Projet HYPERBERRE (2017-2018) : cartographie par imagerie hyperspectrale

Une première en France : la cartographie des herbiers de zostères par imagerie hyperspectrale aéroportée

Ce projet, cofinancé par l'Agence de l'Eau, consiste à utiliser la méthodologie d'imagerie hyperspectrale pour la cartographie des habitats de l'étang de Berre. Dans le cadre de cette première étude, les habitats considérés étaient principalement les herbiers de zostères.

 

Contexte

Les herbiers de phanérogames font partie des espèces indicatrices de la dynamique fonctionnelle des lagunes, en particulier l’espèce protégée Zostera noltei. Après une quasi disparation des herbiers de zostères dans l’étang de Berre (155 km 2) dans les années 2000, une nette progression de la surface a été observée sur la frange littorale depuis 2014. Connaître et suivre les étendues spatiales des herbiers à l’échelle de l’étang de Berre est ainsi un enjeu crucial pour la compréhension de leur dynamique et dans la mise en place d’actions de restauration.

C’est dans ce contexte que le projet HYPERBERRE (cofinancé par l’Agence de l’Eau) a consisté à mettre en œuvre une cartographie par imagerie hyperspectrale des herbiers de zostères à l’échelle de l’étang de Berre. Le projet s’est déroulé entre avril 2017 et Septembre 2018.

Méthodologie

Principe de l’acquisition hyperspectrale aéroportée et des phénomènes impactant la propagation de la lumière

Acquisition d’images hyperspectrales aéroportées

Les 8, 9 et 10 juin 2017, des levés hyperspectraux aéroportés ont été réalisés par la société Hytech-imaging sur l’ensemble des zones de l’étang de Berre de bathymétrie comprise entre 0 et 3m. Les levés ont été réalisés dans la gamme spectrale 400 à 1000nm, avec 160 bandes spectrales et une résolution spatiale de 1m sur la globalité du site et de 50cm sur les sites prioritaires.

Constitution d’une banque spectrale in situ

Une bibliothèque spectrale comportant 60 références a été levée entre le 4 et le 17 mai 2017 par plongeurs, à l’aide d’un spectroradiomètre en caisson étanche sur la zone de bathymétrie comprise entre 0 et 3m. Cette bibliothèque comporte les différentes espèces et substrats nus observables sur cette zone (sables, roches, Zostera noltei, ulves, …). Elle est utilisée dans le processus de cartographie automatique exploitant les images hyperspectrales.

Spectromètre étanche en plongée au dessus d’un herbier de zostères dans l’étang de Berre (Mai 2017)

Acquisition de données in situ pour calibration/validation

Durant les mois de Mai et Juin 2017, des plongées ont été réalisées dans l’étang afin de disposer de données de calibration pour les algorithmes de classification, et de validation des cartes finales.

Traitement et analyse des images acquises

Les images hyperspectrales acquises ont fait l’objet d’une première phase de prétraitement visant à les orthorectifier au niveau de la surface de l’étang de Berre et à ramener leur unité en valeurs de réflectance indépendant des conditions d’éclairement au moment de l’acquisition. Cette étape a été réalisée à l’aide de la chaîne HYPIP®. A partir de ces données, la chaîne SWIM® a été appliquée afin d’obtenir les images hyperspectrales de réflectance du fond (suppression de la colonne d’eau). Une méthodologie de cartographie des herbiers à partir de la réflectance du fond, basée sur un démixage spectral, a été appliquée.

Pour plus d’informations, contactez:

 

Le saviez-vous ?

L’utilisation de la technologie hyperspectrale pour la cartographie d’herbiers sous-marins est une première en France !

Résultats

Les résultats principaux de cette étude sont des cartes détaillées des herbiers de zostères à l’échelle de l’étang de Berre (exemple pour un zoom sur la Figure 1). Ces cartes permettront de fournir également la surface totale couverte, afin de pouvoir évaluer la dynamique temporelle de progression/régression. De plus, cette valeur sera comparée avec les 17.9ha évaluée en 2017 par de la photointerprétation manuelle sur des orthophotos aériennes.

Carte des herbiers de zostères : zoom au NE de l’étang de Berre (surface : 1.5ha)

Conclusion

Ce projet a montré la faisabilité de la méthodologie à l’échelle d’une lagune comme l’étang de Berre. Les développements méthodologiques et la bibliothèque de spectres constituée dans cette étude faciliteront la cartographie des zostères sur d’autres lagunes. Les cartes ainsi produites serviront de référence pour les futurs suivis de la dynamique des herbiers de zostères dans l’étang de Berre. Ce projet apportera enfin des résultats complémentaires pour la cartographie d’autres types d’habitats.

Pour plus d’informations sur ces projets et outils, contactez Vincent FAURE :

 

Conférences scientifiques : présentation et poster

Le projet a fait l’objet de différentes communications en 2018 :

  • un poster au colloque MERIGEO (téléchargeable ici !)
  • une présentation au colloque SPFT (Société Française de Photogrammétrie et Télédétection)
  • une présentation lors d’un petit seminaire dedié à la télédetection au GIPREB (téléchargeable ici !)

 

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Article modifié le 05/10/2018