEAC et à celui des antisols selon la classification américaine.

Ils présentent une texture sableuse, une structure grumeleuse très fine, une coloration brune-foncée ou ocre-jaune et une consistance meuble a l'état sec, faiblement cohésif en profondeur et une perméabilité de faible moyenne. Son profil est du type AC comprenant un horizon A humifère, un horizon AC marquant la transition entre A et C et enfin un horizon C qui est constitué des matériaux originaux.

La géologie de ce site est formée des couches de sable de Kalahari posées sur un substratum formé de sables grossiers, graveleux et de grès tendres d'Inkisi (Mongo, 2010).

Le relief de ce site est caractérisé par une colline en forme allongée, décroissant du sud au nord, bombée au sommet mais aplatie artificiellement suite aux actions anthropiques dont principalement la construction et son altitude s'élève en moyenne à 450 m (Mongo, 2010).

La concession de l'Université de Kinshasa est couverte d'une végétation essentiellement repartie en trois strates jà l'occurrence, la strate herbacée dominée par Hyparrhenia sp, Loudeta demeusei et Panicum maximum ; la strate arbustive représentée par Hymenocardia acida et Annona senegalensis et enfin, la strate arborescente dominée par Acacia auriculoformis, Eucalyptus camaldulensis, Millettia laurentii, Terminalia superba et autres.

Sur cette astuce, deux formations forestières naturelles bordent le site de l'Unikin à savoir la forest du monastère Prieuré notre dame de l'assomption et la forit du château. Une plantation d'acacia et d'eucalyptus aussi bien en peuplement qu'aléatoire couvrent se site.

2.2. MATERIEL

Deux types de matériel ont été pris en compte pour élaborer ce travail. Il s'agit de matériel biologique et de matériel expérimental.

2.2.1. Matériel biologique

Dans ce type de matériel, il s'agit de 30 arbres de différentes espèces appartenant aux différents genres ; sur lesquels nous avons prélevé les mesures de diamètre. Ils se répartissent de la manière suivante : trois Acacia auriculoformis, un Albizzia lebeg, neuf Eucalyptus camaldulensis, cinq Largestromia speciosa, un Mangifera indica, deux Millettia Laurenti et neuf Terminalia superba comme présentés en annexe.

2.2.2. Matériel expérimental

Pour prélever les données sur terrain, nous avons utilisé deux ensembles de matériel expérimental dont l'un destiné à la mensuration (Compas forestier et le Ruban diamétrique) et l'autre destiné aux opérations supplémentaires (le GPS et le décamètre).

1. Compas forestier

Le compas forestier (pied à coulisse, bec de cigogne ou bastringue) utilisé dans cette étude, est une sorte de grand pied à coulisse de marque Haglöf S-882 00, construit en métal, ayant un bras fixe avec adjonction d'un système de graduation (règle graduée) de 65 cm et un bras coulissant de cette échelle graduée.

2. Ruban circonférentiel

Le ruban circonférentiel que nous avons utilisé est d'une marque Lufkin C106TPM, gradué en centimètre pour la lecture diamétrique et en millimètre pour la lecture circonférentielle, il est d'une longueur de 6,50 m de long munis d'un crochet à l'extrémité qui facilite la manipulation par une seule personne comme le compas.

Photo 3 : Ruban circonférentiel. Photo 4 : Lecture diamétrique avec le

3. GPS ruban circonférentiel.

Le GPS (global positioning system) est un appareil de prise et de vérification des coordonnées géographiques de tout point terrestre via les satellites. Les descriptions et principes d'utilisation sont bien développés par ATIBT(2006) et Branthomme, et al. (2002).

Dans ce travail, le GPS de marque GARMIN GPS map76Cx nous a plus aidé pour le prélèvement qu'à la vérification des coordonnées géographiques de chaque arbre qui, sur
lequel nous avons effectué les mesures de diamètre.

4. Décamètre

Ce matériel nous a servi à préciser la hauteur de référence de mesure 1,30 m au dessus du sol soit, à une hauteur donnée selon le cas échéant. Ce point de référence pour la mesure de diamètre par les deux opérateurs a été signalé par un marqueur.

Photo 7 : Décamètre. Photo 8 : Hauteur de référence mesurée par

le décamètre.

12

2.3. METHODES EXPERIMENTALES

Les normes de l'expérimentation exigent qu'une investigation scientifique poursuive une démarche ordonnée, qui s'oriente vers les analyses appropriées, afin d'atteindre les objectifs fixés. C'est au regard de cette optique que trois approches méthodologiques ont été développées et appliquées dans cette étude. Il s'agit donc de :

ü Prélèvement des mesures de diamètre sur terrain ;

ü Choix de dispositif expérimental ;

ü Analyses statistiques des données.

2.3.1. Prélèvement des mesures de diamètre sur terrain

v Opérations préliminaires

ü Choix aléatoire des 30 arbres à mesurer sur le site universitaire ;

ü Prélèvement des coordonnées géographiques de chaque arbre choisi avec le GPS ;

ü Détermination de la hauteur de référence avec le décamètre et la matérialisation de ce point par un marqueur.

v Mesure de diamètre proprement-dite

Les mensurations ont été faites par deux techniques de mesure, par le compas forestier et par le ruban diamétrique, employées alternativement par deux opérateurs de mesure. Il est à signaler que 180 mesures de diamètre, exprimées en centimètre, sont prises par ces deux techniques, en raison de trois mesures par arbre et par opérateur résumées en 120 suivant les principes d'utilisation suivants :

7 1+141i1X01 112AXIILIMINI 12H+oP SIMfIIIMILI

ü Placer le compas et appuyer la barre graduée contre l'arbre ;

ü Le tenir à la hauteur indiquée (à 1,30 m ou plus selon le cas) et dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tige et on le renferme par le bras amovible ;

ü Pour un terrain en pente ou un arbre incliné, on effectue la première mesure en orientant le compas dans l'axe de la pente et l'autre mesure parallèlement aux courbes de niveau

ü Lorsque la découpe adopte une forme elliptique, deux mesures sont prises perpendiculairement l'une par rapport à l'autre, et on enregistrer la moyenne

arithmétique de ces mesures exprimées en centimètre, lues sur la règle au niveau de l'arrGte intérieure du bras coulissant.

70+1471/01 115'/tILIMINn 150Ir/IED circonférentiel

ü On suppose que la section transversale de la tige est circulaire ;

·( Placer le crochet du ruban en le perçant dans l'écorce d'arbre ;

ü Contourner à pied l'arbre avec le ruban jusqu'à un tour complet et veiller à ce que le ruban soit bien au contact du tronc et bien parallèle à la ligne d'horizon ;

ü La lecture du diamètre est faite directement la face exposée du ruban.

2.3.2. Choix de dispositif expérimental

Pour mieux saisir les données et bien présenter les résultats, le dispositif expérimental utilisé est le dispositif factoriel 2². La précision des résultats dans ce dispositif, bien attendu dans cette analyse expérimentale, se repose sur l'augmentation de la taille de l'expérience avec les réplications et le respect des conventions pour la mesure du diamètre de référence.

Dans ce dispositif, nous avons deux principaux facteurs dont le facteur A (opérateur de mesure) et le facteur B (technique de mesure) et trente réplications comme présentés dans le tableau suivant :

Tableau 2 : Facteurs et traitements du dispositif expérimental.

2.3.3. Analyses statistiques des données

Les données brutes ont été traitées et analysées par le logiciel statistique MINITAB pour la fiabilité des résultats. Il s'agit notamment de :

ü L'analyse de la variance (ANOVA) adéquate au dispositif factoriel 2² ;

ü L'évaluation des effets d'interactions des principaux facteurs contrôlés et les coefficients d'ajustement du modèle pour le diamètre ;

ü Extraction des sommes des carrées des effets principaux selon la règle de décomposition des signes suivant les modèles exploités par Kiatoko (2011).

CHAPITRE 3. RESULTATS ET DISCUSSION

3.1. PRESENTATION ET DISCUSSION DES RESULTATS

Cette étude est une expérience factorielle organisée de manière à étudier l'effet de la méthode de mesure de diamètre d'arbres en utilisant deux operateurs. Deux méthodes de mesure de diamètre d'arbres ont été utilisées ; la méthode de mesure de circonférence à l'aide du ruban circonférentiel et la méthode de mesure de diamètre à l'aide du compas forestier. Dans le cas de mesure circonférentielle effectuée au ruban, la conversion de circonférence au diamètre a été faite en la divisant par ð.

Les opérations de mesure ont été effectuées par deux opérateurs. Chaque opérateur a pris 30 mesures de diamètre par technique de mesure. Les données brutes de mesure sont présentées en annexe. Les tableaux 3 et 4 indiquent le nombre de mesure, diamètre moyen (cm), écart-type (cm) et l'intervalle de confiance de la moyenne au seuil de probabilité de 5%.

Tableau 3 : Résultats de mesure de diamètre des arbres par le ruban circonférentiel et le compas forestier.

Par comparaison de leurs différences, nous remarquons que les valeurs obtenues par le ruban sont plus rapprochées par rapport à celles issues du compas forestier. Sur cet aspect, il est aussi à constater que dans le tableau détaillé des résultats se trouvant en annexe, il y a au moins cinq coïncidences des valeurs mesurées par deux opérateurs avec le ruban diamétrique ; c'est ce qui nous conduit à dire tel qu'énoncer par Begin (2008) que, les mesures prises avec le ruban par deux personnes différentes, donnent des résultats semblables.

Tableau 4 : Résultats de mesure de diamètre des arbres mettant en relief les opérateurs et les techniques de mesure.

En confrontant l'écart-type de ces mesures faites par les deux opérateurs et les deux techniques, il est évident que l'écart-type avec le compas forestier est plus faible que celui du ruban circonférentiel, indiquant que le compas forestier a une erreur aléatoire plus faible que le ruban circonférentiel comme il a été démontré par Begin (2008) et Branthomme, et al. (2002) que le compas est plus précis que le ruban. Il ressort de ces comparaisons que l'écarttype des mesures exécutées par l'opérateur 1 est plus élevé que celui de l'opérateur 2. Ces résultats vérifient l'énoncé de ATIBT (2006) selon lequel `'la valeur du diamètre obtenue avec le ruban circonférentiel peut être sensiblement différente de celle obtenue au compas forestier''.

Etant donné que la moyenne de l'échantillon est de 48.435 cm, sa comparaison avec les moyennes de chaque opérateur nous offre des écarts selon lesquels, l'opérateur 2 a sousestimé les mesures jà 0.1% pendant que l'opérateur 1 en a surestimé dans cette même proportion. En appréciant sa comparaison avec les moyennes de chaque opérateur issues du ruban, l'écart est de 0.57% pour l'opérateur 1 et il est de 0.45% pour l'opérateur 2. Ces résultats vérifient ceux trouvés par Kennel (1964) qui a exposé que pour des mesures répétées de circonférence effectuées pour 100 bois par un mrme opérateur muni d'un ruban de qualité, l'écart moyen par rapport à la moyenne des surfaces terrières atteignent 0,1%. Ce mrme écart était voisin de 0,2% ou même de 0,5% lorsque les mesures étaient réalisées par plusieurs personnes.

En comparant les intervalles de confiance de ces séries des mesures, il ressort clairement que les mesures de diamètre obtenues par les deux opérateurs ne sont pas significativement différentes au niveau de probabilité de 5%. Les intervalles de ces séries de mesure coïncident en partie, indiquant que les moyennes de diamètre ne diffèrent pas

significativement. La figure 3 démontre ce constat clairement, qui est aussi vrai pour les mesures de diamètre par les deux méthodes.

Figure 3 : Intervalle de confiance des moyennes des mesures de diamètre
(Boxplot par opérateur et technique, MINITAB 13).

3.2. ANALYSE DU DISPOSITIF FACTORIEL

3.2.1. Evaluation des effets des facteurs principaux et de leur interaction

Le logiciel MINITAB a été utilisé pour analyser les données brutes de mesure de diamètre afin de tester les effets des facteurs impliqués dans l'étude. L'effet d'un facteur peut ~tre défini comme étant le changement moyen de la variable d'intérêt (le diamètre) produit par le changement des niveaux d'un facteur.

Le tableau 5 présente le dispositif factoriel de cette expérience avec deux facteurs et deux niveaux, ainsi que les mesures moyennes de diamètre

Tableau 5 : Dispositif factoriel avec le diamètre moyen.

Dans ce dispositif factoriel, -1 symbolise un niveau du facteur en considération et 1 l'autre niveau. Ainsi, l'effet isolé de chaque facteur principal et celui de leur interaction sont mis en évidence au tableau 6 qui indique les effets estimés et les coefficients d'ajustement du modèle pour le diamètre. Le tableau 7 présente leurs sommes des carrées et la figure 4 justifie graphiquement les effets de ces principaux facteurs.

Tableau 6: Effets des principaux facteurs et les coefficients d'ajustement du mod~le pour le diamètre.

Les chiffres étalés dans le tableau 6 associés jà l'interprétation de la figure 3 nous renseignent que d'une façon générale, l'opérateur, la technique et l'interaction de ces deux facteurs ont un effet négatif sur le diamètre. Le changement de technique de mesure de diamètre a un effet plus prononcé qu'en changeant l'opérateur.

Tableau 7: Sommes des carrées des effets des principaux facteurs et leur interaction.

Au regard du tableau 7 faisant mention des sommes des carrées des effets des paramètres pris en compte dans ce dispositif et utilisant la règle de décomposition de ces sommes des carrées, nous remarquons que la technique possède une grande influence sur la mesure de diamètre par rapport au facteur opérateur comme observé dans les lignes précédentes. L'interaction n'est pas significative indiquant clairement que les facteurs sont indépendants. Les effets de la technique sont les mêmes pour tous les niveaux d'opérateur. En changeant des techniques, la magnitude de variation en diamètre reste la même.

main effects plot (data means) for diametre

49

opérateur; 48,39

technique; 48,19

dia metre (cm)

48,8

48,6

48,4

48,2

48

47,8

47,6

-1 1

niveau

Figure 4 : Effets de IlppIaEIAT7eE715T7la7EWAQi1,6715e7PI-1urF7-1Ar7la7P1-1XU-715e715iIP~Ere.

Il ressort du tableau 7 et de la figure 4 que les effets des techniques des mesures sont beaucoup plus considérables sur la mesure de diamètre par rapport à ceux des opérateurs et les effets de leur interaction sont d'autant plus faible et presque nuls. Ceci justifie une grande variabilité des mesures qu'offrent ces techniques.

3.3. ANALYSE DE VARIANCE POUR LE DIAMETRE

L'analyse de la variance faite pour le diamètre cherche à mettre en évidence l'action isolée de chaque facteur et l'effet interactif de ces derniers. Après analyse et traitement de nos données brutes au MINITAB 13, le tableau suivant expose les variances possibles au seuil de probabilité de 5% y compris leur degré de liberté.

Tableau 8: Analyse de variance pour le diamètre des arbres.

Avec, DF : Degré de liberté, SS : sommes des carrées, MS : carrée moyen

Les résultats de l'analyse de variance des effets estimés confirment ceux qui sont présentés sur l'intervalle de confiance au seuil de probabilité de 5%, l'écart-type et les coefficients du modèle d'ajustement tels que représentés non seulement dans les figures 3 et 4 mais aussi dans les tableaux 6 et 7. En considérant les coefficients pour le diamètre, il parait irréfutable que l'opérateur et l'interaction ont plutôt un effet nul sur le diamètre pendant que la technique influence certainement le diamètre mais, l'écart est statistiquement moins significatif. Ceci correspond à l'analyse précédemment faite sur l'effet de chaque facteur et se résume enfin sur le graphique suivant.

-1

1

47,8 48 48,2 48,4 48,6 48,8

diamètre moyen (cm)

technique opérateur

Figure 5 : Variance de diamètre due aux opérateurs et aux techniques de mesure.

3.4. LES SOURCES D'ERREURS

Lors des opérations de mesure de diamètre sur terrain, certaines erreurs ont été décelées. Parmi les erreurs susceptibles d'rtre commise lors de l'utilisation de matériel expérimental, il convient de distinguer tant pour le compas que le ruban, les erreurs instrumentales des erreurs de mesure. Ces erreurs occasionnent des écarts entre le diamètre mesuré et le diamètre réel de la section transversale de l'arbre et ces derniers représentent des biais négatifs lorsque la mesure fournie par un appareil ou par une méthode sous-estime la valeur exacte à mesurer pendant que pour les biais positifs, la même valeur est surestimée.

Ces irrégularités corrèlent avec celles identifiées par Begin (2008), ATIBT (2006), Rondeux (1999) et Branthomme, et al. (2002) dont les détails sont donnés dans les lignes suivantes.

3.4 1 161KrM IERIIIKIs IVII DK IRP SDMIIIINIFI

ü Un compas forestier non perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tige MI1stiE 11l11 diamètre et son ampleur dépend de l'inclinaison de l'instrument et du dhp 1; 1

ü Un contact trop serré des bras sur l'arbre écrase l'écorce et tend à sous-1stiE 1r1l11 VIE Vr1 1; 1

ü 91199E 9\41f9 1sti1r1p \9911[99 119 9 191ut119 s-1stiE 1r1la1E 1sur11; 1

ü 9 919 as1E 99 111999 191r919V1911A4r11911\19VI11911/191 1(99911l119 aV1919 1999V1i9991 1 u9111ur1stiE VI99 19 119 s-1stiE VI99111114AE VI11; 1

ü 9 911hW1ur1111E 1IE11i9w99 \41 1999V119991 1s1l99 1l119VI, 1[9 19 VE1991iE919u1b ais1 négatif selon que l'on s'éloigne de la haut1lr1E191111 199111la191is1 111119911911131Is1la1 9Vs1 1L9 1131rs1l1 1s9E E 1t1111Ia1tI91 1; 1

ü Une mauvaise lecture sur l'échelle graduée, occasionnée par la position prise par l'opérateur 1; 1

ü 9 9 1E W3aiI1E V9 a9111111a19VIt1E1d1 1r999119911911u911E au3NiI11utiliFVI991d111a1 9V9 1tt11d119999 E . 1

3.4 I I6FKUR IENIIIIKU RVIVDK EKEDn circonférentiel

9 911u9\9191199999119111l1non perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tige surestime le diamètre et l'ampleur de cette surestimation dépend de l'inclinaison de l'instrument et du VIE \tr11; 1

ü Un ruban diamétrique qui n'est pas assez tendu, dû a l'écorce qui est soulevée, par 1111rh Iid9E 1s, 1sEE1stiE 11l11341E VT11; 1

ü 9 911hVut1ur 1d1 1E 1IE11i9w99 \41 1999V119991 171l99 1l119VI, 1[9 19 VI1991iE919 19 ais1 négatif selon que l'on s'éloigne de la hauteur requise pour la prise du dhp soit vers la 9Vs1 1L9 1131rs1l1 1s9E E 1t1111Ia1tI91 1; 1

ü 9 911E au3Nis11l1911r11sur1l1 1ru9\9, 1E 9V19i11l1 1r91u11V1; 1

ü 9a1E 11ur111st19 99is111t11x\9 1 1r1ul1E 19 199 r1l1s1\49 11191s19E99 11119I31IsaF1 1 circulaire. Dans le cas contraire, selon l'envergure de la modification de la tige à sa 9\s1, 1il1t19d191sur1sFiE 1r1l11dNE Vi1. 1

3.4.3. Evaluation et correction d'erreurs

Pour éviter toute ambigüité d'interprétation et de lecture diamétrique par le compas

forestier et le ruban circonférentiel, Rondeux (1999) a proposé les corrections pour certains

cas tels que : erreur due à une déviation du bras mobile du compas, erreur due à une

inclinaison gauche droite du compas ou du ruban, erreur due à une inclinaison haut bas du
compas et erreur due à la modification du niveau de mesure de diamètre.

1. Erreur due à une déviation du bras mobile du compas

Dans ce cas, le biais est négatif. Si nous considérons que l'erreur commise par le compas par rapport à la moyenne générale de l'échantillon répond à cet astuce, nous aurons une déviation de 0,6^o et une erreur absolue de 0,26 cm soit 0,5236% suivant les

??

relations mathématiques : ???? = 2 ?????? et ????% = 1/2????% = 50?????? .

A

??

r

???? C= valeur approximative de l'erreur ;

????% = valeur relative de l'erreur en diamètre ; ?? = diamètre réel de l'arbre (d = 2r = circ /?? ) ;

?? = angle d'inclinaison du bras amovible du compas

????% = valeur relative de l'erreur en surface terrière. B

Figure 6 : Déviation du bras amovible.

2. Erreur due à une inclinaison gauche-droite du compas ou du ruban

Dans ce cas, le plan formé par deux bras du compas est incliné soit vers la gauche ou

vers la droite, et nous supposons que la règle graduée est exactement située au dhp et nous

considérons ?? l'angle formé entre le plan de bras et le plan horizontal, ?h le décalage du

niveau de la mesure. La correction se fait par la relation : ???? = 2?h??????.

3. Erreur due à une inclinaison haut-bas du compas

Dans ce cas, on suppose que la règle graduée est positionnée correctement au dhp

mais, l'inclinaison engendre une erreur ?l qui est fonction de l'angle ?? de déviation de la mesure et du niveau de diamètre mesuré.

??

Parce que ?~ = 2 ?????? et que ???? = 2?h??????, l'erreur calcule par la relation : ???? = ?? ?????? ??????

23

CONCLUSION ET SUGGESTIONS

Ce travail est une étude expérimentale portée sur la comparaison de deux techniques de mesure de diamètre, le compas forestier et le ruban circonférentiel. Deux opérateurs ont été utilisés pour faire des mesures de diamètre sur 30 arbres choisis au hasard sur le site de l'Université de Kinshasa.

Les données récoltées ont été analysées à l'aide du logiciel MINITAB suivant un dispositif factoriel 2² dans le but de déterminer les effets de technique de mesure et de l'opérateur sur la mesure de diamètre et la précision de mesure de diamètre effectuée.

l ressort des résultats de l'analyse que :

ü L'opérateur et l'interaction technique x operateur n'ont pas un effet significatif sur la mesure de diamètre des arbres au seuil de probabilité de 5% pendant que la technique de mesure de diamètre a un effet qui est moins important ;

ü L'écart entre opérateurs utilisant les deux techniques est de 0,25 % pendant que celui des techniques est de 1,07 %, indiquant que la technique de mesure à un effet plus prononcé sur la mesure de diamètre que l'opérateur ;

ü Le compas forestier est plus précis que le ruban circonférentiel ;

ü Adapté aux conditions des forets congolaises dans lesquelles les arbres ont de grands diamètres, dépassant souvent 1,50 m, le ruban circonférentiel convient mieux.

Cette étude, n'a pas la prétention d'avoir appréhendé et résolu tous les problèmes de mesure de diamètre. Ainsi, les perspectives suivantes peuvent etre suggérées :

ü La vérification de cette étude par des recherches plus avancées ;

ü Applicabilité des résultats de cette étude expérimentale dans des recherches appliquées multidisciplinaires telles que par les forestiers, les aménagistes, les sylviculteurs, les agronomes, les exploitants et autres ;

ü Fabrication de matériel de mesure de diamètre surtout le ruban diamétrique, capable de mesurer et enregistrer automatiquement les diamètres d'arbres des forets tropicaux. Tel est le cas des arbres trouvés dans la Reserve de biosphère de Luki dont Entandrophragma utile de 4,40 m de diamètre, Autranella congolensis de 2,80 m de diamètre, Ceiba pentandra de 2,60 m de diamètre, Prioria balsamifera d'environ 2,40 m de grosseur, etc ;

ü Etablissement d'une équation de régression expliquant la relation entre les deux techniques utilisées et comparer ces techniques avec d'autres.

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Rondeux, J. 1999. La mesure des arbres et des peuplements forestiers. Les presses agronomiques de Gembloux, passage des déportés 2-B-5030 Gembloux, Belgique. 521p.

ANNEXE

Annexe 1: coordonnées géographiques et hauteurs de mesure des arbres.

Annexe 2: Données brutes de mesure de diamètre.

Avec : Opérateur 1 : Ikati ; Opérateur -1 : Kazaba ; Technique 1 : Compas forestier et Technique -1 : Ruban circonférentiel.

Annexe 3: Fiche d'échantillonnage.

Annexe 4: Tableau des précipitations et des températures de la ville de Kinshasa

Annexe 5: Illustrations méthodologiques.

ü Prélèvement des coordonnées géographiques de chaque arbre choisi avec le GPS, détermination de la hauteur de référence;

ü Mesure de diamètre avec le ruban circonférentiel sur une tige de Terminalia superba. Placer le crochet du ruban en le perçant dans l'écorce d'arbre, contourner le pied avec le ruban perpendiculairement à l'axe de la tige et prélever le diamètre.

v' Mesure de diamètre avec le compas forestier sur une tige dressée (Terminalia superba) et sur un pied incliné (Acacia Auriculiformis). Placer le compas et appuyer la barre graduée FInt1eIt'I1b1e ;

Annexe 3: Résultats bruts du logiciel MINITAB 13. Descriptive Statistics: Diametre by Operateur

Variable Operateur N Mean Median TrMean StDev

Diametre -1 60 48,48 46,75 48,47 9,20

1 60 48,39 46,50 48,36 9,33

Variable Operateur SE Mean Minimum Maximum Q1 Q3

Diametre -1 1,19 31,50 67,00 43,13 56,85

1 1,20 31,80 65,00 42,25 56,00

Boxplots of Diametre by Operateur

Descriptive Statistics: Diametre by Technique

Variable Technique N Mean Median TrMean StDev

Diametre -1 60 48,68 46,55 48,63 9,30

1 60 48,19 46,70 48,16 9,23

Variable Technique SE Mean Minimum Maximum Q1 Q3

Diametre -1 1,20 31,90 67,00 43,03 57,28

1 1,19 31,50 64,70 42,30 55,85

Boxplots of Diametre by Technique

Fractional Factorial Fit: Diametre versus Operateur; Technique

Estimated Effects and Coefficients for Diametre (coded units)

Term Effect Coef SE Coef T P

Constant 48,4350 0,8530 56,78 0,000

Operateu -0,0867 -0,0433 0,8530 -0,05 0,960

Techniqu -0,4900 -0,2450 0,8530 -0,29 0,774

Operateu*Techniqu -0,0467 -0,0233 0,8530 -0,03 0,978

Analysis of Variance for Diametre (coded units)

Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P

Main Effects 2 7,4 7,4 3,7142 0,04 0,958

2-Way Interactions 1 0,1 0,1 0,0653 0,00 0,978

Residual Error 116 10127,6 10127,6 87,3071

Pure Error 116 10127,6 10127,6 87,3071

Total 119 10135,1

Least Squares Means for Diametre

Effects Plot for Diametre

Effects Pareto for Diametre

Alias Structure

I

Operateur Technique Operateur*Technique

Executing from file: C:\Program Files\MTBWIN\MACROS\FFMain.MAC Macro is running ... please wait

Main Effects for Diametre

Executing from file: C:\Program Files\MTBWIN\MACROS\FFInt.MAC Macro is running ... please wait

Interaction Plot for Diametre

Saving file as: D:\Projet diametre.MPJ * NOTE * Existing file replaced.

ANOVA: Diametre versus Operateur; Technique

Factor Type Levels Values

Operateur fixed 2 -1 1

Technique fixed 2 -1 1

Analysis of Variance for Diametre

Calcul des effets des facteurs principaux

(48.70+48.12) (48.66+48.

Effet interaction = 26) = --0.05

2 2