Acadmie de Toulouse

MASTER 2 PROFESSIONNEL GEOMATIQUEParcours Professionnel :

Science de lInformation Gorfrence pour la Matrise de lenvironnement et lAmnagement des territoires (SIGMA)RAPPORT DE STAGE

Proposition dune mthodologie pour la cartographie du blanchissement corallien grande chelle sur le rcif de lIle de la Runion

BORIUS AliceDirecteur de stage : Gwenalle Pennober (CREGUR, La Runion) Tuteur enseignant : Jean-Paul Lacombe (INP-ENSAT, Toulouse)

Septembre 20061

FICHE DOCUMENTAIRE

PRENOM et NOM : TITRE DU STAGE :

DATE DE DEBUT DE STAGE : DATE DE FIN DE STAGE : NOM TUTEUR-ENSEIGNANT : Universit SOCIETE : Adresse Code postal Ville Pays Site Web NOM DU MAITRE DE STAGE : Fonction Mel Tlphone MOTS CLES : RESUME :

RAPPORT CONFIDENTIEL :

Alice BORIUS Proposition dune mthodologie pour la cartographie du blanchissement corallien grande chelle sur le rcif de l'Ile de la Runion 13 MARS 2006 05 SEPTEMBRE 2006 Jean-Paul Lacombe INP/ENSAT Laboratoire du CREGUR Universit de La Runion 15 avenue Ren Cassin, BP 7151 97 715 Saint-Denis France www.univ-reunion.fr Gwenalle Pennober Matre de confrence en Gographie Gwenaelle.Pennober@ univ-reunion.fr 02 62 93 85 88 Blanchissement, dtection, photogrammtrie, classification-objet, SIG, suivi Les rcifs coralliens, en dpit de leur importance conomique, sociale et culturelle, font partie des cosystmes marins les plus vulnrables aux dgradations naturelles et anthropiques. Ils subissent frquemment des priodes de blanchissement qui se traduisent par une perte de pigmentation du corail, lequel devient blanc. Ce signal, qui annonce une perte de biodiversit, est dtect par la tldtection. A lIle de la Runion, de nombreuses tudes ont dj t menes sur ses structures rcifales jeunes, notamment partir dimagerie satellitaire. Seulement ces capteurs ont, dune part, une rsolution spatiale peu en adquation avec la taille et lhtrognit des entits dtecter et, dautre part, ne sont pas ractifs. C'est pourquoi nous avons choisi de mettre en oeuvre une mthodologie pour cartographier le blanchissement corallien qui intgre des prises de vue effectues dULM. Celles-ci permettent une acquisition cible dans le temps et lespace et offrent une restitution dimage une rsolution trs fine. Cette rflexion mthodologique repose sur trois tapes principales : la production dimages orthorectifies Trs Haute Rsolution Spatiale (THRS) en zone immerge, l'extraction d'objets gographiques pertinents par classification oriente-objet et la cartographie des rsultats. Aprs avoir prsent la problmatique gnrale des rcifs coralliens et le contexte de l'tude, nous expliquerons et justifieront les choix quant la dmarche mthodologique entreprise. NON

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REMERCIEMENTS

Je remercie toutes les personnes qui ont contribu la ralisation de cette tude : Gwenalle Pennober, matre de confrences en Gographie lUniversit de La Runion, qui ma encadr pendant ce stage et donn les bonnes directions suivre. Jean-Paul Lacombe, professeur lInstitut National Polytechnique de Toulouse et tuteur de ce stage, pour ses conseils et son soutien. Gabriel Ducandas, gomtre-expert La Runion, pour lacquisition des PVA-ULM ainsi que pour sa disponibilit et son aide prcieuse quant lutilisation du logiciel de photogrammtrie. Gilbert David, chercheur lIRD, pour la mise disposition du logiciel eCognition dans le cadre des collaborations qui lient lUniversit et le centre IRD de La Runion. Erwann Lagabrielle, doctorant au Cirad de Saint-Pierre, pour le prt de son ordinateur portable sans lequel je naurais pu travailler sur eCognition aprs le vol de la cl physique du laboratoire, ainsi que pour ses conseils prcieux. LARVAM, le laboratoire ECOMAR ainsi que Chantal Conand, professeur mrite lUniversit de La Runion, pour lapport bibliographique quils ont fourni. Le laboratoire IREMIA ainsi que les membres du programme ETIC3 pour leur accueil. Et tous ceux avec qui jai pass normment de bons moments pendant ces 6 mois sur lle : Denis et la clique du Cirad de Saint-Pierre, Romain, Aline, Audrey, Clment, Gaby, Bernard,

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TABLE DES MATIERESAVANT-PROPOS.................................................................................................................................................................. 5 INTRODUCTION.................................................................................................................................................................. 6 1. CONTEXTE DE LETUDE .............................................................................................................................................. 7 1.1. Contexte scientifique................................................................................................................................................... 7 1.1.1. La problmatique des rcifs coralliens ................................................................................................................ 7 1.1.2. Phnomne de blanchissement ............................................................................................................................ 9 1.1.3. Historique du blanchissement............................................................................................................................ 10 1.2. Contexte gographique ............................................................................................................................................. 11 1.2.1. Localisation ........................................................................................................................................................ 11 1.2.2 Morphologie gnrale de l'le ............................................................................................................................. 12 1.2.3. Conditions climatiques et hydrologiques de lle.............................................................................................. 12 1.2.4. Spcificit des rcifs la Runion..................................................................................................................... 13 1.2.5. Description dun rcif frangeant........................................................................................................................ 15 1.2.6. Suivi et conservation................................................................................................ Erreur ! Signet non dfini. 1.2.7. Bilan des vnements de blanchissement corallien sur lle ............................................................................. 16 1.2.8. Lvnement de 2006......................................................................................................................................... 16 2. METHODOLOGIE DE CARTOGRAPHIE DU BLANCHISSEMENT CORALLIEN............................................... 19 2.1. Matriel...................................................................................................................................................................... 20 2.1.1 Donnes de rfrence existantes......................................................................................................................... 21 2.1.2. Les moyens dacquisition disponibles............................................................................................................... 21 2.2. Suivi du blanchissement corallien la Runion....................................................................................................... 22 2.2.1. Reprage des zones de blanchissement ............................................................................................................. 22 2.2.2. Acquisition des PVA-ULM ............................................................................................................................... 23 2.3. Prtraitement des prises de vue ULM....................................................................................................................... 23 2.3.1 Choix de la mthode dorthorectification........................................................................................................... 23 2.3.2. Gorfrencement et orthorectification avec un logiciel de traitement dimage.............................................. 24 2.3.3. Gorfrencement et orthorectification avec un logiciel de photogrammtrie ................................................ 24 2.4. Extraction de linformation thmatique.................................................................................................................... 25 2.4.1. Cration dun masque de la partie terrestre....................................................................................................... 25 2.4.2. Classification de limage.................................................................................................................................... 25 3. RESULTATS ET DISCUSSION .................................................................................................................................... 28 3.1 Cration dimages orthorectifies en milieu marin ................................................................................................... 28 3.1.1. Rsultats de lorthorectification......................................................................................................................... 28 3.2. Conditions et rsultats dextraction de linformation thmatique............................................................................ 30 3.2.1. Le masque terrestre ............................................................................................................................................ 30 3.2.2. Extraction de lobjet blanchi.............................................................................................................................. 30 3.3. Discussion ................................................................................................................................................................. 33 3.3.1. Avantages de la mthodologie propose ........................................................................................................... 33 3.3.2. Suivi de ltat de sant rcifal............................................................................................................................ 34 CONCLUSION ET PERSPECTIVES................................................................................................................................. 35 BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................................................... 37 SITES INTERNET CONSULTES ...................................................................................................................................... 41 LISTE DES ACRONYMES ................................................................................................................................................ 42 GLOSSAIRE ........................................................................................................................................................................ 43 LISTE DES FIGURES......................................................................................................................................................... 44 LISTE DES TABLEAUX.................................................................................................................................................... 45 LISTE DES PHOTOGRAPHIES ........................................................................................................................................ 46 ANNEXES

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AVANT-PROPOS

Ce document constitue le rapport de stage finalisant ma formation au Master 2 Professionnel SIGMA (Science de lInformation Gorfrence pour la Matrise de lenvironnement et lAmnagement des territoires) de lUniversit de Toulouse-Le Mirail. Le stage sest droul du 13 mars au 5 septembre 2006, au sein de lUniversit de La Runion. Il sinscrit dans le cadre dun programme de lUniversit de La Runion de valorisation des connaissances en Environnement Tropical Insulaire par les Technologies de l'Information et de la Communication ETIC 3 . Ce programme est financ dans le cadre du Document Unique de Programmation (Docup1) 2001-2006, adopt en Octobre 2000 par la Commission Europenne. Il s'appuie sur une dmarche collaborative pluridisciplinaire et partenariale de chercheurs universitaires et de partenaires extrieurs qui souhaitent fdrer leurs comptences afin de produire, diter et distribuer leurs connaissances et leur savoir-faire vers un large public 2. Le rle principal d'ETIC est de mettre en commun, synthtiser et communiquer les connaissances des chercheurs sur la biodiversit des cosystmes de la Zone Ocan Indien (ZOI) au travers des outils du Web. Il intgre galement une partie Recherche en amont, visant rflchir la production d'informations sur la biodiversit. Ce programme est hberg par le laboratoire IREMIA (Institut de Recherche en Mathmatiques et Informatique Appliques) de lUniversit de La Runion. Ce stage intitul Proposition de mthodologie pour la cartographie du blanchissement corallien grande chelle sur le rcif de lIle de la Runion a pour finalit de contribuer ltude du blanchissement corallien par une rflexion sur les conditions de sa dtection. La dmarche mthodologique vise produire des documents exploitables par les gestionnaires et les scientifiques afin dvaluer limpact dun vnement de blanchissement sur un rcif et de suivre le phnomne sur un mme site au cours du temps.

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http://www.regionreunion.com/fr/spip/consult_documents.php3?id_article=631 http://etic.univ-reunion.fr/

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INTRODUCTION

La diversit du vivant connat une rosion sans prcdent. Beaucoup d'espces, y compris parmi les plus communes, voient leurs effectifs dcrotre et leur aire gographique se restreindre. Les causes principales identifies sont directement et indirectement le fait de lhomme : pollution, morcellement et dgradation des cosystmes, invasions biologiques, surexploitation, changements climatiques (Barbault et Chevassus-au-Louis, 2004). Dans ce rapport, nous tudions les rcifs coralliens qui font partie des cosystmes marins les plus vulnrables llvation de la temprature, llvation du niveau de la mer, lrosion des sols et lexcs de nutriments par les eaux dgouts et lengrais (Goreau et Hayes, 1994). Cela se traduit par des priodes de blanchissement : le corail devient ple ou blanc cause dune perte de pigmentation. Aprs ces destructions, soit il y a recolonisation par les coraux, suivant leur capacit de rsilience3 (cela arrive rarement si la priodicit des destructions ne sacclre pas) ; soit, le plus souvent, installation comptitive de peuplements de substitution engendrant une phase rgressive dans lvolution des formes rcifales (Faure, 1994). Diffrentes approches sont aujourdhui mises en uvre pour tudier ce phnomne de blanchissement corallien. A lchelle locale ou dun site sont privilgis des approches naturalistes traditionnelles qui, avec des relevs de terrain de type suivis de transect4 ou des relevs de quadrats5, permettent de dterminer un taux de blanchissement et les espces les plus atteintes. A ces tudes ponctuelles, qui ne permettent dvaluer que partiellement limportance dun vnement de blanchissement, sajoutent parfois des approches spatiales par imageries satellitaires. Ces dernires mthodologies se sont dveloppes partir des annes 1970. Cependant, en raison de difficults dacquisition dimages sur ces vnements non permanents en zone tropicale (zone privilgies de dveloppement du corail) et de rsolution spatiale souvent peu compatibles, les premires publications sur le sujet datent des annes 1990. Aujourdhui, la gnralisation dacquisition dimages trs haute rsolution spatiale (THRS) satellitaire ou arienne devrait permettre de mieux caractriser le phnomne mme si lacquisition dimages dans le visible reste toujours difficile en zone tropicale, en raison de la forte nbulosit. Lextraction dinformations thmatiques dimages THRS en zone littorale est aussi problmatique. La contribution que nous proposons donc ici vise tester, sur les rcifs de lIle de la Runion et sur un vnement de blanchissement, un mode dacquisition dimage ractif sur ce type dvnement par des prises de vue ariennes verticales dultra-lger motoris (PVA-ULM) (Ducandas, 2004). Il sagit galement dvaluer la possibilit de raliser, partir de cette plate-forme, des images gorfrences fiables permettant la mise jour du SIG de lAssociation Parc Marin (APMR) et de celui destin linventaire de la biodiversit du programme ETIC 3. Notons que lvnement de blanchissement sur lequel nous avons travaill date de Mars 2006. Il est li un vnement de fortes pluies qui se sont abattues sur lIle de la Runion la fin Fvrier 2006, suite la dpression tropicale Diwa. Par ailleurs, lanne 2006 est la premire anne depuis 1998 sans blanchissement majeur d une augmentation de la temprature de locan. Nous nous intresserons donc galement aux possibilits de dtecter dautres formes de dgradation du rcif tels que le dveloppement de macro-algues pouvant attester dun blanchissement antrieur (Naim, 1993). Dans une premire partie, nous prsenterons la problmatique gnrale des rcifs coralliens et le contexte de ltude, puis nous expliquerons la mthodologie mise en uvre pour cartographier le blanchissement et dans une troisime partie nous analyserons les rsultats obtenus.

Capacit du rcif corallien rsister aux dgradations anthropiques et naturelles et retrouver son intgrit Ligne le long de laquelle sont effectus des relevs 5 Dsigne une aire de forme carre et de surface pralablement dtermine qui sert de base lchantillonnage dans les recherches cologiques sur les biocnoses4

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1. CONTEXTE DE LETUDE

1.1. Contexte scientifique 1.1.1. La problmatique des rcifs coralliens Gnralits Les coraux sont des structures sous-marines des mers chaudes (entre 22C et 28C) constitus en colonies. Ils sont composs dune partie animale, appele polype, qui renferme une partie vgtale avec les micro-algues, appeles zooxanthelles (Figure n1). Certains types de coraux ont un squelette constitu de calcaire qui subsiste aprs la mort des animaux. Ces squelettes peuvent former des rcifs de trs grandes tendues : 230 000 km pour le rcif de la grande barrire en Australie.

A Polype B - Coupe d'un polype et du squelette C - Les tissus ont t enlevs pour ne montrer que le squelette

Figure 1 - Schma d'un polypeSource : P.Mather et I.Bennet in http://coraux.univ-reunion.fr/french/glossaire.phtml

Les polypes secrtent un squelette calcaire et crayeux. Ils vivent en symbiose avec les zooxanthelles qui extirpent les dchets de ces derniers pour les transformer en matire organique par la photosynthse. Elles fournissent ainsi aux rcifs coralliens la plupart de leur carbone, calcaire et coloration et leur sont indispensables car elles permettent dvacuer lexcs de Co26 ainsi que de fixer le CaCo37 pour ldification du squelette. Cette symbiose permet la productivit de lcosystme rcifal (Goreau et Hayes, 1994, Hoegh-Guldberg 1999). Sa rgnration constante provient du fait que, lorsque les coraux meurent, dautres viennent parfois recoloniser le squelette prennisant la colonie existante ou donnant naissance une nouvelle colonie rcifale. Ces structures coralliennes servent dabris des milliers despces, animales et vgtales, qui sy reproduisent et forment une communaut corallienne constituant un des cosystmes les plus riches en biodiversit. Elles jouent un rle social, conomique et culturel majeur pour 100 millions dhumains dont lactivit en dpend, notamment pour la pche vivrire et commerciale (Mojetta, 1995). Elles sont galement un rempart contre la houle et protgent ainsi naturellement les ctes, ce qui est capital, particulirement dans ces rgions o svissent les cyclones. Pour finir, elles sont le support d'activits touristiques et de loisirs essentielles l'conomie des pays. Exigences environnementales Le corail doit se fixer sur un substrat solide, stable et sur une surface suffisante pour dclencher l'initiation de la colonisation du substrat avec toute une faune associe (Mojetta, 1995). Par la suite, les matriaux dtritiques viennent colmater les interstices, lensemble est en perptuel remaniement (Porcher, 1995). Par ailleurs, la salinit de leau de mer doit tre comprise entre 35 et 40 %0, la dessalure est mal tolre, et la temprature entre 22 et 28C. La lumire est indispensable la6 7

Dioxyde de carbone Carbonate de calcium, principal constituant du corail 7

photosynthse des zooxanthelles, par consquent les coraux sont prsents majoritairement dans les eaux peu profondes (infrieures 50 mtres) et transparentes (Faure, 1994). Ainsi, si lon peut voir des rcifs coralliens des hautes aux basses latitudes, leur aire de rpartition privilgie se situe entre les latitudes 35 Nord et 32 Sud o ils trouvent ces conditions hydrologiques ncessaires leur dveloppement (Mrner, 2004). Une incertitude demeure cependant conernant l'tendue des structures rcifales dans le monde. Spalding, Ravilious et Green lont estim en 2001 300 000 km. Les genres les plus rpandus seraient lAcropora, Porites, Favites, Pocillopora ou encore Montipora (Photos n1 5).Acropora (blanchi) Porites Favites

Pocillopora (blanchi)

Montipora (partiellement blanchi)

Photos 1 5 Genre de corauxSource : www.reefbase.org

Gomorphologie du rcif corallien La formation dun rcif corallien a t dcrite par Darwin ds 1836 (Figure n2) :

Figure 2 - Formation des rcifs coralliens d'les volcaniquesSource : Projet Coraux des Mascareignes Programme ETIC. Conception : G. Faure, Y. Geynet, G. Pennober, Ralisation : B. Toujas, 2005

Les models sont divers en partant de lle volcanique pour arriver latoll en passant par le rcif frangeant et la barrire insulaire. Si on prend pour exemple lIle de la Runion, son origine il y a dabord eu formation dun volcan sous-marin au niveau dun point chaud puis le sommet du massif volcanique en construction sest rapproch de la surface et a merg. Il y a alors eu installation de colonies coralliennes et formation dune bauche de rcif frangeant accol au rivage, cest le stade de lle haute jeune auquel correspond le sud de La Runion. Les rcifs coralliens y sont donc relativement peu dvelopps. Aujourdhui le relief de lle est trs accident, particulirement ds que l'on s'loigne du littoral. Les prcipitations rodent la roche volcanique et continuent de creuser de profondes gorges prolonges par des cnes de djection. A lrosion qui attaque les reliefs de lle ainsi forme sajoute la subsidence. La lithosphre devenue plus paisse et plus dense senfonce et entrane un approfondissement des fonds ocaniques par rapport la surface. Cest le stade de lle haute ge dans lequel se trouve le nord de La Runion (Montaggioni, 1978).

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1.1.2. Phnomne de blanchissement Malgr leur importance et leur persistance travers les temps gologiques, les rcifs coralliens font partie des cosystmes marins les plus vulnrables (Hoegh-Guldberg, 1999). Dans la zone intertropicale, ils sont soumis de fortes pressions dorigine naturelle et anthropique. En effet, depuis une cinquantaine dannes, laccroissement dmographique et le dveloppement conomique entranent des pressions humaines de plus en plus fortes sur le rcif (Porcher, 1995). La figure cidessous, ralise partir dune synthse bibliographique, propose un bilan de ces stress qui peuvent aboutir un blanchissement rgional ou local.

Figure 3 - Bilan des dgradations subies par les rcifs coralliens Toutes ces dgradations amnent au blanchissement des coraux. Selon Salvat (1987), il faut utiliser le terme de blanchissement, qui vient directement de langlais Bleaching et qui se rfre un phnomne naturel, et non celui de blanchiement qui implique une action humaine directe. Mcanisme du blanchissement Il se produit lorsque, dans une colonie corallienne en bonne sant, la densit des algues dpasse largement le taux de croissance des polypes. Ceux-ci rejettent alors massivement les algues, il y a galement dgnrescence des zooxanthelles (Goreau et Hayes, 1994). Ces dernires abandonnent les madrpores8 soumis la surcharge en particules minrales. Il ny a plus de symbiose, les coraux vivent alors sur leurs rserves, spuisent avec le temps et finissent par stopper leur croissance squelettique. Lorsque la totalit des zooxanthelles a t expulse, cette colonie devient blanche mais elle nest pas forcment morte (Photos 6 et 7). En effet, une recolonisation par les zooxanthelles est possible, on parle de repigmentation. Lespoir de survie dpend de la dure du stress, de ltendue des surfaces blanchies et de la capacit de rsilience9 des espces et des espaces (Faure, 1994). La8 Partie interne du corail constructeur qui forme des colonies de polypes squelette calcaire jouant un rle important dans la formation des rcifs coralliens 9 Capacit du rcif corallien rsister aux dgradations anthropiques et naturelles et retrouver son intgrit

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colonie est morte lorsquelle est recouverte par des algues, plusieurs semaines ou mois aprs le blanchissement (Brown, 1987).

Photo 6 et 7 Corail sain et corail blanchitSource : Clichs D. Caron, 2006

Ce phnomne de blanchissement, qui affecte tous les coraux de la plante, est particulirement tudi par la communaut des chercheurs en biologie marine car la mort des coraux entrane la disparition de toute la faune et la flore qui leur est associe. 1.1.3. Historique du blanchissement Les mortalits coralliennes dans les cosystmes rcifaux contemporains sont reportes dans la majorit des rgions rcifales depuis les annes 1870 (Glynn, 1993). Elles ont t dcrites par de nombreux chercheurs comme Vaughan en 1911, Yonge et Nicholls en 1929 ou encore par Cartala, fondateur en 1948 de laquarium de Nouma en Nouvelle-Caldonie. Cependant, ce nest que depuis une vingtaine dannes que la communaut scientifique sinquite de la multiplication des phnomnes de blanchissement sur de vastes tendues, qui risquent de fragiliser de plus en plus les rcifs soumis des changements climatiques et des pressions anthropiques de plus en plus importantes (Hodgson 1999, Spalding 2003). Vers la fin des annes 1970, les premiers constats de dgradation importants des coraux sont signals, sans que les scientifiques en connaissent rellement la raison. Depuis les annes 1980, ces phnomnes de blanchissement sont devenus plus frquents, rpandus et svres (Brown 1987, Goreau et Hayes 1994, Goreau et al., 2000, Wilkinson, 2000) notamment dans le Pacifique, puis dans locan Indien et en Mer Rouge. En 1983, 1987 et 1991, pour la premire fois, des phnomnes ENSO10 dintensits variables ont t relis un pisode de blanchissement. Tous les ocans sous les Tropiques ont t touchs. Rappelons que lENSO est un phnomne climatique et ocanographique reliant le phnomne El Nio et loscillation australe de la pression atmosphrique. Cette dernire est une oscillation de la pression atmosphrique au niveau de la mer dans le Pacifique Sud. Cette diffrence de pression le long de lquateur cre une circulation des masses d'air vers louest. A d'autres poques, le phnomne inverse se produit avec laffaiblissement des alizs de surface et le dplacement des masses d'air vers lest. Cette phase est gnralement accompagne d'un vnement El Nio. Il sagit dun drglement climatique particulier, qui se caractrise par une lvation anormale de la temprature de locan et qui revient priodiquement (www.meteofrance.com) (Figure n4).

Figure 4 - Le phnomne El NioSource : www.elnio.noaa.gov

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El Nio Southern Oscillation 10

Durant lENSO de 1997-1998, vnement dintensit majeure, des zones de blanchissement importantes ont t observes dans toutes les zones rcifales mondiales (Wilkinson, 1998). Cet vnement de blanchissement, jamais enregistr jusqualors, a eu un norme impact cologique sur les rcifs avec des effets principaux en golfe Arabo-Persique, Afrique orientale, dans tout l'ocan Indien, dans le Sud-Est asiatique, la rgion Pacifique et des Carabes (www.reefbase.org). Goldberg (2004) a estim que 16 % des rcifs coralliens dans le monde ont t svrement endommags. Selon Wilkinson (1998), il a dgrad la quasi-totalit des rcifs de locan Indien. Durant les six annes suivantes, il apparat quil n'y a eu aucune rptition du blanchissement global de 1998, bien que plusieurs vnements de blanchissement mineurs aient t rapports dans beaucoup de rgions mondiales (Goldberg et Wilkinson, 2004) (Figure n5).

Figure 5 - Evnements de blanchissement globaux (selon le degr de svrit)Source : www.reefbase.org

Westmacott et al ont estim en 2000 que 10 % des rcifs dans le monde sont irrmdiablement condamns et que 30 % d'entre eux sont trs fortement menacs.

1.2. Contexte gographique 1.2.1. Localisation LIle de la Runion, se situe dans la partie Sud-Ouest de locan Indien, par 5529' de longitude Est et 2153' de latitude Sud, distante de 800 km de Madagascar louest et de 200 km de lIle Maurice au Nord-Est. Dpartement franais dOutre-Mer depuis 1946, et rgion franaise depuis 1982, l'le comptabilisait 774 600 runionnais au dernier recensement de l'Insee (2005) avec 56 % d'individus de moins de trente ans. La Runion comptera prs dun million dhabitants lhorizon 2025. Les consquences de ce dynamisme dmographique se traduisent en particulier par des problmes cruciaux en terme damnagement du territoire et d'environnement11. Cette le volcanique ge de 2 millions dannes forme, avec l'le Maurice et l'le Rodrigues (respectivement ges de 10 et 8 millions dannes), l'archipel des Mascareignes. Malgr la distance importante qui existe entre les les, il est de coutume d'employer le terme d'archipel pour les dsigner, pour des raisons historiques et gologiques. Elles ont en effet pour origine le mme point chaud dont la position actuelle est inconnue. La dynamique des plaques sur ce point chaud est lie au fonctionnement de trois dorsales, dont les vitesses d'expansion sont trs diffrentes (Figure n6). Ces trois dorsales ont un point commun, le point triple de Rodrigues, situ 70 Est et 26 Sud, prs de l'le du mme nom. Elles constituent les limites de trois plaques : plaque Nubie/Somalie (ou Afrique) louest, plaque Inde-Australie lest, et plaque Antarctique au sud (Gillot et al., 1994).

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L'Agenda 21 de La Runion : http://www.regionreunion.com/fr/spip/agenda21v1.php3?id_article=332 11

Au fond de locan est indiqu lhistorique du point chaud, le plateau des Mascareignes lest de la ride ocanique (flche rouge partant de La Runion). Le trac continue droite de la ride avec les les Chagos, les Maldives et Laccadives et termine avec les Trapps du Deccan.

Figure 6 - Formation du point chaud de lIle de la RunionSource : http://www.ipgp.jussieu.fr12

1.2.2 Morphologie gnrale de l'le D'une superficie de 2 512 km pour 208 km de linaire ctier, l'Ile de la Runion se compose de trois massifs volcaniques aligns selon une direction Nord-Ouest/Sud-Est. Au Nord-Est, le Massif de la Montagne correspond au plus ancien difice dont la partie merge est date de plus de 2 millions dannes. Le centre de lle est occup essentiellement par le Piton des Neiges dont les sries sub-ariennes les plus vieilles, sont dates entre 1,2 et 0,45 millions dannes. Enfin, le Piton de la Fournaise, volcan toujours actif qui sest construit en mme temps que le Piton des Neiges, occupe le tiers Sud-Est de lle (Michel et Zlotnicki, 1995). Celle-ci est donc jeune et ces formations rcifales sont trs peu dveloppes : seulement 12 km et 8 % du linaire ctier. Ce contexte gologique explique, en partie, la rpartition des rcifs sur lle. Lautre lment dterminant est le contexte climatique. 1.2.3. Conditions climatiques et hydrologiques de lle L'Ile de la Runion se situe dans la zone de convergence intertropicale (ZCIT) et elle est sous linfluence du courant sud quatorial qui arrive de lEst et apporte des eaux chaudes dont les tempratures en surface varient, suivant la priode de lanne, entre 21C et 27C. Lle prsente donc un contexte relativement favorable au dveloppement de systme corallien (Cazes-Duvat et Paskoff, 2004). Elle a un rgime climatique de type tropical tempr. Les tempratures de l'air oscillent entre 20 et 30C sur le littoral et les prcipitations entre plus de 10 m deau par an au Piton de la Fournaise et moins dun mtre sur le littoral ouest (http://www.mgm.fr). Elle est soumise linfluence des vents dalizs d'Est et du Sud-Est. Ces vents dterminent une cte au vent, lest, qui prsente une pluviomtrie trs importante, de nombreux apports terrignes limitant le dveloppement des coraux, et une cte sous le vent, sche, louest, protge des alizs grce aux reliefs de lle. En outre, deux saisons se dgagent : lt austral, saison chaude et humide, de Novembre Mai et lhiver austral, saison plus frache et sche, de Juin Octobre.12

Site de lInstitut de Physique du Globe de Paris 12

La temprature de leau de mer varie quant elle, entre 23,5C en Mai et 31,6C en Janvier. La situation ocanique de l'le dtermine galement un contexte margraphique favorable la prsence de rcifs coralliens avec de faible priode d'exondation13. Les mares sont en effet de type semidiurnes14 marnage faible : de 0,9 mtre 0,1 mtre (Dorseuil, 2003). Lle est galement expose trois types de houle : (i) les houles daliz du secteur dominant Sud-Est dune hauteur moyenne denviron 2 mtres sur la cte au vent, plus marques en saison frache quen saison chaude ; (ii) les houles australes dune hauteur moyenne de 3 4 mtres plus destructrices pour les rcifs coralliens en raison de leur amplitude ; (iii) les houles cycloniques les plus destructrices, elles peuvent atteindre des hauteurs comprises entre 9 et 11 mtres (Cazes-Duvat et Paskoff, 2004). Ces dernires sont lies, durant l't austral, linfluence des cellules de basse pression intertropicale qui amnent aussi la mousson du Nord-Ouest lorsque la cellule anticyclonique qui se positionne au sud des Mascareignes est absente. Ces cyclones occasionnels peuvent provoquer des vents de 120 250 km/h ainsi que de fortes prcipitations (www.meteo-reunion.com). 1.2.4. Spcificit des rcifs la Runion Le premier rcif n sur le sol volcanique de lIle de la Runion date de 8500 BP15, lorsque le niveau de la mer tait 20 mtres plus bas (Chamalaun et Mac Dougall, 1966). Aujourdhui, les rcifs coralliens restent trs localiss, louest de lle o ils sont labri des fortes pluies et des sdiments amens par les rivires des zones dans le vent (Turquet, 2003). Ils sont, pour la majorit, de type frangeant et constituent une ceinture discontinue dune longueur totale de 25 km, entre le Cap La Houssaye rpartis sur six communes (Figure n7). Ces formations coralliennes peuvent tre divises en quatre parties : Lunit de Saint-Gilles-La Saline : la plus grande (61 % du total), forme par les platesformes rcifales du Cap la Houssaye, Cap Homard, Cap Champagne, de Grand-Fond, de la Souris Chaude et du rcif frangeant de Saint-Gilles-La Saline. Lunit de Saint-Leu : (18.5 %) forme par les plates-formes rcifales de la Pointe des Chteaux, de la Chaloupe, de la Fontaine, de la Pointe au Sel et du rcif frangeant de SaintLeu ville. Le rcif frangeant de lEtang Sal : (6 %) Lunit de Saint-Pierre : (14.5 %) forme par les plates-formes rcifales de Grand Bois et de Grande Anse et des rcifs frangeants de Saint-Pierre et de Terre Sainte. Dautre part, 4 374 espces marines parmi les coraux, algues, mollusques et les vertbrs ont t recenses sur lle en 2005 (Bourmaud et al, 2005). Cela tmoigne du fort intrt cologique de La Runion.

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Priode o le rcif corallien merge de leau Il y a deux pleines mers et deux basses mers par jour 15 Before Present 13

Figure 7 - Le site dtude

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1.2.5. Description dun rcif frangeant Chacune de ses entits rcifales se divise en quatre zones gomorphologiques (Figure n8) : la pente externe, les platiers interne et externe exposs aux mares basses ainsi que la dpression darrirercif, de nature dtritique surtout, qui constitue la partie la plus profonde du corail (1 1,5 mtre) (Montaggioni et Faure, 1980).

Figure 8 - Typologie gomorphologique dun rcif frangeantSource : Projet Coraux des Mascareignes Programme ETIC. Conception : G. Faure, Y. Geynet, G. Pennober, B. Toujas

La dpression darrire-rcif est forme de sdiments meubles avec un gradient de sdiments dorigine terrigne mesure que lon se rapproche de la cte. Les formations coralliennes se rpartissent en pts coralliens. Il est galement possible dy trouver des dalles, correspondant des rcifs anciens (C. Conand, 2002). Les platiers externe et interne sont plus horizontaux, encore soumis un fort hydrodynamisme. Les coraux y sont florissants. La pente externe, elle, a une forte dclivit, elle est soumise un fort hydrodynamisme. Sa partie suprieure comporte une alternance dperons et de sillons couverts de blocs et dbris. Cest une zone riche en coraux et algues calcaires. Ces zones gomorphologiques montrent une progradation des rcifs coralliens vers le large. 1.2.6. Suivi et conservation A La Runion, la surveillance des rcifs coralliens a commenc aprs 1998 avec le GCRMN16, programme international qui agit au travers de points nodaux dans le suivi rgional. A lchelle nationale, lIFRECOR17 a t mise en place en 1999 comme composante de lICRI18 pour constituer des rseaux entre les DOM-TOM, la France ayant des rcifs coralliens dans les trois ocans. Au niveau rgional, deux programmes ont t mis en place : - le programme Environnement de la Commission de locan Indien : a permis de mettre en place le suivi rgional de ltat de sant des rcifs auxquels les diffrents pays participent - le programme CORDIO19, lanc en 1999 par lICRI pour tudier les impacts cologiques et socioconomiques du blanchissement corallien de 1998 : a permis llaboration dune base de donnes COREMO20 pour la saisie et lanalyse simplifie des donnes collectes. Actuellement, le programme rgional de recherche MASMA21 finance une tude intitule The Effects of Coral Bleaching on Coral Reef Fish, Fisheries, and Ecosystem Services in the Western16 17

Global Coral Reef Monitoring Network : http://www.gcrmn.org Initiative Franaise pour les Rcifs Coralliens : http://www.outre-mer.gouv.fr 18 International Coral Reef Initiative : http://www.icriforum.org 19 Coral reef Degradation in the Indian Ocean : http://www.cordio.org 20 Coral Reef Monitoring 21 Marine Science for Management : http://www.wiomsa.org 15

Indian Ocean dont l'objectif est d'valuer les effets du blanchissement dans l'ensemble de la sousrgion. Les rsultats de cette tude ne sont pas encore publis. A l'Ile de la Runion, les rcifs du Cap la Houssaye la Saline, en passant par lHermitage sont protgs par un arrt prfectoral depuis 1976. Les mesures rglementaires ne suffisant plus offrir les garanties de protection ncessaires au milieu lagonaire, un parc marin a t cre en 1997 pour permettre la mise en rserve naturelle des rcifs et la cration dune structure de gestion de laire protge. Par ailleurs, un projet de rserve naturelle marine devrait voir le jour en dcembre 2007. Plusieurs programmes de recherche ont t mis en oeuvre par l'ARVAM22 et le laboratoire ECOMAR23 afin de qualifier les diffrentes phases de blanchissement qui affectent les rcifs de l'le. Les mthodes de suivi sont diverses en fonction des chelles dtude, elles concernent notamment le travail sur le terrain ralis par bateau. Des biologistes y ont travaill ds les annes 1970 avec ltablissement de stations, de transects sur les zones rcifales de lle et de nombreuses tudes dimpacts. Il sagit en majorit dune approche ponctuelle grande chelle. Ds 1996, pour le compte de la DIREN24, une mthodologie de suivi des rcifs coralliens de La Runion a t mise au point par Quod, Conand et Chabanet. Lassociation Vie Ocane tudie galement, depuis 1994, lvolution du peuplement corallien sur un site de la pente externe, sur la base de photographies et quadrats. 1.2.7. Bilan des vnements de blanchissement corallien sur lle Les cosystmes rcifaux de La Runion sont tudis depuis 1967. Mais cest en 1983 que des chercheurs (Guillaume et al., 1983) ont rapport, pour la premire fois, un vnement de blanchissement important des coraux non quantifi, sur les platiers et pentes externes entre SaintGilles et La Saline (Quod et al., 1996). Lors de lENSO de 1998, les coraux de la Runion ont t relativement pargns, prsentant un blanchissement modr mais significatif (Quod, 1999), alors que dans la rgion occidentale de locan Indien les mortalits coralliennes, dj mentionnes, taient trs fortes en raison notamment du contexte hydrologique spcifique. Il semble aujourdhui que le phnomne de blanchissement soit devenu rcurrent. Il a t prsent en 2001 (Turquet et al., 2001a, 2001b et 2002), en 2003 avec une diminution de 41 % des coraux vivants (Turquet et al., 2003), en 2004 avec une diminution de 27 % alors que les algues prolifraient depuis 2003 (Nicet et Turquet, 2004), puis nouveau en 2005. Ces mortalits coralliennes ont t values par des approches naturalistes, notamment par les co-gardes du Parc Marin qui se rendent rgulirement sur le terrain pour analyser ltat de sant du rcif. 1.2.8. Lvnement de 2006 Cette anne lIle de la Runion, et contrairement aux autres annes, il ny a pas eu daugmentation de la temprature de leau de mer. Cela est assez exceptionnel et certainement d au cyclone Diwa qui a souffl sur lle la fin de Fvrier dernier, empchant par la mme occasion les masses deau chaudes au sud de locan Indien de remonter (Figure n9) (Faure, 2006). Celles-ci sont en effet lorigine de la hausse des tempratures de surface qui fragilise lcosystme corallien.

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Agence pour la Recherche et la Valorisation Marine Laboratoire dEcologie Marine de lUniversit de La Runion 24 Direction Rgionale de lEnvironnement 16

Figure 9 - Masse deau chaude (en orang) prsente en 1998 et en 2006Source : http://www.osdpd.noaa.gov/PSB/EPS/SST/climohot.html

Cette figure montre une circulation des masses deau diffrente en 1998, anne du fort pisode El Nio, o elles sont remontes, de lAustralie jusqu lAfrique du Sud entre Avril et Mai, encerclant totalement lIle de la Runion. Cette anne, ces masses deau, prsentes en Mars ne sont pas remontes, laissant les eaux de locan Indien plus froides que dhabitude et les rcifs coralliens labri dun blanchissement tendu. Pourtant, un vnement de blanchissement a t signal sur le rcif de Saint-Gilles, au niveau de la Ravine de lHermitage. Un phnomne de blanchissement cet endroit sexplique par le fait que les coraux napprcient pas les eaux douces apportes par la ravine qui charrie galement des matires en suspension empchant la survie des coraux. Il y a donc des accumulations sdimentaires et un phnomne de dessalure avec la percolation25 des eaux souterraines, ceci galement hors de la saison des pluies. Dnormes quantits deau transitent ainsi chaque jour dans la passe, lieu dchange entre le rcif et locan, entranant une vidange active des masses deau. Le courant y est plus ou moins fort suivant que le vent renforce ou contrarie la mare. Ainsi la salinit en bas de plage est en moyenne de 34 ce qui est infrieur la salinit des eaux du large. Le platier externe est de faible profondeur avec une majorit dAcropora de forme massive en raison de lhydrodynamisme important. Le platier interne accueille des colonies dAcropora branchus alors que lon trouve des Montipora et Millepora dans la dpression darrire-rcif qui peuvent stendre jusquau rivage (Naim et Cuet, 1989). Dautre part, cette zone est beaucoup plus urbanise que la partie nord avec de nombreux restaurants et htels de plages (Figure n10). Cest cet vnement que nous avons tudi en proposant une mthodologie base sur le traitement de prises de vue dULM26 pour la cartographie du blanchissement grande chelle sur le rcif de lIle de la Runion.

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Infiltration des eaux dans un milieu (sdiment par exemple) dans lequel il existe des vides Ultra-lger motoris 17

Figure 10 - Prsentation du site dtude

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2. METHODOLOGIE DE CARTOGRAPHIE DU BLANCHISSEMENT CORALLIEN

La plupart des rcifs coralliens se rencontrent dans des eaux claires et peu profondes, ce qui les rend aisment visibles lorsquon les observe au-dessus de la surface des ocans. Lutilisation de la tldtection sest donc rapidement impose pour la cartographie de ce type de structures (Hopley 1978, Andrfout 1998, Yamano et Tamura, 2003). Rappelons que le terme de tldtection regroupe lensemble des procds et techniques qui permettent d'acqurir distance des informations sur les objets terrestres, en utilisant les proprits des ondes lectromagntiques mises ou rflchies par ces objets. Elle permet en outre dtablir un suivi de ltat de sant du rcif travers le blanchissement corallien, un des principaux moyens de dterminer l'tat du corail selon Strong et al. (1997). Les images les plus utilises pour tudier ces rcifs coralliens dans le monde sont celles des satellites Landsat TM27 et SPOT28 en raison de leur rsolution spatiale (respectivement 30 15 m et 20 5 m), de leur disponibilit et de leurs capteurs multi spectraux : spectre dacquisition compris dans le visible (canaux rouge, vert et surtout bleu qui pntre bien dans leau), le proche infra-rouge (PIR), le moyen infra-rouge (MIR) et linfra-rouge thermique (IRT). Plusieurs tudes (Andrfout 1998, Andrfout et al., 2002, Yamano et Tamura, 2003) ont nanmoins montr par la suite quil tait difficile pour ces capteurs satellites de dtecter le blanchissement sur une couverture corallienne peu tendue de type plate-forme rcifale et rcif frangeant comme La Runion. Ceci pour trois raisons : (i) la faible adquation entre la rsolution spatiale des objets dtecter et la taille des pixels de ces images (ii) les difficults dacqurir des images en zone tropicale en raison de la couverture nuageuse : faible ractivit de loutil satellital conditionn par son orbite initiale (iii) la courte priode de dtection du phnomne : les coraux blanchis sont coloniss par des algues bleues-vertes marron en quelques semaines (Brown, 1987), ce qui les rend indissociables des autres entits rcifales. Lacquisition de photographies ariennes verticales a donc t largement utilise (Hopley, 1978) bien que leur orthorectification pose des problmes de temps et de moyens (pose de marques au sol). Cette acquisition peut tre cible dans le temps et dans lespace, surtout depuis le dveloppement des plates-formes aroportes (drones29, hlicoptres, ULM). Cependant, ces photographies ariennes ne permettent pas une acquisition dans les mmes longueurs dondes que pour les images satellites, leur rsolution spectrale est donc moins bonne. Nanmoins des techniques de classification comme celle propose par le logiciel eCognition devraient nous permettre de discriminer les entits rcifales. A partir de ces constats, nous proposons de tester une chane de traitement visant extraire des objets de type coraux blanchis partir de prises de vue ariennes (PVA) acquises par ULM (Annexe n1). Cette plate-forme a t choisie pour son faible cot, sa disponibilit et la possibilit de choisir aisment la rsolution spatiale des images. Deux dmarches possibles pour cette extraction sont ressorties de la rflexion engage et des recherches bibliographiques (Figure n11) : - une classification de limage - une analyse diachronique La mthodologie teste tant nouvelle, nous ne possdions pas de donnes historiques acquises avec le mme matriel et dans les mmes conditions. Cest pourquoi seule la premire dmarche propose a t mise en uvre.

Land Satellite Thematic Mapper Satellite Pour lObservation de la Terre 29 Aronef inhabit, pilot distance, semi-autonome ou autonome, susceptible demporter diffrentes charges utiles le rendant capable deffectuer des tches spcifiques pendant une dure de vol pouvant varier en fonction de ses capacits.28

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19

Figure 11 - Mthode de dtection du blanchissement corallien20

2.1. Matriel 2.1.1 Donnes de rfrence existantes Pour cette premire tude mthodologique sur la cartographie du blanchissement corallien partir de PVA-ULM, nous avons utilis des donnes de rfrence ncessaires au gorfrencement et la cration dortho-images. Lacquisition de donnes historiques a permis la comparaison dimages multi-temporelles permettant une valuation plus prcise des limites de dtection pour les coraux blanchis. Lutilisation de lensemble de ces donnes de rfrences existantes a permis de constituer un jeu de donnes permettant de garantir cette tude : - BD ORTHO 1 m de rsolution, datant de 1997 dans le systme de projection Piton des Neiges, Gauss-Laborde-Runion. Disponible en format .ecw et en .tif avec entte IGN gographique en .tfw. Permet de raliser une tude diachronique - BD TOPO datant de 2003 avec notamment la couche Laisse (trait de cte) en format shape, dans le systme de projection Piton des Neiges, Gauss-Laborde-Runion, 1992. BD ORTHO 10 cm de rsolution acquise en avril 2003 (Etude CAREX30-ARVAM) dans le systme de projection Piton des Neiges, Gauss-Laborde-Runion, 1992. Disponible en format .tif avec entte gographique .tfw. Sert de rfrentiel cartographique et permet galement de raliser une tude diachronique. SIG ralis avec le logiciel Mapinfo 7.5, dans le systme de projection Piton des Neiges, Gauss-Laborde-Runion, 1992. Nous avons transform ces donnes en format shape pour les intgrer dans le logiciel ArcGis9. Les couches dinformations utilises concernent le trait de cte, le rseau hydrologique, les units rcifales, les zones touristiques, les zones de pollution.

APMR

-

Ces deux BD TOPO coexistent dans deux systmes godsiques diffrents : le Piton des Neiges Gauss-Laborde-Runion ainsi quun autre systme godsique et planimtrique (Rseau Godsique de la Runion 1992, systme de projection UTM 40 Sud), compatible avec les rfrences internationales, depuis le 26 dcembre 2000 (dcret n2000-1276) (Tableau n1).

Tableau 1 - Systmes de coordonnes la Runion Nanmoins, nous avons travaill avec lancien systme de coordonnes afin de rester compatible avec le SIG de lAPMR. Lobjectif de ltude tant galement de le mettre jour, sur le thme du blanchissement. 2.1.2. Les moyens dacquisition disponibles Un ULM biplace de type Skyranger (Annexe n2) a servi lacquisition des PVA. Il est quip dun GPS31, dun altimtre, ainsi que dun appareil photographique numrique de type Canon-EOSLeica, plac dans une ouverture sur le plancher de lappareil, afin de prendre des clichs la verticale. Rappelons quune photographie verticale correspond, selon Rey (1957), toute photographie pour laquelle laxe optique de lappareil fait avec la verticale un angle infrieur 3.30 31

Bureau d'tudes spcialis dans l'amnagement et l'ingnierie de l'environnement Global Positionning System 21

Le capteur de lappareil photographique est un capteur grand angle avec une focale courte (18,90 mm) permettant de prendre une seule photo de la zone cartographier pour cette tude. Ce capteur permet en outre dacqurir des images sur les trois canaux RVB (rouge, vert, bleu) contenus dans le spectre du visible.

2.2. Suivi du blanchissement corallien la Runion 2.2.1. Reprage des zones de blanchissement Signalement Un rseau dalerte informel sur le blanchissement sest constitu avec de nombreux acteurs locaux tels que le laboratoire ECOMAR32, lARVAM et lAPMR33 qui effectuent des missions de terrain rgulirement. A partir de la bibliographie, les zones rcifales soumises un blanchissement quasi systmatique ont pu tre connues : la partie nord de Saint-Leu, le platier de Saint-Gilles ainsi que celui de Saint-Pierre (Guillaume et al., 2005). Ce sont des observations ponctuelles, le plus souvent de terrain, lies dautres programmes de recherche. Elles sont accompagnes, parfois, des fins dillustration, de prises de vues ariennes obliques. Pr-reprage A partir de la signalisation de premiers pisodes de blanchissement, un survol en ULM a t effectu le 29 mars 2006 de la Pointe au Sel au Cap La Houssaye, soit 25 km de linaire ctier (Figure n12) avec pour objectif de cibler les zones dacquisition dimages afin de minimiser les cots et les temps de traitement. Cette mission a permis le reprage dune unique zone blanchie au niveau du dbouch de la Ravine de lHermitage, sur la commune de Saint-Gilles (Figure n12). Dans le mme temps, une phase de reconnaissance sur le terrain sest rapidement mise en place. Elle a permis, dune part, de confirmer la prsence du blanchissement cet endroit, et dautre part, didentifier et de caractriser les diffrents tats de surface de la zone accessible en PMT34 pour valuer les confusions possibles entre les diffrentes entits rcifales (Annexe n3).

Figure 12 - Zone survole en ULM32 33

Laboratoire dEcologie Marine de La Runion Association Parc Marin de La Runion 34 Palme, masque, tuba 22

2.2.2. Acquisition des PVA-ULM Les coordonnes cartographiques35 de la zone blanchie ont t communiques au gomtre-expert (bureau dtude GUID Ocan Indien), charg de lacquisition des prises de vues. Conditions de la mission ULM Le gomtre a ralis une mission dacquisition en ULM le 14 avril 2006. Les clichs ont t pris 7h00 du matin lorsque le soleil ntait pas trop haut pour minimiser la rflexion spculaire, mais suffisant pour clairer les fonds (Fourgassie, 1989) et mare basse (hauteur deau 0.3 m, Annexe n4), ce qui garantit une bonne visibilit du fond. Lavion tait stable et les conditions mtorologiques optimales avec un ciel dgag, un vent faible et une mer calme. Les images livres Le gomtre-expert a livr quinze PVA en format .tif du rcif de Saint-Gilles ainsi que huit, en format .tif galement du rcif de Saint-Leu, pour une zone couvrant chaque fois 600x400 mtres. Aucun blanchissement nayant t repr sur ces dernires, nous ne les avons pas utilises. Dans les quinze PVA de la zone de blanchissement situe la Ravine de lHermitage, nous en avons choisi une 12 cm et une autre 18 cm de rsolution o : - la zone blanchie se situe le plus prs du nadir afin de minimiser les distorsions - La rflexion spculaire est la moins importante

2.3. Prtraitement des prises de vue ULM La production de donnes intgrables dans un SIG ncessite la cration dortho-images. Les dformations des PVA lies linstabilit de lULM, linclinaison de laxe des prises de vue et au relief doivent tre prises en compte. Ces PVA doivent ensuite tre gorfrences dans un systme de rfrence. Pour ce faire, deux logiciels ont t tests : - un logiciel de traitement dimage classique : GEOimage - un logiciel de photogrammetrie : Leica Photogrammetry Suite 9.0 Si ces deux logiciels se basent sur lacquisition de points damers pour le calcul final dun modle dorthorectification, ils nintgrent pas en revanche le mme nombre de paramtres. Ceux-ci sont plus ou moins complexes et adapts aux spcificits des photographies ariennes. Cette double approche a permis dvaluer le logiciel le plus apte raliser ce type de traitement ainsi que la rsolution dimage la plus adapte ce type dtude. Ce prtraitement a en effet un rle trs important car le degr de fiabilit dune information gomtrique dpend de la prcision de son positionnement relatif un rfrentiel donn. Notons que nous navons pas utilis de modle numrique de terrain (MNT) car il nen existe pas daussi prcis que les images acquises. En effet, seuls sont disponibles actuellement le MNT de lIGN avec des courbes de niveau tous les 25 m et le MNT de lAPMR acquis par le cabinet Talibart de gomtre-expert avec un point tous les 50 m sur la plage et le rcif. Par ailleurs la zone dtude se situe sur une surface plane dont la profondeur nexcde pas 1 1,5 mtre (Bonnat, 1995). 2.3.1 Choix de la mthode dorthorectification Le procd d'ortho-rectification a t ralis partir d'une image de rfrence, et non de repres au sol. Ce choix a t dict par : - la ncessit de produire une mthode oprationnelle rapide et peu coteuseElles ont t extraites partir du SIG de lAPMR et transformes dans le nouveau systme de coordonnes avec Circ2000 (Annexe) 2335

- la ncessit de ne pas dgrader les structures rcifales en les pitinant. Le rfrentiel gographique utilis est la BD ORTHO de lAPMR dune part car elle a une rsolution spatiale fine (10 cm) qui se rapproche de celle des PVA, permettant une meilleure prcision des points damer et dautre part, car elle a t acquise dans le systme de coordonnes Piton des Neiges Gauss Laborde Runion, ce qui permet de rester compatible avec le SIG de lAPMR. 2.3.2. Gorfrencement et orthorectification avec un logiciel de traitement dimage Pour la localisation des points dappui sur limage un minimum de quinze points est ncessaire en slectionnant les plus prcis (selon lcart entre limage de rfrence et limage rectifier) et en conservant une rpartition homogne sur limage. Il est prfrable de raliser ce traitement sur le canal rouge o les entits qui ne sont ni de leau, ni de la vgtation se distinguent plus facilement. On applique ensuite un modle arien de dformation prenant en compte tous les paramtres de prtraitement inhrents au vol de lavion ou la prise de vue arienne : - les coordonnes du centre de limage en pixels (ce paramtre permet de corriger la structure de limage donnant un premier modle de transformation) - la focale de lappareil - laltitude moyenne du vol Notons que nous avons choisi dappliquer cette correction altitude constante (0 mtre) en raison du faible dnivel sur la zone rcifale. Il prend galement en compte lerreur de ces paramtres ainsi que des paramtres ajustables lis au vol de lavion (roulis, tangage, lacet et altitude) ou limage elle-mme (coordonnes cartographiques du centre et altitude de ce point). Le rsultat de ce calcul donne des informations sur les coordonnes initiales et celles calcules par le modle, les diffrences en X et en Y ainsi que la distance entre le point et son image. Il donne galement des informations sur la qualit des points en regardant la moyenne des carts (ou Root Mean Square) et des carts-types pour chaque point damer slectionns et au total (Annexes n11 et 12). Le modle choisi est celui dont les points damer ont le plus petit cart la moyenne (RMS dans lidal infrieure 1), pouvant alors tre appliqu la PVA. 2.3.3. Gorfrencement et orthorectification avec un logiciel de photogrammtrie Dans ce logiciel, les informations prises en compte pour la rectification de la PVA sont plus nombreuses : - le type dappareil photographique et son capteur associ - la focale de lappareil - les paramtres de dformation gomtrique due lobjectif de lappareil photographique - laltitude moyenne du vol - les informations gomtriques entre limage rectifie et celle de rfrence (avec la prise de GCP36). Notons quil est ncessaire de prendre la fois des GCP, qui sont des points graphiques issus de lortho-image de rfrence, et des tie point, qui sont des points de liaison qui permettent daffiner le calcul darotriangulation et de faire converger limage pour la rapprocher de la ralit. Ces points doivent tre rpartis de la manire la plus homogne possible. Plus il y a de points, plus larotriangulation saffine. Les meilleurs sont gards pour une RMS qui doit tre, selon Ducandas (2006), infrieure 0.5. Tous ces paramtres permettent deffectuer le calcul de larotriangulation. Celui-ci consiste, partir des nombreux paramtres renseigns, de faire converger limage en dterminant, pour la PVA, la position exacte de la camra et langle de prise de vue au moment de la prise de vue

Ground Control Point, point dappui utilis pour effectuer des traitements permettant de corriger les dfauts gomtriques des images 24

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arienne. A l'aide de cette position, il est ensuite possible de dterminer son orientation et de lire correctement ces coordonnes indiques dans les modles (http://www.ngi.be/).

2.4. Extraction de linformation thmatique Sur les quatre images orthorectifies, nous avons exclu celles 18 cm de rsolution o une analyse visuelle a montr que le blanchissement tait trop peu visible. Puis sur les deux PVA 12 cm de rsolution, nous avons retenu celle o les distorsions de calage taient les moins importantes. Une dmarche a ensuite t dveloppe, pour discriminer les entits rcifales et notamment le blanchissement sur la PVA choisie, par la classification de limage. Les conditions dextraction automatique dinformations dune image THRS sont lobjet de nombreuses publications. Pour les rsumer, nous pouvons retenir que les mthodes dextraction automatique par classification base sur la seule rflectance des pixels ne sont pas adaptes. En effet laffinement de la rsolution spatiale des images fait ressortir lhtrognit des objets. Ceux-ci se dcrivent alors la fois par leur signature spectrale et leur relation topologique aux autres objets. Ainsi, pour les entits rcifales, qui sont des objets trs htrognes, de nature et limites imprcises, le travail est complexe. Cest pourquoi nous avons utilis la classification-objet, propose par eCognition. La PVA a t segmente puis classe suivant les techniques de la logique floue, base sur les fonctions dappartenance ainsi que sur lanalyse par plus proches voisins afin dobtenir la zone relle de blanchissement. Cette approche, dveloppe pour les donnes forte texture telles que limagerie radar ou haute rsolution, permet damliorer les traitements statistiques et structurels traditionnels (Loubersac, 2000). 2.4.1. Cration dun masque de la partie terrestre Des confusions apparaissent avec les formations terrestres trs htrognes cette chelle : les toits de tle, les murs des maisons notamment sont aussi rflectants que le sable ou les coraux blanchis. Nous avons donc cre un masque de la partie merge sur la PVA orthorectifie afin de ne conserver que la partie marine de limage ainsi que la plage qui nous intressent pour cette tude. Pour ce faire, nous avons utilis le trait de cte de la BD Topo de lIGN que nous avons affin en relocalisant certains points afin dtre en cohrence scalaire avec les images acquises. 2.4.2. Classification de limage Pour mettre en uvre cette dmarche nous avons utilis le logiciel eCognition bas sur un concept nouveau : linformation smantique, ncessaire linterprtation dune image, nest pas reprsente dans des pixels isols mais dans des objets possdant une signification thmatique ainsi que dans leurs relations mutuelles (Oruc, Marangoz, Buyuksalish, 2004). Ces objets naissent dune segmentation dimage qui est dfinie par Darwish, Leukbert et Reinhard (2003) comme La recherche de rgions homognes au sein dune image et ensuite la classification de ces rgions . Celle-ci doit tre effectue en adquation avec la rsolution des objets et suivant les classes qui veulent tre distingues (Oruc, Marangoz, Buyuksalih, 2004), afin dobtenir une discrtisation de linformation pertinente. La PVA a donc t segmente selon diffrents niveaux : pour discriminer le rcif, nous avons choisi un niveau de segmentation plus grossier (paramtre dchelle 100) que pour discriminer le blanchissement par exemple (paramtre dchelle 10). En effet ce dernier est reprsent par quelques centaines de pixels sur limage et est donc facilement agrg avec dautres objets ds que le paramtre dchelle est trop grand. En ce qui concerne les paramtres dhomognit, il est prfrable, pour lobjet blanchissement, de donner plus de poids sa signature spectrale qu sa forme (sa couleur blanche est en effet dtectable aisment sur les trois canaux du visible), de mme25

qu son mouss plus qu sa compacit (lobjet blanchissement ayant des bordures plus lisses que compactes). Ces objets cres sont ensuite classs selon une logique floue qui se fonde sur des fonctions statistiques dappartenance : les objets vont tre reconnus par leur couleur, dtection de leurs contours, par seuillage, ou par la reconnaissance de rgions homognes, ainsi que sur la classification par plus proches voisins : les objets sont associs de part leur forme, texture et relation aux autres objets. Cela permet d'tudier des objets dont la nature et les limites sont imprcises, comme cest le cas pour les milieux coralliens (Loubersac et al., 1990). Nous avons tout dabord class les objets vidents ou de dimension importante dans limage pour ensuite tudier des objets graduellement plus fins ou complexes. Les niveaux de classification doivent donc correspondre aux niveaux de segmentation. Cette approche a lavantage de suivre un processus de logique visuelle naturel. Notons que chacun des canaux ou bandes spectrales a un intrt thmatique (Figure n13).100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Bleu Canaux Vert Rouge Dferlante, sable, corail blanchi Platier rcifal Passe et zone bioconstruite Algueraies, herbiers Ocan Rflectance (%)

Figure 13 - Analyse des comportements spectraux dentits diverses dans le visibleSource : Loubersac et al., 1998 et 2000, Hochberg et Atinkson, 2000

Par ailleurs, il est important de noter que le rcif corallien est un milieu immerg et que, par consquent, le signal rflchi par les objets du fond est absorb par leau au cours de son trajet vers la surface. En tenant compte de ces critres, nous avons analys au pralable chaque objet cartographier : sa nature, sa couleur, son contexte, son voisinage, sa gomtrie. Chaque entit a ainsi t discrimine comme suit :

Tableau 2 - Attributs et courbes dappartenance attribus aux objets26

Figure 14 - Reprsentation graphique du phnomne dabsorption lumineuse suivant les longueurs dondes de celle-ci et la profondeur de leau Pour ces entits, nous navons pas utilis dattributs sur le voisinage des objets, ceux-l sont en effet intressants utiliser lorsque le paysage est trs structur (Oruc et al., 2004). Ce qui nest pas le cas ici. Nous leur avons en revanche appliqu la mthode de classification par plus proches voisins pour les trois canaux de la fonction Mean, ainsi que pour la fonction Brightness et Max. Diff. Elle ncessite la prise dchantillons et permet au logiciel daffiner la classification en choisissant la fonction la plus discriminante pour chaque objet. Pour les objets dferlante et zone blanchie , la classification est plus complexe : - Dferlante : Elle se confond avec le sable du fait de sa rponse spectrale galement trs rflectante. Il a cependant t possible de saffranchir de ses limites en utilisant un attribut bas sur la position gographique de lobjet. En effet, ces deux entits se situent chacune une extrmit du rcif : la plage ct terre et le front ct mer, et sont donc facilement distinguables spatialement. Ainsi nous avons utilis la fonction Brightness exactement comprise dans lintervalle 200-255. Puis lattribut X center , exactement compris dans lintervalle 0 3000. Cela a permis de ne discriminer que la partie gauche de limage o se trouve la dferlante. - Zone blanchie (Annexe n4) : Compte tenu de la trs faible prsence du blanchissement, reprsent par une centaine de pixels seulement alors que limage fait 6 484 par 4 822 pixels soit 31 265 848 pixels au total, il nous a t impossible de discriminer cette classe. Une confusion spectrale apparat en effet facilement entre le corail blanchi et le sable, issu des dbris coralliens, les pousses des constructions coralliennes jeunes, de mme que les phnomnes lis la prsence deau : dferlement sur la pente externe et rflexion spculaire. Nous avons donc essay de coupler la discrimination spectrale la discrimination spatiale en tudiant la forme et lorganisation des lments de lobjet qui sont rvlateurs de son identit au mme titre que sa signature spectrale. Cela na pas t suffisant pour extraire cette zone blanchie, classe automatiquement comme tant du sable. Ainsi, pour lextraire malgr cela, nous avons slectionn les objets blanchis, qui ressortent bien sur la PVA aprs la segmentation de limage, et nous les avons rattribu manuellement la classe Coraux blanchis . Cette mme classification a t ralise sur une orthophotographie de lAPMR, date davril 2003, o lon voit un vnement de blanchissement mineur sur la zone dEtang Sal (vnement confirm par lARVAM). Ce phnomne, trop faible, na pas permis de donner de rsultats intressants exploiter.

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3. RESULTATS ET DISCUSSION

La mthodologie dcrite, nous pouvons prsenter, analyser et discuter les rsultats de cette tude. Rappelons que les rsultats attendus taient de deux ordres : - La production dimages orthorectifies, en milieu marin - La dfinition d'une chane de traitement des PVA-ULM permettant lextraction automatique dinformations spatiales sur le blanchissement

3.1 Cration dimages orthorectifies en milieu marin Afin d'valuer la qualit et la pertinence de cette orthorectification ralise sur la PVA choisie 12 et 18 cm de rsolution, nous proposons une mthode simple mise en oeuvre sous ArcGis : laffichage de canaux de diffrentes images lcran reprsentant des secteurs identiques. Ceci permet de saffranchir des problmes de rsolution des images et de leurs extensions, en jouant sur la transparence des couches d'information. Les canaux sont alors considrs comme tant des couches raster, ce qui permet de faire apparatre les dcalages (Figures n15 et 16). 3.1.1. Rsultats de lorthorectification Le modle d'ortho-rectification tant bas sur des points d'amers irrgulirement distribus sur l'image, nous notons tout d'abord une distribution irrgulire dans l'espace des erreurs. Afin de mesurer cette distorsion de calage, nous prenons cinq points d'appuis, diffrents des points d'amers utiliss pour l'orthorectification. Ces points sont dans la mesure du possible bien distribus sur l'ensemble de limage. Le produit de leur cart en X et Y par rapport aux coordonnes de rfrences est renseign dans la table attributaire de chaque point et sert raliser une analyse par cercles proportionnels base sur le rayon du cercle (Figures n15 et 16).

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Nous notons tout dabord une diffrence entre limage orthorectifie 12 cm et celle 18 cm. Les carts sont en effet proportionnellement plus importants pour cette dernire et sont certainement dus la diffrence dchelle avec limage de rfrence qui est 10 cm de rsolution. Les carts diffrent galement suivant le type de logiciel utilis.

Tableau 3 - RMS des PVA suivant les logiciels utiliss Pour les points communs chaque image, nous notons un cart proportionnellement plus important au fur et mesure que lon sloigne des alentours du centre de limage. Les distorsions de cette dernire augmentent logiquement en partant de ce point, jusqu tre totalement floue sur les bords.Figure 15 - Dcalages entre les images avec le logiciel de traitement dimages tldtectes

Ainsi, nous avons mesur les carts sous ArcGis, pour le point situ au centre de limage et le point qui a proportionnellement lcart le plus important sur la PVA rectifie avec le logiciel de traitement dimage tldtecte.

Tableau 4 - Ecarts (en m) calculs sur les PVA Pour la PVA rectifie avec le logiciel de photogrammtrie, les rsultats sont beaucoup plus satisfaisants mme sils mriteraient dtre encore amliors. Notons que la qualit de limage de rfrence peut tre responsable de ces distorsions de calage.Figure 16 - Dcalages entre les images avec le logiciel de photogrammtrie

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3.1.2. Analyse des carts Il existe un biais entre les deux dmarches dorthorectification, la moyenne des carts et les carts mesurs en mtres tant plus importants sur les PVA orthorectifies avec le logiciel de traitement dimage que sur celles orthorectifies avec le logiciel de photogrammtrie. Ces carts sont trop importants, car lorsque nous travaillons sur des images dune rsolution 12 et 18 cm, nous ne pouvons, selon Ducandas (2006), nous satisfaire dortho-images ayant daussi grosses distorsions de calage. Remarquons que la PVA 18 cm orthorectifie selon le modle de larotriangulation a une RMS plus faible que celle 12 cm mais que ces carts en mtre sont, paradoxalement, plus importants. Cela sexplique par le fait que le modle de rectification constitu nest valable que pour les GCP choisis. En-dehors de ces points, si les carts sont levs cest que le modle nest pas fiable. Le calage reste ainsi subjectif et peut tre amlior. Il a t rendu difficile par le fait que nous sommes en milieu marin, il tait donc compliqu de trouver des points de repre parmi les rcifs coralliens, la plage et lembouchure de la ravine, le dferlement des vagues, la rflexion spculaire ainsi que de les rpartir de manire homogne. Par ailleurs, le flou sur les bords de la PVA ainsi que la vgtation sur la partie littorale ont limit la prise de points damers mergs. Dautre part, ce traitement tant ralis sur des PVA-ULM dune rsolution 12 et 18 cm avec une orthophotographie de rfrence 10 cm de rsolution, des difficults sont rapidement apparues pour localiser des points damer prcis. Dune part parce que ce milieu marin est dynamique, et dautre part car il y a un cart temporel de trois ans entre les deux images. Enfin, nous navons pas trouv dans la bibliographie de mthode reconnue pour lanalyse des carts. Nous en avons donc ralis une, sous ArcGis, permettant de visualiser gographiquement les carts par une analyse par symboles proportionnels bass sur le rayon du cercle. Seuls cinq points bien rpartis sur limage sont pris en compte et des carts plus ou moins importants peuvent galement apparatre entre ces points. Nous pouvons nanmoins retenir que le rsultat de lorthorectification de la PVA 12 cm par le logiciel de photogrammtrie, bas sur le modle darotriangulation, correspond ce que nous voulons obtenir savoir une ortho-image fiable et robuste (Tableaux n 3 et 4). Cest donc celle que nous avons utilise pour ltape de classification.

3.2. Conditions et rsultats dextraction de linformation thmatique 3.2.1. Le masque terrestre Nous avons montr quil tait ncessaire de raliser un masque gographique afin de centrer ltude sur les lments pertinents. Le fait denlever la partie terrestre permet de limiter les confusions entre les objets. Lobjectif tait daboutir une amlioration de contrastes. 3.2.2. Extraction de lobjet blanchi Les rsultats de la classification-objet ralise sont cohrents (Figure n17). Les classes correspondent la ralit du terrain et les units gomorphologiques se distinguent bien : le sable et la zone bioconstruite reprsentent la dpression darrire-rcif, le platier rcifal et les algueraies et herbiers reprsentent le rcif corallien, reste locan et les dferlantes.

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Cette classification hirarchique montre un premier niveau o les classes Platier rcifal et Ocan correspondent la ralit. Puis apparaissent la classe Dferlante et Sable . Pour cette dernire, tous les objets correspondants du sable nont pas t discrimins, certains objets apparaissant plus sombres du fait de lombre des filaos bordant la plage. Ils ont t classs comme faisant partie du Platier rcifal . La passe apparat bien entre la plage et locan, la zone bioconstruite entre le platier et la plage et les algueraies et herbiers sur le platier rcifal notamment. Les tches vertes qui apparaissent sur la plage font partie des pixels mal classs.

Figure 17 - Classification-objet de la PVA orthorectifieSource : PVA-ULM 2006 orthorectifie

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Afin dvaluer la prcision de la classification ralise, une matrice de confusion a t cre sous eCognition (Tableau n5). Pour la gnrer, linformation thmatique a t extraite partir de parcelles dentranement dfinies par photo-interprtation et couvrant la mme superficie sur lorthophotographie de rfrence (PVA 12 cm de rsolution orthorectifie) et la carte drive de la classification de limage (carte classe). Une dizaine de parcelles dentranement ont t prises par classe ce qui permet dafficher les statistiques et notamment le nombre de pixels errons parmi les classes diverses.

Tableau 5 - Matrice de confusion de la classification de la PVA-ULM du 14 avril 2006 Le tableau rsultant confronte les classes obtenues, en colonnes, avec les classes dsires, en lignes. Sur la diagonale, nous trouvons donc les valeurs bien classes et hors de la diagonale, les lments mal classs : Lindicateur Prcision utilisateur se comprend de la faon suivante : pour 129 053 pixels de platier rcifal identifis sur le terrain, 114 861 ont bien t classs en platier rcifal, 6 924 ont t classs en algueraies et herbiers, 4 545 en dferlante et 2 903 en sable. On a donc 114 861 pixels bien classs sur 129 053 soit une prcision utilisateur de 89 %. Lindicateur Prcision ralisateur se comprend, lui, de cette faon : pour 126 834 pixels de platier rcifal sur la carte rsultante du traitement, 114 861 correspondent bien au platier rcifal sur le terrain. On a donc une prcision ralisateur de 91 %. La prcision totale, de 79.02 %, nest pas intressante analyser puisquil existe des confusions entre les classes comme le sable ou la dferlante qui entranent de mauvais rsultats de classification globale. Il est donc plus intressant de regarder les rsultats de la classification par classe thmatique, notamment pour la classe platier rcifal dont les rsultats sont assez satisfaisants. En effet, si lon arrive classer le platier rcifal, cela donne dj un indice de la distribution possible du blanchissement puisque celui-ci aura forcment lieu sur ce platier. La prcision obtenue pour les coraux blanchis est elle logiquement de 100 % puisque la classification a t ralise manuellement par photo-interprtation de lorthophotographie. Les traitements que nous avons raliss montrent cependant quil doit tre possible de discriminer toutes les entits rcifales, blanchissement inclus. Ici, nous avons pu simplement dfinir les attributs et fonctions dappartenance quil serait intressant dappliquer cet objet (Annexe n4). Sa forme, sa texture, sa couleur, sa distribution spatiale et ses relations de voisinage servent en effet de guide pour sa classification. La classification par plus proches voisins avec la slection dchantillons doit galement tre utilise sur les paramtres choisis (couleur, texture, bordure). Le choix des mthodes de classification savre ainsi trs dpendant des images utilises et du thme dtude (Burnett et al., 2003).

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3.3. Discussion 3.3.1. Apport de la mthodologie propose Malgr un temps de traitement plus long quavec les images satellites, qui ne ncessitent pas dorthorectification, lacquisition de PVA-ULM THRS offre un avantage non ngligeable dans le cadre dun suivi, par sa capacit acqurir des donnes sur de plus grandes zones dans un plus court laps de temps et pour un moindre cot. La mthodologie de cartographie mise en uvre partir de celles-ci a permis de rsoudre certains problmes prsents dj il y a une dizaine danne (Green et al., 1996) : Les perturbations atmosphriques, souvent problmatiques en zone tropicale, avec des prises de vue dULM une faible altitude Linfluence de la mare, puisque que lutilisation de PVA-ULM permet de choisir le moment de la prise de vue au contraire des images satellites Lcart de temps entre lacquisition de limage et la phase de vrit-terrain, puisque avec les PVA-ULM, le rendu photographique est rapide. La haute rsolution spatiale obtenue est ncessaire pour tudier un rcif frangeant peu tendu comme La Runion. Elle peut tre adapte au phnomne cartographier puisque laltitude de vol nest pas fige. Le domaine spectral est en revanche compris uniquement dans les canaux du bleu, vert et rouge soit les longueurs donde du visible or il aurait t intressant de travailler galement partir dimages satellites qui ont un domaine spectral plus tendu avec notamment le canal du PIR. Cela aurait permis la cration de no-canaux, notamment pour un indice de brillance capable de discriminer les objets trs rflectants. Lorthorectification des PVA-ULM a montr quil existait un biais entre les deux approches proposes. Toutefois les deux jeux de donnes montrent une tendance gnrale avec une augmentation proportionnelle des carts en partant du centre jusquaux bords de limage. Les rsultats de lorthorectification restent nanmoins satisfaisants car, tant dans un milieu immerg, les points de contrle parfaitement localiss pour mettre limage en conformit gographique sont difficiles obtenir, ce qui entrane parfois des erreurs dans la localisation des pixels. De plus ce milieu est dynamique avec la prsence du delta lembouchure de la Ravine de lHermitage, les dferlantes sur la pente externe du rcif et le rcif qui volue. Le modle darotriangulation issu de la photogrammtrie est le plus appropri ltude. Les rsultats de lorthorectification sont en outre meilleurs avec cette technique, de mme quils sont meilleurs avec la prise de vue 12 cm de rsolution. Les objets apparaissant cette rsolution sont en effet similaires ceux apparaissant 10 cm de rsolution (image de rfrence), ce qui nest pas le cas pour la PVA 18 cm de rsolution. La cration dune orthophotographie en milieu littoral partir dune orthophotographie de rfrence plutt que de repres GPS pris sur le terrain est donc possible. En ce qui concerne la classification de limage, les rsultats sont globalement satisfaisants. Les complications de traitement pour cette image sont en effet importantes et listes ci-dessous : Le sable, plus rflectant que le corail sain, peut tre interprt comme tant du corail blanchi (Yamano et Tamura, 2003). Cela amne une incertitude. Lhtrognit des substrats complique la classification La prsence de trois milieux (air, eau et terre), par lesquels la lumire doit passer ou tre rflchie, modifie la signature spectrale des objets La rsolution spectrale est faible avec seulement trois canaux (RVB) Le faible vnement de blanchissement sur lequel nous avons travaill na pas permis de discriminer les coraux blanchis, ceux-ci taient classs comme tant du sable. Cette confusion peut, lavenir, tre relativement limite par une analyse contextuelle qui permet dj de donner les limites de la distribution spatiale du blanchissement sachant que celui-ci aura forcment lieu sur le platier rcifal que nous avons pu discriminer. Cest en cela que lapproche oriente-objet choisie est ncessaire car elle permet la fois une discrimination spectrale et spatiale de limage.

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3.3.2. Suivi de ltat de sant rcifal La classification ralise partir de la logique floue et de fonctions statistiques dappartenance attribue chaque classe amne de bons rsultats grce la double discrimination spectrale et spatiale. Le blanchissement corallien est faible cette anne et na pu tre discrimin, mais le fort dveloppement algal visible sur le rcif tmoigne de sa dgradation, un rcif couvert dalgues tant un rcif autrefois blanchi (Quod et Bigot, 2001). Ce recouvrement algal est d aux conditions environnementales extrmes, une urbanisation dveloppe ainsi quau mauvais fonctionnement des stations dpurations situes en amont de la Ravine de lHermitage qui rejettent directement dans le rcif les eaux uses charges en matire organique (Lebourgeois, 2003). Ce stress environnemental ne provoque pas forcment une mort immdiate des coraux mais les rend plus vulnrables. Lintrt de cette classification rside dans le fait quelle soit reconductible. Tous les attributs et fonctions dappartenance appliqus chaque classe peuvent tre utiliss pour une autre orthophotographie dune mme zone, o apparaissent les mmes classes thmatiques. La mme hirarchie de classes pourra lui tre attribue et la classification sexcutera automatiquement. Cette technique peut tre intressante lorsquon a une srie dorthophotographies classer et que lon veut employer les mmes critres de discrimination pour chacune. Cela permet de comparer les classifications pour une analyse de ltat de sant des rcifs rapide et pertinente ainsi que leur cartographie sur le long terme. Il faut cependant que les rponses spectrales des objets sur chacun des documents soient les mmes, ce qui implique que les conditions de prise de vue doivent galement tre similaires. Cest--dire mare basse, tt le matin, avec le mme type de capteur photographique. Les mmes prtraitements doivent tre raliss avec le plus grand soin notamment pour la phase dorthorectification, pour que les changements dtects ne soient pas la consquence du dcalage spatial entre les deux images. Une autre approche permise par lutilisation de cette mthode de classification oriente-objet est lexportation des objets classs en shape et leur intgration dans un logiciel de SIG afin de raliser une tude diachronique de la sant du rcif. En effet, lutilisation dobjets pertinents et leur superposition sur une image de la mme zone, la mme chelle et des dates diffrentes, permettrait danalyser son volution (Exemple en annexe n5). Cette dmarche ncessite un ajustement spatial sous ArcGis des objets classs, ceux-ci perdant leurs coordonnes lors de leur exportation deCognition en shape. Afin de grer ces shape, dans une perspective de suivi du blanchissement sur le long terme, nous pouvons galement les ajouter la base de donnes SIG de lAPMR, en les important, notamment pour lobjet blanchissement , dans une nouvelle couche dobjets surfaciques. Lajustement spatial ralis, il convient dajouter une analyse temporelle. Le SIG doit en effet pouvoir rpondre ces questions : A quel moment des changements dans ltat du rcif sont-ils intervenus ? Quels sont l'ge et l'volution du phnomne ? (http://seig.ensg.ign.fr) . Cette analyse temporelle implique que les informations apportes au SIG soient rattaches des units spatiales reproductibles, ce qui est le cas pour le blanchissement corallien qui revient priodiquement. La table attributaire de lobjet vectoriel doit tre remplie en consquence avec un champ date ou priode par exemple. A chaque nouvel objet ajouter la base de donnes, une jointure sera ralise afin de lier les enregistrements de la couche Blanchissement au nouveau polygone par un champ commun prsent dans les tables attributaires respectives.

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CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Les rcifs coralliens de lIle de la Runion jouent un rle fondamental dans la protection du littoral face aux grandes houles du large, dans la conservation de la biodiversit ainsi que lconomie de lle notamment avec le tourisme et la pche. Le suivi de ltat de ces rcifs coralliens est donc primordial. Il est la premire perspective du travail fourni lors de ce stage, travail essentiellement mthodologique qui visait explorer une chane dacquisition et de traitement dimage afin de cartographier le blanchissement corallien sur les rcifs de lle (Annexe n6). Lvnement de blanchissement sur lequel nous avons travaill tant peu dvelopp, lobjectif durant ce stage de six mois ntait pas tant daboutir un rendu cartographique que de dfinir les rsultats quil est possible dattendre pour ce type de dmarche. Nous avons ainsi construit un protocole d'tude de ces milieux qui porte sur : le recueil d'informations sur le terrain lacquisition et lorthorectification des prises de vues la classification base sur des logiques floues avec la segmentation multi-rsolution, lassignation dattributs et de fonctions dappartenance aux classes voulues, la mthode des plus proches voisins la mthode d'valuation de classification floue ralise par une matrice de confusion ltude diachronique des formations rcifales Les rsultats obtenus ont montr que lorthorectification en milieu marin partir dune orthophotographie de rfrence est plus pertinente lorsquelle est ralise avec le logiciel de photogrammtrie LPS, ainsi quavec une PVA dune rsolution 12 cm, plus proche de celle de limage de rfrence. La classification-objet ralise sous eCognition a donn des rsultats pertinents pour lextraction dobjets trs haute rsolution spatiale. Cependant, lvnement de blanchissement sur lequel nous avons travaill est apparu trs peu dvelopp la priode o ont t acquises les PVA (en Avril). Il fallait en effet tenir compte de la priode et de la dure du stage pour effectuer les traitements. Il a ainsi t impossible dextraire lobjet blanchi automatiquement, mme en couplant discrimination spectrale et spatiale. Pour les autres entits rcifales, la matrice de confusion ralise montre des rsultats satisfaisants, notamment si lon considre la classe Platier rcifal qui obtient un nombre de pixels bien classs hauteur de 91 %. Ces rsultats sont intressant dans une perspective de suivi de ltat de sant rcifal par analyse diachronique. Ce travail tant exploratoire, des difficults sont apparues au fur et mesure de lavancement des travaux montrant les limites de cette mthode. Dune part, les rsultats de lorthorectification de la PVA en milieu marin sont analyser avec prcaution, tant donn que les points damers sont pris sur des entits qui ne sont pas fixes, dautre part, les rsultats de la classification-objet sont subjectifs, la qualit de la PVA disponible ntant pas suffisante. Sa rsolution trop faible ntait pas en adquation avec les entits dtecter. En effet, le blanchissement ne prsentait pas un taux de recouvrement assez important pour tre dtect sur une image dune rsolution 12 cm. Nous avons ainsi eu recours la photo-interprtation pour extraire lobjet blanchi. Pour rsoudre ces problmes de prise de points damer, la solution est de choisir les pts de coraux les plus grands, o lon distingue des formes gomtriques (Yamano et Tamura, 2003). Il peut tre galement plus ais de travailler sur des images prises la mme saison o la couleur (rflectance) des objets est similaire. Concernant les problmes de discrimination, une solution pourrait tre de crer dautres masques sur limage (la plage) laide de la BD TOPO disponible. Ou bien, il faudrait soit augmenter encore la rsolution spatiale, mais cela risquerait de rendre difficile le renseignement des entits (Antunes et al., 2003), soit utiliser cette mthode lorsque le blanchissement est significatif et massif sur les rcifs runionnais. En effet, sil y avait de larges zones homognes sur limage, domines par des coraux blanchis, la dfinition des classes et leur identification limage naurait pas pos de problme (Bour et Pichon, 1997). Un paysage plus textur permettrait par ailleurs dutiliser les attributs de voisinage pour une meilleure discrimination35