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APPLICATION DE LA PHOTOGRAMMETRIE A LA SURVEILLANCE BIOLOGIQUE DES HABITATS SOUS-MARINS

La photogrammétrie permet, à partir de l’assemblage de nombreuses photographies (2D) prises sous différents angles, de reconstituer un objet en trois dimensions (3D). Cette méthode, utilisée depuis 2016 dans le cadre des réseaux RECOR (réseau de surveillance des assemblages coralligènes) et TEMPO (réseau de surveillance des herbiers à Posidonie) permet la reproduction fine en 3D des paysages sous-marins.

Le développement de la photogrammétrie appliquée au suivi d’écosystèmes marins permet d’améliorer la qualité et la quantité de données collectées in situ, et d’ouvrir la voie au développement de nouveaux indicateurs écologiques. En les comparant dans le temps, les modèles 3D témoigneront de l’état de conservation ou de dégradation des écosystèmes marins.

Le projet MODEL, opéré depuis 2016 par Andromède océanologie avec le soutien de l’Agence de l’eau Rhône Méditerranée et Corse, permet la visualisation des différents modèles 3D réalisés dans le cadre des réseaux de surveillance TEMPO (159 modèles) et RECOR (177 modèles), et des projets de restauration REXCOR à Cortiou (32 modèles) et RESCOR à Cap Ferrat (13 modèles). Les modèles 3D de plusieurs récifs coralligènes réalisés lors des missions Gombessa V etVI en 2019 et 2021 (Laurent Ballesta & co.) sont également disponibles, ainsi que trois épaves remarquables : le B17, le P38 et l’épave antique, dite « Le Titanic. »

Les images sont acquises selon un protocole défini à partir des conclusions d’une étude publiée en 2019 (cf références ci-dessous). Pour les herbiers de posidonie, des transects parallèles sont réalisés à 2,5 m du fond, en assurant un recouvrement axial > 80 % et latéral > 60 %. Pour les récifs coralligènes, les images sont acquises à 1,5 – 2 m du récif avec deux flashs déportés, en transects autour du récif avec des prises de vue perpendiculaires à la surface localement.

Trajectoires d’acquisition dans le cas d’un herbier de posidonie (à gauche) ou d’un récif (à droite).

L’utilisation d’une mire avec les 4 cardinales, orientée dans l’espace grâce à un compas et un niveau à bulle de précision, permet de mettre à l’échelle et d’orienter les modèles lors de leur production.

En effet, les marqueurs codés placés aux extrémités de la mire sont automatiquement reconnus par le logiciel de reconstruction et servent de point de contrôle pour orienter et mettre à l’échelle les modèles.

<- Mire photogrammétrique avec les 4 marqueurs codés reconnus par le logiciel

Les jeux de photos sont traités pour produire les modèles 3D. La figure suivante illustre schématiquement les différentes étapes de production des modèles :

Les étapes de reconstruction 3D par photogrammétrie

Les acquisitions 3D peuvent ensuite être utilisés à plusieurs fins :

Produire une orthomosaïque de la zone numérisée, à des fins cartographiques ;
Produire des vues locales du modèle 3D, permettant dans le cadre d’un suivi de produire des « quadrats permanents » (i.e. vues identiques d’un suivi sur l’autre), pratiques pour suivre précisément l’évolution d’une zone de nécrose ou de recolonisation d’un récif par exemple ;
Utiliser le positionnement des images, notamment localiser les quadrats RECOR réalisés sur les récifs numérisés en 3D ;
Etudier la structure 3D des modèles à proprement parler : mesures de volumes, surfaces 3D, croissances, indicateurs de complexité structurale (dimension fractale, rugosité…) ;
Bancarisation de l’état d’un habitat ou d’une structure immergée à un instant t : contrairement aux autres méthodes d’acquisition, la photogrammétrie permet de « figer » de manière quasi exhaustive l’état d’un habitat ou d’une structure à un temps t. Les images et les modèles 3D permettent au besoin de « revenir en arrière » pour mesurer ou identifier quelque chose qui n’était pas le sujet d’étude à l’époque de l’acquisition.

Pour plus de détails, vous pouvez consulter la plateforme en cliquant sur le bouton « Accéder aux cartes« , juste en-dessous.

La photogrammétrie permet, à partir de l’assemblage de nombreuses photographies (2D) prises sous différents angles, de reconstituer un objet en trois dimensions (3D). Cette méthode, utilisée depuis 2016 dans le cadre des réseaux RECOR (réseau de surveillance des assemblages coralligènes) et TEMPO (réseau de surveillance des herbiers à Posidonie) permet la reproduction fine en 3D des paysages sous-marins.

Le développement de la photogrammétrie appliquée au suivi d’écosystèmes marins permet d’améliorer la qualité et la quantité de données collectées in situ, et d’ouvrir la voie au développement de nouveaux indicateurs écologiques. En les comparant dans le temps, les modèles 3D témoigneront de l’état de conservation ou de dégradation des écosystèmes marins.

Le projet MODEL, opéré depuis 2016 par Andromède océanologie avec le soutien de l’Agence de l’eau Rhône Méditerranée et Corse, permet la visualisation des différents modèles 3D réalisés dans le cadre des réseaux de surveillance TEMPO (120 modèles) et RECOR (124 modèles), et des projets de restauration REXCOR à Cortiou (8 modèles) et RESCOR à Cap Ferrat (9 modèles). Les modèles 3D de plusieurs récifs coralligènes réalisés lors des missions Gombessa V etVI en 2019 et 2021 (Laurent Ballesta & co.) sont également disponibles, ainsi que trois épaves remarquables : le B17, le P38 et l’épave antique, dite « Le Titanic. »

Les images sont acquises selon un protocole défini à partir des conclusions d’une étude publiée en 2019 (cf références ci-dessous). Pour les herbiers de posidonie, des transects parallèles sont réalisés à 2,5 m du fond, en assurant un recouvrement axial > 80 % et latéral > 60 %. Pour les récifs coralligènes, les images sont acquises à 1,5 – 2 m du récif avec deux flashs déportés, en transects autour du récif avec des prises de vue perpendiculaires à la surface localement.

Trajectoires d’acquisition dans le cas d’un herbier de posidonie (à gauche) ou d’un récif (à droite).

L’utilisation d’une mire avec les 4 cardinales, orientée dans l’espace grâce à un compas et un niveau à bulle de précision, permet de mettre à l’échelle et d’orienter les modèles lors de leur production.

En effet, les marqueurs codés placés aux extrémités de la mire sont automatiquement reconnus par le logiciel de reconstruction et servent de point de contrôle pour orienter et mettre à l’échelle les modèles.

<- Mire photogrammétrique avec les 4 marqueurs codés reconnus par le logiciel

Les jeux de photos sont traités pour produire les modèles 3D. La figure suivante illustre schématiquement les différentes étapes de production des modèles :

Les étapes de reconstruction 3D par photogrammétrie

Les acquisitions 3D peuvent ensuite être utilisés à plusieurs fins :

Produire une orthomosaïque de la zone numérisée, à des fins cartographiques ;
Produire des vues locales du modèle 3D, permettant dans le cadre d’un suivi de produire des « quadrats permanents » (i.e. vues identiques d’un suivi sur l’autre), pratiques pour suivre précisément l’évolution d’une zone de nécrose ou de recolonisation d’un récif par exemple ;
Utiliser le positionnement des images, notamment localiser les quadrats RECOR réalisés sur les récifs numérisés en 3D ;
Etudier la structure 3D des modèles à proprement parler : mesures de volumes, surfaces 3D, croissances, indicateurs de complexité structurale (dimension fractale, rugosité…) ;
Bancarisation de l’état d’un habitat ou d’une structure immergée à un instant t : contrairement aux autres méthodes d’acquisition, la photogrammétrie permet de « figer » de manière quasi exhaustive l’état d’un habitat ou d’une structure à un temps t. Les images et les modèles 3D permettent au besoin de « revenir en arrière » pour mesurer ou identifier quelque chose qui n’était pas le sujet d’étude à l’époque de l’acquisition.