Participation au colloque merIGéo

L’Ifremer, l’Agence des aires marines protégées et le SHOM ont organisé conjointement un colloque national dédié à la géomatique appliquée au milieu marin, dénommé MerIGéo.

Le colloque merIGéo a pour objectif de rassembler, tous les deux ans, chercheurs et professionnels de la géomatique autour de l’étude et la gestion de la mer et l’océan, du littoral aux grands fonds. La première édition s’est déroulée au centre Ifremer de Brest du 24 au 26 novembre 2015 et a rassemblé environ 180 personnes. Les thématiques suivantes ont été plus spécialement abordées : l’acquisition et traitement des données spatialisées, la géographie participative, la modélisation, la planification, l’aménagement et la gestion de l’espace marin. Pour l’Ifremer, le comité d’organisation a été piloté par le SISMER qui s’est appuyé sur plusieurs unités de recherche (GM, EP, DYNECO).

DYNECO a présenté plusieurs résultats de travaux au colloque merIGéo :

  • la caractérisation des habitats benthiques et l’estimation de la bathymétrie par télédétection hyperspectrale (application aux récifs coralliens de l’Ile de la Réunion) ;
  • la cartographie des habitats benthiques pour les eaux européennes (projet EuSeaMap) ;
  • une application dynamique sous système d’information géographique pour la planification spatiale des activités aquacoles en Normandie (projet européen AquaSpace).

DYNECO est également associé à d’autres travaux présentés à ce colloque:

  • la cartographie et la modélisation dynamique d’habitats à laminaires pour l’évaluation des services écosystémiques en soutien à la gestion dans le Parc naturel marin d’Iroise (collaboration avec l’Agence des Aires Marines Protégées) ;
  • la cartographie des paysages marins pour la Directive Cadre Stratégie Milieu Marin et la planification des espaces maritimes (collaboration avec le SHOM).
Caractérisation des habitats benthiques et estimation de la bathymétrie par télédétection hyperspectrale (application aux récifs coralliens de l’Ile de la Réunion).

La surveillance et le suivi des récifs coralliens réunionnais constituent un enjeu majeur en raison de leur forte valeur écologique, économique et patrimoniale dans un contexte où ces écosystèmes sont menacés à l’échelle mondial. Des études ont montré qu’il était possible de discriminer les différents types d’habitats récifaux par leur réflectance (ratio de la quantité de lumière réfléchie par l’objet sur la quantité de lumière incidente) que l’on peut donc apparenter à une signature spectrale propre à chaque cible pure. Cependant, des contraintes fortes existent quant à l’utilisation de cette propriété dans le cadre de la télédétection car un grand nombre d’effets parasites rendent le signal reçu par le capteur aéroporté difficilement exploitable. La principale difficulté provient du biais induit par la colonne d’eau dont l’estimation est particulièrement difficile. Ce biais varie à la fois en fonction des concentrations des constituants de l’eau et de la bathymétrie qui sont tous deux inconnus. Dans le cadre d’une thèse en cours, un travail de recherche concerne le développement et la comparaison de plusieurs algorithmes permettant d’estimer et d’atténuer ce biais afin d’accéder à l’information sur le fond à partir d’un jeu de données.Les résultats qui en découlent présentent des variations significatives mais l’ajout d’autres sites d’étude et l’utilisation d’un nouveau jeu de données hyperspectrales acquis en mai 2015 permettront de valider les différentes tendances observées sur ces sites d’intérêt.

Cartographie des habitats benthiques pour les eaux européennes (projet européenEuSeaMap).

La mise en œuvre de législations européennes telles que la Directive Habitats ou la Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin nécessite une cartographie européenne continue de la distribution des habitats benthiques. Les techniques de cartographie haute résolution mises en œuvre dans le cadre de projets nationaux tels que Rebent ou Cartham fournissent les meilleurs résultats possibles, puisque les techniques d'imagerie et de vidéo utilisées permettent d'établir avec précision les frontières entre les différents habitats, et que l'échantillonnage biologique donne une description précise de leur ressource biologique. Malheureusement, en raison du coût de mise en œuvre de ces techniques, en particulier de l'échantillonnage biologique et du temps nécessaire à son analyse, il est exclu d'en généraliser l'usage en tout point des eaux Européennes. La cartographie à basse résolution constitue ainsi une alternative. En Europe cette méthode a été largement utilisée au cours des dix dernières d'années et a été mise en œuvre dans le cadre de EUSeaMap, prototype de cartographie basse résolution proposé par le lot Seabed Habitats lors de la première phase d'EMODnet. La deuxième phase d'EMODnetSeabed Habitats a entrepris depuis deux ans la création d'une carte des habitats à grande échelle qui vient combler les zones non couvertes (Mer Noire, Méditerranée orientale, Norvège), et met à jour les zones déjà couvertes pour intégrer les améliorations récentes des données de nature des fonds et de modèles hydrodynamiques. Le résultat est une carte des habitats benthiques à la résolution de 250 mètres pour les eaux européennes dont une version provisoire est disponible sur le portail ‘EMODnetseabed habitats’.

Application dynamique sous système d’information géographique pour la planification spatiale des activités aquacoles en Normandie (projet européen AquaSpace).

En Normandie, la conchyliculture représente une activité importante et doit faire face à de sérieuses difficultés (mortalités, diminution de la qualité des produits). Un enjeu actuel concerne la réorganisation des zones d’élevage existantes afin d’optimiser les performances. A contrario, la pisciculture marine est très peu présente dans cette région et il existe un réel enjeu de développement économique. Afin de garantir leur développement durable, les décideurs (services de l’Etat) et les professionnels ont notamment besoin d’identifier des sites propices à la réalisation de ces activités qui soient également compatibles avec les nombreux autres usages du littoral normand. Le développement d’un outil d’aide à la décision pour le développement de l’aquaculture a été proposé par l’Ifremer sous la forme Système d’Information Spatiale pour l’Aquaculture (SISAQUA) dont un prototype a été mis en place pour intégrer des couches d’information spatiale dont plusieurs sont issues des modèles numériques développés par l’Ifremer (hydrodynamisme, hauteur de vagues, croissances des bivalves). L’application SISAQUA va continuer d’évoluer au sein du nouveau projet européen AquaSpace (2015-2019). A partir des spécifications des utilisateurs finaux, de nouvelles couches d’information seront intégrées de même que de nouvelles fonctionnalités seront développées (par exemple la création de nouveaux indicateurs). La question du transfert de l’outil sera également traitée.

Cartographie des paysages marins pour la Directive Cadre Stratégie Milieu Marin et la planification des espaces maritimes (projet piloté par le SHOM).

La notion de paysages marins composée de mosaïques d’habitats est pertinente pour traiter les enjeux de biodiversité, de conservation des espèces et de gestion durable de la ressource marine. L’écologie des paysages marins est basée sur l'hypothèse que l'information géophysique et océanographique à l'échelle de l’écosystème / habitat peut être utilisée en lieu et place de l'information biologique pour classer les habitats marins de moyenne et grande échelle du fait de la relation écologique forte qui existe entre les facteurs géophysiques et hydrographiques et les caractéristiques des communautés biologiques. La définition des cartes prédictives de paysages marins est réalisée de manière différente suivant que les écosystèmes soient benthiques ou pélagiques. Pour les systèmes benthiques, les cartes suivant la nomenclature EUNIS sont ainsi utilisées en Europe pour les évaluations environnementales. Cette classification prend en compte :

  • la nature des fonds (roche, sédiments grossiers, sables, vases) ;
  • la quantité de lumière présente au fond (limite inférieure de l'infralittoral) ;
  • la profondeur d'action de la houle (limite inférieure du circalittoral côtier) ;
  • les ruptures de pente (limites inférieures du circalittoral profond et du bathyal) ;
  • en milieux rocheux uniquement, l'énergie induite par l'action des vagues et des courants ;les assemblages faunistiques ou floristiques présents.

En ce qui concerne les habitats pélagiques, le partitionnement des conditions hydrographiques suffit en l’absence de données biologiques et peut être complété par des modèles d’inférence statistiques (régression, probabiliste…) de distribution d’espèce en présence d’information spatialisée spécifique d’une espèce donnée. Des tests de validation et le recueil d’information aux échelles de temps et d’espace appropriées sur les nomenclatures benthiques et pélagiques sont indispensables pour réduire l'incertitude et assurer l'adaptabilité du système, que cela porte sur la classification des fonds ou l’utilisation des modèles de distribution d’espèces.

Cartographie et modélisation dynamique d’habitats à laminaires pour l’évaluation des services écosystémiques en soutien à la gestion dans le Parc naturel marin d’Iroise (collaboration avec l’Agence des Aires Marines Protégées, projet européen VALMER).

Dans le périmètre du parc naturel marin d’Iroise, le champ d’algues brunes de l’archipel de Molène est le plus diversifié d’Europe et le plus étendu des côtes françaises. Cet habitat structurant est remarquable par sa productivité et la forte biodiversité associée et fait l’objet de mesures de gestion combinant des objectifs de production et de conservation. Au cours du projet VALMER, et sur ce site pilote, l’évaluation des services rendus  par le champ de laminaires fournit un cadre nouveau pour le développement d’un outil capable d’évaluer les effets des mesures de gestion à l’étude. Les nombreux facteurs de changement du système (météorologiques, règles d’exploitation) ont orienté le choix de l’outil d’évaluation vers un modèle de la dynamique spatio-temporelle du socio-écosystème pour renseigner des indicateurs de services écosystémiques. Deux approches ont en particulier été mises en œuvre : la cartographie prédictive du champ de laminaires offre une vision spatialement précise indispensable à la définition de règles de gestion, tandis qu’un modèle dynamique produit des informations mensuelles sur la biomasse totale et la biomasse réellement récoltable en fonction des contraintes techniques et réglementaires d'accès à la ressources. Ce modèle permet aussi de simuler l’effet de l’exploitation sur la dynamique du champ en couplant les données de production des navires à leurs données de position grâce aux balises de géolocalisation qui les équipent. Le modèle donne aux acteurs des éléments objectifs sur l’importance de l’exploitation au regard de l’effet des tempêtes hivernales exceptionnelles et d’évaluer l’effet de tempêtes répétées sur les ressources.