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Cartographie des habitats coralliens tropicaux

Dans les zones tropicales françaises, l’inventaire de la répartition, de la diversité et de l’état des récifs coralliens représente un enjeu majeur. Le programme SPECTRHABENT mené conjointement par l’Agence des aires marines protégées (désormais Agence française pour la biodiversité), la préfecture de la Réunion, les terres australes et antarctiques françaises (Taaf) et l’Ifremer est un projet ambitieux de cartographie des habitats des fonds marins des îles françaises de l’océan Indien, à partir d’images aériennes. Le développement des politiques de protection et de gestion des aires marines protégées repose sur une connaissance  approfondie de ces fonds marins. 

Les objectifs du programme SPECTRHABENT

Le programme SPECTRHABENT vise à produire une cartographie récifale des iles françaises de l’océan indien. Trois objectifs sont fixés :

  •  développer une méthode de cartographie des habitats des fonds marins et notamment des habitats coralliens à partir d’images hyperspectrales et de données Lidar aéroportées ;
  •  produire des cartes d’habitats benthiques du pourtour des îles françaises de l’océan Indien (La Réunion, îles éparses, Mayotte) en utilisant cette méthode ;
  •  contribuer, en caractérisant l’hétérogénéité des formations récifales, à l’élaboration des protocoles de suivi de l’état des récifs coralliens.

Un chantier d’envergure

Les zones côtières à inventorier dans l’océan Indien s’étendent sur des milliers de km2, avec une variabilité spatiale importante.  Il est, par conséquent, nécessaire d’utiliser une méthode d’acquisition de données combinant une couverture spatiale importante et une résolution métrique.
C’est le chantier Litto3D® qui a ouvert la voie à une nouvelle démarche de reconnaissance des habitats côtiers. Sur la partie maritime, les données de profondeur marine nécessaires à ce projet sont collectées au moyen d’un Lidar aéroporté. En 2009 et 2010, à l’occasion des vols Litto3D dans l’océan Indien, un capteur hyperspectral a été embarqué en complément du système Lidar habituellement utilisé. Ce nouvel équipement mesure la réflectance du fond dans différentes bandes spectrale du visible. Le traitement de ces informations renseigne sur la composition des fonds marins et permet finalement d’identifier les habitats. Cette technique ouvre de nouvelles perspectives de reconnaissance et de suivi en apportant une identification automatisée des habitats benthiques sur de larges étendues.
Au cours d’un survol, deux types de données sont acquises simultanément : 

  • les données du Lidar bathymétrique et 
  • les images hyperspectrales.

Une image hyperspectrale est constituée d’un échantillonnage de l’énergie lumineuse renvoyée par une surface (réflectance) dans toutes les longueurs d'onde du spectre visible. Ce signal permet d’identifier les natures de fond qui possèdent une signature spectrale caractéristique. La colonne d’eau vient cependant perturber ce signal en absorbant une partie importante de la lumière visible. Les données du Lidar sont utilisées pour corriger ce phénomène et reconstituer la réflectance du fond.

Une technologie prometteuse

Afin de développer cette nouvelle méthode, des opérations de terrain ont été conduites sur des sites de référence de l’océan Indien. Elles ont permis de constituer une banque de données spectrales sous-marines des principaux types de nature de fond présents dans les ceintures coralliennes. L’exploitation de ces données de terrain est un préalable indispensable à la phase de traitement des images. En effet, les critères de reconnaissance spectrale de chaque type de fond (coraux, algues, herbiers, substrats minéraux), une fois déterminés, pourront servir à paramétrer les algorithmes de traitement des images aériennes.
Cette nouvelle méthode prometteuse devra faire l’objet d’une période de développement et d’évaluation avant d’être généralisée à d’autres zones tropicales.