HYSCORES. Ile de La Réunion

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1 HYSCORES L imagerie hyperspectrale et état de santé des récifs coralliens : Approche spatiale pour évaluer leur changement Ile de La Réunion Partenaires Financiers : Office de l Eau, Ifremer, UBO Bajjouk T. 1, Mouquet P. 2, Ropert M. 3, Hoarau L. 3 Le Dantec N. 2,4 & Delacourt Ch. 2 1 Ifremer/DYNECO, 2 UBO/LGO, 3 Ifremer/DOI, 4 CEREMA/EMF

2 Contexte Récifs coralliens, précieux et vulnérables o 25% de la biodiversité marine o 300 milliards de dollars par an de biens et services o > 60% des récifs coralliens sont en danger immédiat Carte : Sophie Pauchet Source GCRMN,

3 Projets sur la thématique HS depuis 2009 à la Réunion Litto3D - Océan Indien Conventions : IGN, SHOM, Préfecture/DEAL Réunion, AAMP, Ifremer, TAAF Collaborations : SHOM, ARVAM/Pareto, Actimar Spectrhabent-OI Conventions : Préfecture / DEAL Réunion, Ifremer, AAMP, TAAF Collaborations : SHOM, ARVAM/Pareto, Université de la Réunion, Actimar BioIndication Conventions : ONEMA - Ifremer Collaborations : SHOM, ARVAM/Pareto, Université de la Réunion, Réserve Marine, AAMP Hypercoral Conventions : CNES, UBO, Ifremer Collaborations : Université de la Réunion / Nantes, IRD, SEAS-OI, Ecole Polytechnique de Lausanne Fiches habitats et cartographies associées Conventions : DEAL Réunion, Université de la Réunion/Ecomar Collaborations : Ifremer, Pareto, Marex HYSCORES Conventions : Office de l'eau Réunion, Ifremer, Université de la Brest Collaborations : Université Réunion, DEAL, MAREX, Pareto

4 SOMMAIRE o Principes de la méthode o Analyse Diachronique o Perspectives de développement

5 Contexte Quel indicateur de l état de santé? Corail vivant Corail blanchi Corail enalgué Algues Zooxanthelle Bon Etat Etat Dégradé + Corail vivant + Relief Caractériser l état de santé? Quantifier & localiser le changement? + Turf algal - Relief 5

6 Contexte Les suivis coralliens St Gilles St Leu Etang Salé St Pierre Systèmes coralliens (25 km ) GCRMN Global Coral Reef Monitoring Network (Depuis 1998) DCE (Depuis 2015) Ex. ME Saint Gilles = 4 stations pour 8 Km Pente externe (Homogène) Front Récifal Platier DAR (Forte hétérogénéité)

7 Reflectance Un exemple d appliation Le cas des récifs corallien de La Réunion St Gilles St Leu Etang Salé St Pierre Longueur d onde (nm) Résolution Spatiale = 40 cm 7

8 Résultats des traitements Les produits cartographiques Bathymétrie Carte d abondance Géomorphologie Image Hyperspectrale Vitalité corallienne (VCH) Image des fonds marins Carte habitats 8

9 Approche Spatiale Développement méthodologique Réflectance au fond Herbiers Coraux Correction Colonne d eau (Lee, 1998) Turf algal IVC Hyperspectral 100 Image Avant correction MNT Hyperspectral (40 cm) Sable 0 9

10 Validation des résultats Observations in situ Tracé et points de VT le 11 septembre 2015 Saint Pierre St Gilles 312 Stations Rugosité (cm / dm / m) Nature substrat /recouvrement Couverture biologique /recouvrement Joyce et al., Remote Sensing 2013

11 Spatial / Stationnel Quelle evaluation de l état de santé? Station Planch'Alize (St Gilles, 2015) GCRMN (Transect) Hyperspectral (transect) Hyperspectral (emprise) % Cor. Vivant VITALITE COR. 58% 62% (Très bon) 65% 72% (Très bon) 28% 41% (Moyen)

12 SOMMAIRE o Principes de la méthode o Analyse Diachronique o Perspectives de développement

13 Détection du changement Principe & précautions Image 2009 (Spectrhabent) Image 2015 (Hyscores) Prétraitements Géométrie Radiométrie Traitements Données In Situ Données auxiliaires Validation Traitement Méthode Spectrhabent Retraitement Méthode Hyscores Détection du Changement Choix de l algorithme Filtre du Bruit Cartographie du Changement 13

14 Détection du changement Approches méthodologiques Pixel/Pixel Entités englobantes Plateforme récifale o Tenir compte de la précision géométrique o Application de Filtres (Topographie) o Agrégation de l information (Recouvrement & Vitalité corallienne) 14

15 Analyses diachroniques ( ) Evolution des entités coralliennes Entités coralliennes Taux de recouvrement ( % Corail vivant > 30%) corallien 30% Délimitation des entités coralliennes 15

16 Analyses diachroniques ( ) Evolution de la vitalité corallienne (VCH) Reserve marine Différence Passe de l Ermitage Reserve marine 16

17 Analyses diachroniques ( ) Evolution de la topographie du fond (2009) Bathy Hyperspectral / Bathy Lidar Distribution du différentiel Différence (m) Bathymétrie Hyperspectrale 17

18 Analyses diachroniques ( ) Evolution de la topographie du fond Différence (m) 18

19 Analyses diachroniques ( ) Evolution de la topographie du fond x x Avancée de la langue de débris de plus de 82 m entre 2009 et 2015 Entités Entités coralliennes coralliennes Débris coralliens Corail vivant (2009) (2015) 19

20 Menaces récifales Origine des pressions Pollution Température Urbanisation Cyclone Apports Terrigènes PLAGE LAGON Marée FRONT RECIFAL Eau pluie Activités Balnéaires Pêche 20

21 Menaces récifales Origine des pressions Ecart de la fréquentation ( ) 1000 Plage+Baignade Plongée Pêche à pied Surf Activité nautique 23.7 %

22 Menaces récifales Origine des pressions Différence D après Manguis, 2016 Vitalité corallienne 22

23 Evaluation du changemeny Pression/Impact Niveau moyen : - 31 cm Durée : 2,5 mois Acropores récemment morts Acropores blanchis Acropores vivants Basse mer Saint Leu 20/07/2015 Passe de l'ermitage 29/07/2015

24 SOMMAIRE o Principes de la méthode o Analyse Diachronique o Perspectives de développement

25 Perspectives Discrimination des différents types coralliens Image des fonds (SAPI Face cimetière) Image SACHe (corail en rouge) 3 Principaux types coralliens Image des fonds Zone Saint-Pierre Point de VT Acropores branchus en bonne santé (aucun enalguement)

26 Perspectives Amélioration des algorithmes Effets atmosphériques Mesure capteur Effets d interface Contribution de la colonne d eau Contribution du fond D après Bertels et al., 2008

27 Perspectives Amélioration des algorithmes Boucan Canot Bathymétrie Tristan Petit (Travaux Thèse) Passe de l Ermitage Types de fond

28 Perspectives Vers d autres indices La rugosité, un proxy pour le suivi de l état de santé du milieu corallien?

29 CONCLUSION & PERSPECTIVES Véritable potentiel de l'imagerie hyperspectrale pour cartographier l état de santé & cartographier le changement o Entité corallienne o Vitalité Corallienne o géomorphologie des fonds Des précautions dans le processus d évaluation du changement o S affranchir des biais o Tenir compte des limites de précision des données. Liens aux pressions o Examiner l impact d autres sources de pressions o Distinguer les contributions des pressions Anthropiques VS Naturelles Elaborer une stratégie de surveillance 29

30 Perspectives Stratégie de surveillance (Volet surfacique) - Cf. Hyscores/Spectrhabent - Abondance, VCH, Basse fréquence HS Aéroporté (Levés exhaustifs plateformes récifales) Stratégie de Surveillance? Haute Fréquence Multispectral Satellite (Acquisition Exhaustive) - Alerte - Geomorpho et cartes d habitats Haute Fréquence HS vecteurs légers (Levés secteurs de référence) - Série temporelle spatiale à haute fréquence - Ex. Points d Appui DCE

31 MERCI pour votre attention! 31