Détection par satellite du dépôt d’algues vertes et comparaison des estimations satellitaires avec les données de terrain pour validation

Dans cet article, Philippe et Maël valident la boîte à outils de détection spatiale du dépôt d’algues. Depuis leur base à ARGANS France, ils recueillent des données de terrain des principaux partenaires afin de vérifier et valider les images des dépôts d’algues provenant de la détection par satellite.

Cette activité suscite un intérêt croissant de la part des groupes réglementaires nationaux ainsi que du monde universitaire, de la recherche, de l’industrie, des scientifiques du grand public ou des personnes curieuses d’en savoir plus.

La cartographie de la couverture du dépôt d’algues peut nous indiquer l’étendue des habitats intertidaux touchés par l’eutrophisation et les mesures de gestion à envisager pour retrouver un bon état écologique (BÉÉ) dans ces zones de transition et côtières.

Les zones côtières et de transition dans un état sain abritent un bon équilibre d’écosystèmes qui abritent certaines macroalgues, des herbes marines, des marais salants et des coquillages qui éliminent de manière fonctionnelle les nutriments (nitrates, phosphates, etc.) et capturent le carbone ce qui permet d’atténuer les problèmes posés par le changement climatique.

La capacité de connaître ou de prévoir les emplacements où le dépôt d’algues est ou sera excessif, ainsi que l’étendue ou les conditions dans lesquelles il se trouve, permet aux groupes chargés de la gestion de l’environnement d’identifier les zones prioritaires dans lesquelles mettre en œuvre une stratégie de restauration ou de protection complémentaire.

Sur les côtes du sud de l’Angleterre et du nord de la France, les collègues travaillent à la détection et à la cartographie du dépôt d’algues ainsi qu’à la modélisation des processus hydrodynamiques qui soutiennent ces écosystèmes. La vérification au sol à l’aide de sondages sur le terrain, de données fournies par des drones et des caméras de surveillance s’est avérée prometteuse. L’ensemble de ces éléments permettra d’accélérer le processus de création de cartes précises.

Ce programme de travaux apporte des réponses permettant de renseigner les initiatives des gouvernements visant à stopper et à inverser la perte de biodiversité et à protéger 30 % des terres et des océans de la planète d’ici à 2030. L’objectif à long terme étant la réduction des nutriments ainsi que la protection et la restauration des écosystèmes des zones de transition et côtières au bénéfice des populations humaines, de la nature et du climat.

Les cartes constitueront une base de données importante pour les années à venir.

La validation par la vérification sur le terrain est effectuée à l’aide de nos dernières techniques d’intelligence artificielle et de modèles comparatifs (classification floue).

Sur les données de validation pour juillet et août 2021, 790 974 m2 sont recouverts par les algues, dont 721 638 m2 avec un seuil de 0,4 et 803 952 m2 avec un seuil de 0,3 dans le cadre de la classification floue.

Ces programmes de classification floue ne sont pas bien adaptés à la détection des algues qui reflètent la lumière. Mais les résultats restent cohérents avec les données de validation, comme le montrent les images suivantes pour l’estuaire du Lédano et le port de Langstone.

Image RVB de PlanetScope du 22 juillet 2021

Classification floue Lédano (seuil 0,4), Image PlanetScope du 22 juillet 2021

Données de validation août 2021 (source CEVA)

Une classification floue supplémentaire et une validation en cours de réalisation. Au cours du mois d’août 2021, les données de validation incluaient une surface de 790 974 m2 recouverte par les algues (493 623 m2 avec un seuil de 0,4 et 721 674 m2 avec un seuil de 0,1). Cependant, d’après les observations, il semble qu’il y ait moins d’algues dans les zones considérées, comme c’est le cas lorsque la classification ne détecte pas certains pixels recouverts d’une fine couche d’algues. Certaines de ces zones sont confirmées comme étant des canaux d’eau par les données de vérification au sol.

Image RGB PlanetScope du 8 août 2021

Classification floue Lédano (seuil 0,4), Image PlanetScope du 8 août 2021

Données de validation août 2021 (source CEVA)

Le processus de validation comprend également l’utilisation de données de terrain qui ont été collectées les 14, 15, 20 et 21 septembre 2022 par des partenaires de l’Institut des sciences de la mer de l’Université de Portsmouth (UoP).

Localisation des algues dominantes, classification floue Langstone Harbour 17/09/2022, PlanetScope

Position prise pour les données de terrain (source : Institut des sciences de la mer de l’Université de Portsmouth)

Localisation des algues dominantes, classification floue Langstone Harbour 18/09/2022, Sentinel-2

Position prise pour les données de terrain (source : Institut des sciences de la mer de l’Université de Portsmouth)

Localisation des algues dominantes, classification floue Langstone Harbour 18/09/2022, Sentinel-2

Position prise pour les données de terrain (source : Institut des sciences de la mer de l’Université de Portsmouth)

Pour les trois classifications différentes, la plupart des emplacements contenant des algues incluses dans les données de terrain ont été identifiés, cependant, certains emplacements contenant des macroalgues selon les données de terrain ne sont pas encore catégorisés comme macroalgues. Cette hétérogénéité des résultats fera l’objet d’un affinement au cours des prochaines étapes de ce programme de travaux pour garantir la précision de l’outil d’IA et du modèle de classification pour la couverture du dépôt d’algues.

Nous souhaitons que ces cartes précises soient accessibles et utilisées par tous les publics depuis le Géoportail de l’IGN France (www.geoportail.gouv.fr/) et de Natural England (naturalengland-defra.opendata.arcgis.com/). Les cartes IGN ont comme équivalent anglais l’Ordnance Survey britannique.

Dans l’ensemble, ce programme de travaux contribue à réduire les lacunes en matière de données probantes pour informer la gestion des écosystèmes des eaux côtières et de transition.

Notre ambition est que ces données renseignent les outils d’assistance à la prise de décision tant à l’échelle mondiale que régionale qui sont utilisés par les parties prenantes et les responsables des prises de décision

Ce programme de travail se poursuit en 2023 pour mieux caractériser les marais salants, ainsi que les herbiers marins et les substrats intertidaux (sable ou vase).

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