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Cartographie des habitats benthiques des îles françaises de l’océan Indien par télédétection hyperspectrale (Refcar)

Refcar est un projet R&D qui vise à développer une méthode automatisée de cartographie des habitats benthiques par télédétection hyperspectrale.

Le projet s’appuie sur un jeu de données collecté pendant la campagne Litto3D® de 2009-2010 dans l'océan Indien. Pendant cette campagne, des images aériennes hyperspectrales ont été collectées sur l’ensemble des pourtours des îles françaises de l’océan Indien. Simultanément, une base de données spectrales de référence a été constituée à partir de relevés plongeurs associant inventaires biologiques et mesures hyperspectrales près du fond.

Une méthode de traitement des données pour éliminer les effets de la colonne d'eau et voir le fond marin

Image de surface

Image du fond, après traitement

  En 2013, dans le cadre d’un partenariat entre l’Agence des aires marines protégées et la société Actimar, une méthode de traitement de ces données a été développée. Cette méthode permet d’éliminer les effets de la colonne d’eau pour voir le fond. Cette méthode a été appliquée à l’ensemble des îles françaises de l’océan Indien pour constituer un jeu de données d’entrée destiné à la cartographie des habitats de la zone de petits fonds.

Développements en cours

La suite du projet a débuté en décembre 2014 et vise à développer la méthode de cartographie des habitats benthiques à partir de ces images du fond pour lesquelles la contribution de la colonne d’eau a été supprimée. Ce travail est réalisé en partenariat entre l’Agence des aires marines protégées et Actimar, en collaboration avec les experts de PARETO. Il vise à :

  • développer une méthode de classification et de cartographie des habitats en analysant les caractéristiques spectrales des images du fond ;
  • établir et produire des bio-indicateurs de caractérisation de l’état de santé ;
  • appliquer la méthode en produisant des cartes d’habitats opérationnelles, d’abord sur des zones tests puis ensuite sur l’ensemble de Mayotte, des Iles Eparses et de La Réunion.

Une campagne de validation à Mayotte

Une campagne de terrain à Mayotte, du 12 au 16 octobre 2015, a permis de compléter la base de données spectrales et de collecter des observations de référence pour valider la méthode de cartographie.

Avec l’appui du Parc naturel marin de Mayotte, cette campagne a ciblé 4 zones : Passe en S,Saziley,Mbouzi et Ngouja.

Sur chacune de ces zones, les plongeurs ont identifié les habitats et mesuré la signature spectrale pour chaque type de nature de fond.

 

Cette campagne de terrain à Mayotte a été mise à profit pour réaliser des relevés par drone aérien sur les zones test du lagon de Mayotte afin de disposer d’un jeu de données aériennes actualisé, précis et concomitant aux relevés plongeurs. Au terme de cette mission, environ 10 km2 de lagon ont été cartographiés par le drone opéré depuis la terre, en 6h30 de vol.

Pour la première fois, un drone longue endurance « hors vue » a embarqué un capteur hyperspectral miniaturisé permettant l'acquisition de plusieurs centaines de bandes spectrales, avec un échantillonnage spatial au sol de 15 cm à 150 m d’altitude. Outre l’acquisition des données réussie, la mission a permis de valider l’intégration de ce capteur et l’apport de cette technologie innovante pour des relevés en mer.

Livraison des premières cartes

Les premières cartes produites avec cette méthode ont été livrées en janvier 2016. Ces cartes ont la particularité d’avoir été produites de manière automatique sans l’apport d’observation de terrain, ni d’interprétation visuelle. Cependant, dans cette phase de développement, il était important de confronter ces résultats à des vérités terrain existantes et de les soumettre à la validation des experts des habitats récifaux de l’océan Indien.  

Verdict : la cartographie est pertinente et le niveau de confiance est suffisant pour envisager une exploitation opérationnelle de la méthode à court terme.

 

Perspectives

Dans l’immédiat, il reste à consolider la méthode pour que la précision de la cartographie produite tienne compte de l’atténuation du signal due à la profondeur et à la turbidité des eaux. L’objectif est de tirer le maximum de l’information disponible en adaptant le détail cartographique à la qualité des données.

Ensuite, dans l’optique d’un suivi de l’état de santé des habitats côtiers, des bio-indicateurs seront définis et pourront être calculés directement à partir des cartographies réalisées.

Enfin dans sa phase de production, le projet produira des cartes d’habitats sur de grands ensembles géographiques : l’ensemble de Mayotte en 2016 ; l’ensemble de l’île de la Réunion et les îles éparses en 2017.

L’ensemble de ces résultats sera intégré dans un système d’information 3D. Cette interface interactive permettra à l’utilisateur de naviguer virtuellement dans les cartes d’habitats, d’enrichir lui-même le contenu avec ses propres données (photos sous-marines par exemple) et de créer des unités paysagères.