Un outil de surveillance pour suivre la survie des colonies de coraux

La cartographie souterraine est l'approche de télédétection avec la plus petite empreinte cartographique, mais elle offre la résolution spatiale la plus élevée. Il utilise la photographie sous-marine, généralement exploitée par des plongeurs en apnée ou des plongeurs, et se concentre sur une très petite zone du récif. L'approche pour acquérir des photos est la même que celle utilisée lors de la cartographie avec des drones aériens. La photogrammétrie de proximité peut enregistrer des changements très subtils dans la croissance et la perte des coraux (par exemple, à l'échelle millimétrique), ce qui est un outil puissant pour surveiller les sites de plantation. 

La photogrammétrie de proximité est utilisée en combinaison avec une technique appelée Structure-from-Motion (SfM) pour créer des modèles tridimensionnels à très haute résolution de la structure du récif. Des modèles 3D de la structure du récif peuvent être utilisés pour surveiller les changements de rugosité, une caractéristique importante des récifs coralliens pour les poissons dépendants des coraux et d'autres organismes associés aux récifs. En plus de la structure, les changements dans les coraux vivants, la biodiversité, les maladies et les impacts des espèces envahissantes peuvent également être surveillés.

Nuage de points 3D d'Elkhorn Coral (Acropora palmata) créé à partir de centaines de photos stéréo. Image © Steve Schill

The Nature Conservancy (TNC) dirige ce travail dans les îles Vierges américaines (USVI) où ils étudient la croissance des colonies de coraux transplantés. Lisez l'étude de cas ci-dessous.

Étude de cas : la photogrammétrie pour surveiller la restauration des coraux dans l'USVI

Carte des Caraïbes insulaires mettant en évidence les îles Vierges américaines. Image © The Nature Conservancy

L'USVI Coral Innovation Hub, un centre pour faire avancer l'innovation et la science en matière de restauration des coraux, situé à Sainte-Croix, fait partie de la stratégie de corail des Caraïbes de TNC avec l'objectif global de développer et de déployer des solutions évolutives pour améliorer la santé des récifs coralliens et maximiser les avantages que les récifs offrent aux gens et à la nature dans un climat changeant. L'USVI Coral Innovation Hub comprend une pépinière de coraux terrestres et un laboratoire de recherche, ainsi que plusieurs pépinières de coraux dans l'eau, où des approches de propagation sexuelle et asexuée des coraux sont appliquées et testées pour la restauration des coraux à grande échelle. Dans le but de développer de nouvelles technologies et protocoles de surveillance pour quantifier avec précision et efficacité les impacts des efforts de conservation des récifs, l'USVI Coral Innovation Hub applique des techniques photogrammétriques pour surveiller les projets de restauration des coraux sur le territoire.

En échantillonnant à des moments précis avant, pendant et après les activités de restauration, les scientifiques du TNC sur les coraux dans l'USVI combinent des études conventionnelles de surveillance des récifs (par exemple, des études de plongée sur le benthos et les poissons pour l'évaluation rapide des récifs de l'Atlantique et du Golfe) avec des techniques photogrammétriques standardisées (c'est-à-dire, Structure-from-Motion). L'objectif est de collecter et d'analyser régulièrement les produits de modèles de surface orthomosaïques et numériques pour suivre les changements dans la restauration des coraux et contrôler les sites (non restaurés). Les modèles numériques de surface, générés à partir de photos stéréo, permettent de surveiller de petits changements dans la croissance et la perte des coraux, à l'échelle millimétrique, en fonction des changements dans la structure tridimensionnelle.

Emmanuel Irizarry-Soto observe des coraux étoiles boulder microfragmentés dans la pépinière. Photo © La Conservation de la Nature

Grâce à ces informations, les scientifiques des coraux de TNC peuvent surveiller les changements dans le récif, tels que la rugosité (l'arrangement tridimensionnel de la structure du récif), les maladies, la croissance des coraux et la perte. Ces données sont essentielles pour quantifier les impacts de la restauration de l'habitat des récifs coralliens dans le temps et dans l'espace et pour permettre la comparaison des changements de la structure du récif dans les sites restaurés par rapport aux sites non restaurés. L'analyse des effets de la restauration sur la complexité structurelle et la rugosité est particulièrement pertinente pour les projets de restauration des coraux qui visent à maintenir ou à améliorer les récifs pour la protection des côtes et l'habitat essentiel des poissons et autres organismes associés aux récifs.

Un exemple de Cane Bay, Sainte-Croix, Îles Vierges américaines montrant comment les données Structure-from-Motion collectées à différents moments (de gauche à droite : avril à août 2019) permettent aux opérateurs de détecter de puissants changements de croissance et d'érosion en utilisant à la fois la photomosaïque et modèles de surfaces numériques. A gauche : pré-plantation. Centre : post-plantation. À droite : détection de changement montrant l'accrétion/croissance (jaune) et l'érosion (rouge) suite à la plantation de coraux. Images © The Nature Conservancy

Aux USVI, cette approche et cette technologie de surveillance continuent d'être développées pour répondre aux besoins des différents projets de restauration. Par exemple, les méthodes de collecte de photos sont adaptées aux paramètres d'un site donné (peu profond contre profond, transects contre placettes) et les algorithmes sont itérés pour dériver les métriques les plus utiles pour mesurer le changement.