Contribution de la télédetection satellitaire à la cartographie...
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THESE présentée à L'UNIVERSITE D'AIX - MARSEILLE Il FACULTE DES SCIENCES DE LUMINY pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L'UNIVERSITE D'AIX-MARSEILLE Il HABIB BEN MOUSSA CONTRIBUTION DE LA TELEDETECTION SATELLITAIRE A LA CARTOGRAPHIE DES VEGETAUX MARINS : ARCHIPEL DE MOLENE ( BRETAGNE 1 FRANCE ) Memtw. du Jury : Soutenue le 09 - 10 - 1987 BOUDOURESQUE CH. F. PJ.Icl•t. Rapport•r VERGER F. Rapport_,r BELSHER T. LEVEAU M. LOUBEASAC L MEJNESZ A. VIOWER M. VITI Ell.O P. Ex amlnataar
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THESE
présentée à
L'UNIVERSITE D'AIX - MARSEILLE Il
FACULTE DES SCIENCES DE LUMINY
pour obtenir le titre de
DOCTEUR DE L'UNIVERSITE D'AIX-MARSEILLE Il
~
HABIB BEN MOUSSA
CONTRIBUTION DE LA TELEDETECTION SATELLITAIRE
A LA CARTOGRAPHIE DES VEGETAUX MARINS :
ARCHIPEL DE MOLENE ( BRETAGNE 1 FRANCE )
Memtw. du Jury :
Soutenue le 09 - 10 - 1987
BOUDOURESQUE CH. F. PJ.Icl•t. Rapport•r
VERGER F. Rapport_,r
BELSHER T.
LEVEAU M.
LOUBEASAC L
MEJNESZ A.
VIOWER M.
VITI Ell.O P .
Ex amlnataar
THESE
présentée à
L'UNIVERSITE D'AIX - MARSEILLE Il
FACULTE DES SCIENCES DE LUMINY
pour obtenir le titre de . DOCTEUR DE L'UNIVERSITE D'AIX-MARSEILLE Il
Spéctallte Ecologie
par
HABIB BEN MOUSSA
CONTRIBUTION DE LA TELEDETECTION SATELLITAIRE
A LA CARTOGRAPHIE DES VEGETAUX MARINS :
ARCHIPEL DE MOLENE ( BRETAGNE 1 FRANCE )
Membre. du jury :
Soutenue le 0 9 - 10 - 198 7
BOUOOURESQUE CH. F. Presldent,Rapporteur
VERGER F.
BELSHER T.
LEVEAU M.
LOUBERSAC L.
MBNESZ A.
VIOLUER M.
VITIELLO P.
Rapporteur
Ex amlnateur
...
1
A mes pazoents et mon oncLe Mabrouk Ben Moussa
AV ART-PROPOS
IL est de mon devoir d'exprimer ma reconnaissance à tous ceux qui ont faciLité ma tâche en m'apportant Le soutien moraL~ inteLLectueL~ technique ou matérieL dont j'avais besoin. ·
Je tiens tout d'abord à remercier Monsieur Le Professeur C.F. BOUDOURESQUE~ ResponsabLe du Laboratoire d'EcoLogie du Benthos et de BioLog~e VégétaLe Marine de La FacuLté des Sciences de Luminy, d'avoir acceppe de m'inscrire dans son Laboratoire. IL me fait à présent L'honneur de presider ce jury~ qu'iL soit assuré de ma profonde gratitude.
Les travaux ont été réaLisés au Centre de Brest de L'IFRE~R dans Z.e département "Environnement LittoraL" dirigé par Monsieur J:L. MAUVAIS et Les services "AppLications de t.a TéLédétection" sous t.a responsabiLit; de Monsiéur L. LOUBERSAC et '~évet.oppement Lo~icieL et Système" dirigé par Monsieur G. BELBEOCH. Qu'iLs soient particuLierement remerciés d'avoir mis à ma disposition Les moyens matériels qui ont permis de mener à bien ce travaiL. Monsieur L. LOUBERSAC a également accepte de jUger mon travaiL~ je t.ui en suis très reconnaissant.
Ces recherches s'inscrivent dans Le cadre du projet d'évaluation préLiminaire de SPOT : végétau~ marins (PEPSIVEGMAJ dont Monsieur T. BELSHER est t.e responsabLe scientifique. Qu'it trouve ici t'expression de ma très vive et sincère gratitud? de m'avoir proposé de travaiLler sur ce projet et pour t.e temps précieu~ qu'iL a consacré à La correction du présent document. Je Lui suis égaLement reconnaissant d'avoir accepté de juger mon travaiL.
Monsieur M. VIOLLIER~ ingénieur CNRS détaché au service "AppLications de t.a Télédétection" de L'IFREMER, m'a sans cesse fait profiter de sa grande expérience~ de ses connaissances en téLédétection et de son aspect physique en particuLier. It. a également orienté ce travaiL par ses suggestions~ ses critiques et par ses corrections. Qu'iL trouve ici L'e~pression de mes vifs remerciements pour ta grande disponibiLité dont iL a fait preuve. Je t.ui suis d'autant pLus reconnaissant de participer à ce jUry.
C'est un grand honneur pour moi que d'être jugé par un spéciaListe aussi éminent que L'est Monsieur Le Professeur VERGER~ Directeur du Laboratoire de Recherche sur Les Images Géographiques du CNRS. Je Z.e prie de croire à ma profonde reconnaissance.
Ma gratitude va tout autant à M. LEVEAU et P. VITIELLO~ professeurs de L'Université de MarseiLLe~ et à Monsieur A. MEINESZ~ Maitre de Conférence de L'Université de Nice qui me font L'honneur de juger cette thèse.
Tout au tong de ce travait, j'ai bénéficié de t'aide de nombreux scientifiques que je tiens à remercier tout particulièrement :
- Toute t'équipe du service "Développement Lo~iciet et Système" qui m'a rendu d'innombrables services avec devouement et gentittesse. Je tui dois toutes mes connaissances en informatique.
- Nombreux sont ceux qui m'ont rendu service dans te département "Environnement Littoral" : Messieurs A. MENESGUEN, Ph. GROS • Y. MONBET et P. LE BIR.
It serait injuste de ne eas citer t'ensemble des chercheurs de t'équipe '~pptications de ta Télédétection" qui n'ont jamais hésité à m'apporter un soutien morat et pratique : J. POPULUS • F. GOHIN, A. GROTTE • C. VERCELLI et B. GUILLAUMONT.
Monsieur P. AR ZEL de t 1 équipe "Pêche" de ta Direction des Ressources Vivantes de t'IFREMER m'a fait profiter de ses connaissances en atgotogie et de sa quatité d'homme de terrain. Qu'it trouve ici mes sincères reconnaissances.
Je remercie également tous ceux qui m'ont aidé sur te terrain, sans tesquets ces missions. se déroutant souvent dans des conditions difficiles, n'auraient pas eu tieu.
Madame Y. CASSOU et Mademoisette M.C. JUZEAU ont assuré ta présentation dactyLographiée de ce mémoire. Qu'ettes soient rémerciées et reçoivent te témoignage de mon amitié.
Mes remerciements vont également aux techniciens du département "Environnement LittoraL" pour teurs conseiLs et ptus particuLièrement Monsieur V. CHAPRON. et à Monsieur M. PLASSARD pour ta disponibilité dont it a fait preuve tors du tirage de ce document.
J'associe à mes remerciements tous mes amis qui ont contribué par teur soutien et teur sympathie à ta réalisation de ce travait.
Enfin, cette énumération serait incomplète si j'omettais de citer Messieurs tes Professeurs A. LUCAS et M. GLEMAREC et Monsieur c. CHASSE de t'Université de Bretagne OccidentaLe et mes enseignants de t'Institut National Agronomique de TUnis. Je Leur exprime ma reconnaissance pour teur encouragement et Leur soutien.
SOJOIA:IRE
INTRODUCTION
Chapitre I : GENERALITES .SUR LES ALGUES ET LEUR CARTOGRAPHIE
I. LES MACROPHYTES MARINS DAMS L'ECOSYSTEME
1. DEFINITION ET CLASSIFICATION
2. APERCU DE L'ECOLOGIE DES MACROPHYTES
II. IMPORTAMCE DES ALGUES
III. HISTORIQUE DE LA CARTOGRAPHIE QUALITATIVE ET QUANTITATIVE
DES MACROPHYTES DES COTES FRANCAISES DE LA MANCHE ET DE
L'ATLAN'l'IQUE
1. CARTOGRAPHIE
2. EVALUATION DE LA BIOMASSE
Chapitre II : CARACTERISTIQUES OPTIQUES DES ALGUES ET DE LEUR
·Pages
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3
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EMVIRONIŒJIEMT 21
I. INTERET DES MESURES RADIOMETRIQUES DE TERRAIN 21
II. MATERIEL ET METHODES 21
1. RADIOMETRE DE SIMULATION SPOT (CIMEL) 21
2. LE RADIOMETRE HRS 25
3. ETALONNAGE DES RADIOMETRES CIMEL ET HRS 26
4. MESURE DE TRANSMISSION OPTIQUE 28
III. ZONE INTERTIDALE DECOUVERTE - COUVERTURE VEGETALE DENSE 31
1. EPAISSEUR VEGETALE SONDEE 31
2. DIFFERENCIATION DES ESPECES 40
IV. ZONE INTERTIDALE DECOUVERTE : COUVERTURE VEGETALE PARTIELLE 48
V. MILIEU IMMERGE 52
VI. ZONE DE TRANSITION 62
VII. CONCLUSION : DEVELOPPEMENT D 1 UN ALGORITHME POUR LA
TELEDETECTION DES VEGETAUX MARINS
1. IDENTIFICATION DU SECTEUR IMMERGE
2. ELIMINATION DES ZONES NON ETUDIEES
3. ZONE INTERTIDALE EMERGEE
4. ZONE IMMERGEE
Chapitre III : TRAI'l'EJŒNT ET INTERPRETATION D'UNE IMAGE SPOT
I. DESCRIPTION DU SYS'TEJΠSPOT
II. CARACTERISTIQUES DE L'IMAGE ETUDIEE
III. CONVERSION RADIOJŒ'l"RRQUE DE L'IMAGE SPOT
1. RECTIFICATION DES DEFAUTS DE L'IMAGE
2. ETALONNAGE RADIOMETRIQUE
3. CORRECTION ATMOSPHERIQUE
IV. APPLICATION DE L'ALGORITHME
1. MATERIEL DE TRAITEMENT
2. RECTIFICATION DES DEFAUTS DE L'IMAGE
3. ELIMINATION DU DOMAINE TERRESTRE
4. ELIMINATION DES NUAGES
5. ZONE INTERTIDALE DECOUVERTE
6. ZONE IMMERGEE
V. ELEMENTS DE VALIDATION DES ALGORITHMES
1. COUVERTURE VEGETALE
2. DISCRIMINATION DES ESPECES
3. IDENTIFICATION DE LA NATURE DES PETITS FONDS IMMERGES
VI. DISCUSSION
1. DOMAINE INTERTIDAL DECOUVERT
2. DOMAINE IMMERGE
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64
64
65
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67
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89
99
99
102
Chapitre IV : APPLICATION A D'AUTRES CAPTEURS
I. ETALONNAGE RADIOIIETR:IQUE
1. RECTIFICATION DES IMAGES
2. CALIBRATION EN REFLECTANCE
II. RESULTAT
III. DISCUSSION
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
Annexe 1 vérité terrain : rapport de mission de l'automne 1985
(thème dominant : répartition des espèces)
Annexe 2 : vérité terrain : rapport de mission d'avril 1986
(thème dominant : radiométrie)
Annexe 3 : vérité terrain du printemps 1987
(thème dominant : répartition des espèces et biomasse)
Annexe 4 : Programmes in~ormatiques
104
105
105
105
108"
109
113
115
INTRODUCTION
L'utilisation des algues macrophytes concerne de multiples
domaines. Ils vont de l'alimentation humaine directe, en Extrême Orient
surtout, à l'extraction de colloÏdes pour la formation de gels ou épaissis
sants très employés dans de nombreux produits usuels de la vie moderne.
En France l'exploitation des algues est surtout localisée en
Bretagne. C'est dans cette zone que les champs sont les plus importants.
Ils permettent la mise à terre annuelle de plus de 70 000 tonnes, soit la
quasi totalité de la production nationale. Environ 50% de cette récolte
provient de l'archipel de Molène.
La végétation marine de cette région a été cartographiée à l'aide
de photographies aériennes, validées par des relevés de terrain (FLOCH,
1967) puis avec l'aide de l'imagerie satellitaire (Landsat MSS) par
KERAMBRUN (1984). Le nouveau satellite SPOT, grâce à sa meilleure
résolution spatiale doit apporter des progrès décisifs dans ce domaine.
Parmi les propositions d'évaluation préliminaires de SPOT (PEPS), le projet
"Végétaux Marins" (Vegma, BELSHER, 1984) comprend entre autres la Bretagne
Nord incluant l'archipel de Molène (figure 1). C'est dans ce cadre qu'ont
été menées les recherches exposées dans cette thèse.
, ' Un premier chapitre est consacre a un rappel sur les algues et
leur cartographie.
Le second décrit les principes optiques sur lesquels est fondée la
télédétection des algues.
Le troisième chapitre porte sur l'interprétation de l'image SPOT
de l'archipel de Molène.
Enfin, les possibilités d'appliquer à d'autres capteurs les
méthodes employées pour SPOT font l'objet d'une discussion dans le
quatrième chapitre.
ILE MOLENE
48" 22'
H lijll
v!/ ILE DE QUEMENES · ILE DE TRIELEN
2 km
4" 55'
' .. .... .... .... i ' ,
FRANCE ,: ' \ . l 1
····--· /"""----__/ .... ( ~
.. ·:· ILE DE BENIGUET • 1 ••
Figure 1 : Carte de situation de 1 'archipel de Molèn~.
4" 50'
. 48" 22'
Chapitre I
GENERALITES SUR LES ALGUES ET LEUR CARTOGRAPHIE
3
I. LES MACROPHYTES MARINS DANS L'ECOSYSTEME
1. DEFINITION ET CLASSIFICATION
Le terme algue groupe un ensemble d'organismes procaryotes et
eucaryotes de structure et taille variées. Certaines algues unicellulaires
ne dépassent pas 2 à 3 ~m de diamètre, d'autres, de structure complexe
comme les laminaires du genre Macrocystis, peuvent atteindre et même
dépasser 30 à 50 mètres de long (FELDMANN, 1978).
Ces végétaux inférieurs se distinguent des végétaux supérieurs par
plusieurs critères : anatomiques, morphologiques ainsi que par leur mode de
reproduction :
- ce sont des plantes cellulaires, dépourvues de tissus
vasculaires caractérisant les plantes vasculaires,
- les algues n'ont jamais d'organes différenciés tels que tiges,
feuilles et racines ; e1les sont pourvues d'un thalle (= thallophytes),
- ce sont des non-archegoniates (absence d'étamine et carpelle) se
reproduisant par des spores et des gamètes formés dans des sporocystes et
des gamétocystes.
Mais surtout, les algues sont des organismes photosynthétiques
pourvus de plastes et de chlorophylle se distinguant ainsi des champignons
avec lesquels elles partagent le reste des caractéristiques. L'équipement
pigmentaire des algues marines comporte, outre les chlorophylles, dont
principalement la chlorophylle ~' pigment commun à tous les végétaux
photosynthétiques, divers pigments accessoires. La plupart de ces pigments
jouent un rÔle actif dans le captage de l'énergie lumineuse et dans son
transfert à la chlorophylle~ (figure 2).
Les pigments complémentaires, dont le principal peut masquer la
couleur verte de la chlorophylle et donner à l'algue sa couleur,
constituent un critère majeur de classification (cf. tableau 1).
4
C/Jromophytes
1 Pigments Cyanophytes Rhuclophytes Cllluropl•yc:o• Pl ames
PyrrophycO* Chrysophyco- pllyte.v :mpérieure.r ph y tes phytes (2) Phéophycophytes
1
------Chlorophylles
Chlorophylle a 1-++ ++-.+ +++ +++ ;- + + +t-+ +++ Ollorophylle b - - + (l) - - ++ ++ Chlorophylle c - - + + + ·- -Chlorophylle d - + - - - - -
Carotènes cz-carotène - + - + - + + fJ-carotène +++ +++ +++ +++ +++ 1·++ +++
Xanthophy/le!t Lutéine l Zéaxanthine - ++ - + + ~- + + +++ Violaxanthine 1 etc. Fucoxanthine Il - - - ++ ++ - -Diatoxanthine
1 Diadinoxanthine - - ++ ·1- + - -Dinoxanthine Péridinine Myxoxanthine } +++ - - - - - -Myxoxanthophylle
Bilicllromoproté icles r·phycoérythrine - +++ -· - - - -r-phycocyanine - + - - - - -c-phycoérythrine + - - - - - -c-phycocyanine +++ - - - - - -
' + + + indique le principal pigment du groupe; + + indique un pigment comprenant moins de la moitié de la quantité totale du groupe; +indique un pigment existant en f;tible quantité; - indique que le pigment fait défaut ou qu'il n'a pas été mis en évid..:nce avec certitude.
(1) Chez les Euglénophycécs seulement. - (2) Les Xanthophycécs renferment de la chlorophylle e, et des xanthophylles indéterminées.
Tableau 1
---
Classification des algues d'après leurs constituants pigmentaires (FELDMANN, 1978).
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Figure 2
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700
Absorption de la lumière par l'eau et par différents pigments des algues dans les fenêtres d'absorption de l'eau (1,2,3 et 4), d'après YENTSCH et YENTSCH, 1984.
6
Le nombre de groupes reconnus chez les algues était seulement de 4
lorsque· n'intervenaient dans la classification que les différ'ences
pigmentaires d'oÙ les Rhodophytes (algues rouges), Phéophycophytes (algues
brunes), Chlorophycophytes (algues vertes) et Cyanophycophytes (algues
bleues). Actuellement, d'autres critères sont venus s'ajouter : appareil
cinétique, structures nucléaires et plastidiales, chimie de la membrane,·
produits du métabolisme, etc., et le nombre d'embranchements est passé de 7
à 11 suivant les auteurs.
Dans cette étude, notre intérêt se limite aux macrophycophytes et,
en particulier, à leurs propriétés vis à vis de la lumière. La
classification adoptée sera donc celle basée sur la composition
pigmentaire.
1.1. Rhodophycophytea (= algues rouges)
... Ils groupent entre 6000 et 7000 especes et sont presque tous
marins. Leur composition pigmentaire comprend de la chlorophylle~· des
carotenoÏdes et deux pigments protéiques surnuméraires la
~-phycoerythrine et éventuellement la ~-phycocyanine. Ces 2 pigments ont un
spectre d'absorption avec un maximum vers 550 et 600 nm et donnent lieu à
un phénomène dit d'adaptation chromatique. Celui-ci consiste en une
augmentation de la teneur en phycocérythrine pour les individus vivant plus
en profondeur, là où une partie des radiations rouges est absorbée et où
les radiations vertes deviennent ainsi relativement importantes.
1.2. Phéophycophytes (= algues brunes)
Ils comptent environ 1 500 espèces, toutes marines à quelques
exceptions près. Leur composition pigmentaire comprend deux chlorophylles ~
et ~· du carotène et divers xantophylles dont le fucoxanthine responsable
de leur couleur brune.
1.3. Chlorophycophytes (= algues vertes)
Environ·s 000 espèces sont dénombrées, dont la moitié vit dans les
eaux douces. Leur composition pigmentaire comprend des chlorophylles~ et
~. comme chez les végétaux supérieurs, des carotènes et un oxycaroténoîde
du groupe des xanthophylles jaunes. Dépourvus èe pigments surnuméraires en
excès (ni oxycaroténoÏde brun, ni pigment protéique bleu ou rouge), les
chlorophycophytes ont la couleur verte des pigments chlorophylliens.
7
2. APERCU DE L'ECOLOGIE DES NACROPHYCOPHY'l'ES
Il est indispensable de rappeler les facteurs qui interviennent
dans la répartition des macrophycophytes.
2.1. Facteurs abiotiques
2.1.1. Lumière
Le lumière conditionne l'extension en profondeur des algues. C'est
un facteur fondamental. indispensable à la photosynthèse. Les pigments
complémentaires qui captent la lumière et la transfèrent à la chlorophylle
~ permettent d'élargir le spectre d'absorption des algues marines. Ainsi,
elles s'adaptent aux conditions d'éclairement dans le milieu marin. D'après
LEVAVASSEUR (1986), l'importance relative du principal pigment accessoire
par rapport à la chlorophylle ~· et non pas la teneur totale en
chlorophylle, est d'autant plus grande que l'éclairement ambiant devient
plus faible. La limite inférieure de répartition dépend donc de la
transparence des eaux et se situe entre 20 et 30 mètres de profondeur sur
les côtes bretonnes {FLOCH, 1982).
2.1.2. Substrat et hydrodynamisme
La structure du substrat détermine la possibilité de fixation des
macrophycophytes benthiques. Ceux-ci ont généralement besoin d'un support
stable et résistent ainsi aux courants et à la violence des vents. Par
conséquent, leur majorité est implantée sur fonds rocheux. Ils sont liés
plus ou moins strictement au type de substrat le plus propice à leur
fixation et à la germination de leurs éléments reproducteurs {GAYRAL,
1966).
L'hydrodynamisme joue un rÔle très important dans la répartition
des algues. Le mode d'exposition, défini par l'intensité des houles et des
vagues, crée des conditions qui peuvent être favorables à certaines espèces
et défavorables à d'autres. Ainsi, chaque mode {battu, moyennement battu et
calme) est caractérisé par une flore particulière.
8
2.1.3. Emersion
Dans les régions à fort marnage, les algues sont soumises à une
émersion d'une durée et d'une période va~iables selon le niveau
marégraphique et l'importance du coefficient de marée. Aussi, les espèces
sont-elles réparties en ceintures, témoins de l'adaptation à ce facteur,
sur toute la zone intertidale.
2.1.4. Température
Le gradient de température, lié soit à la latitude, soit à des
phénomènes locaux (les courants en particulier), joue un rÔle dans la
répartition géographique des algues.
2.1.5. Nutriments
Les macrophycophytes marins puisent leurs éléments nutritifs dans
l'eau de mer dont la concentration et la composition en sels nutritifs et
oligoéléments sont relativement constantes par rapport à celles de l'écorce
terrestre. Ce n'est que dans les mers aux conditions géographiques
particulières (par exemple la mer Baltique et la mer Noire) que ces
facteurs peuvent influer sur la physionomie des algues (GAYRAL, 1966). Par
ailleurs, les algues marines, d'une manière générale, ont un grand pouvoir
accumulateur de certains éléments chimiques. D'après KERAMBRUN (1984), la
concentration du potassium dans les algues est de 20 à 30 fois supérieure à celle de l'eau de mer.
2.2. Facteurs biotiques
2.2.1. Adaptation
Chez les algues, les cycles de croissance et de reproduction sont
dépendants des variations saisonnières d'éclairement, de température et de
concentration en sels nutritifs.
9
Grâce à l'épaisseur de leur.paroi cellulaire, les algues de la
zone intertidale montrent une grande capacité de rétention d'~au à l'émersi9n. D'après JOHNSON et al. (1974), chez les algues des moyens et
hauts niveaux l'activité photosynthétique est de 1,6 à 6 fois plus grande à
l'émersion que dans l'eau pour le même éclair.ement et la même température.
Par ~illeurs, chaque espèce est adaptée aux rigueurs de son
habitat. Certaines espèces du mode battu changent de morphologie en milieu
extrêmement exposé. Fucus vesiculosus, l'espèce la plus résistante (FLOCH,
1964), se redresse sur son crampon, perd ses vésicules, sa fronde se réduit
à la nervure et prend une morphologie caractéristique (Fucus evesiculosus).
2.2.2. Compétition
Pour beaucoup d'espèces, la zone intertidale ne constitue pas le
biotope préférentiel, mais elles y vivent parce qu'elles sont exclues, par
compétition, d'endroits plus favorables (DARLEY, 1982).
En haut niveau, où la lumière est encore abondante, les espèces
sont nombreuses et la compétition se fait essentiellement pour l'espace.
Mais, dès que la végétation devient dense, le facteur lumière est
déterminant. Les espaces libérés, par arrachage ou prédation animale, sont
colonisés par les espèces à la croissance la plus rapide. Par ailleurs, des
espèces étrangères plus compétitives peuvent remplacer des peuplements
indigènes : c'est le cas de Sargassum muticum, espèce japonaise introduite
accidentellement et qui ne cesse de proliférer sur les côtes françaises.
Tous les facteurs biotiques et abiotiques jouent un rÔle important
dans la répartition et la distribution verticale des algues sur le
littoral. Il est cependant difficile de discerner la part de chacun d'entre
eux.
2.3. Zonation
Les effets de l'ensemble des facteurs biotique et abiotique se
traduisent par la formation des "ceintures" d'algues. Ces "ceintures" sont
d'autant plus marquées que les conditions du milieu sont dures (FLOCH,
1964).
10
Les f'igures 3, 4 et 5, dues respectivement à LEWIS (1964), FLOCH
( 19 64) et DAR LEY ( 1982) , schém·atisent la distribution verticale des
macrophytes implantés sur substrat dur en !'onction de leur mode
d'exposition.
II. IMPORTANCE DES ALGUES
L'importance des algues ne se limite pas à la place qu'elles
occupent dans la chaÎne alimentaire aquatique. Elles contribuent également
au ~onctionnement de l'écosystème cÔtier (oxygénation du milieu par leur
activité photosynthétique, nurseries et !'rayères pour la f'aune marine, ••• ).
La prolifération de certaines espèces (Ulves en particulier) ou la
disparition d'autres (Cystoseires par exemple) sont souvent la conséquence
du déséquilibre du milieu où elles vivent. Leur surveillance constitue
alors un moyen de contrÔle de l'environnement (BELSHER, 1977 BELLAN et
!!!_:., 1970-1972).
Les algues souvent utilisées directement donnent également lieu à toutes sortes de produits industriels. CHAPMAN (1980) décrit en détail
l'usage des algues dans le monde. Leur richesse en minéraux, oligoéléments
et protéines permet pour certaines leur utilisation dans l'alimentation
humaine, animale et en agriculture. L'utilisation industrielle des algues
est liée aux multiples propriétés des produits extraits des parois
cellulairès comme les géloses (Agar-Agar et Carragheenane) issues des
algues rouges et les alginates à partir des laminaires.
De nombreux pays ont dépassé le stade de la simple cueillette des
macrophytes pour développer l'algoculture de certaines espèces. Au Japon,
pays pilote en la matière, le revenu des algues est actuellement supérieur
à celui des perles de culture (BLAKE, 1983). Plus d'une vingtaine d'espèces
y sont consommées (Porphyra sp., Laminaria japonica et Undaria pinnatif'ida
en particulier) et représentent, d'après SHURTLEFF et AOYAGI (1979) 10 % de
la ration alimentaire des japonais.
Figure 3
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EXPOSE ~ MODE_ - ABRITE
Przlvrztia
F: spira/l$ ?"'
.. .. .. . F. sp. f. nanus
r. vflsicu/osus '? ..
F: v. t. JintZaris
r. sflrratus
F. Cflranoidrzs
F: tfist. anc:flps
A scophyllum .
A seo. f. macka1Ï
Himanthalia - - -Bifurc:aria
(ii) - - -Ha/idrys (jjj)
C. tamariscifolia . (IV)
other CystoSflira ~ - - -l.. digitata
[.. hyprzrborrza - ? L sact:harina
Saccorhiza
A/aria
Chorda
Distribution de fUcales et laminaires sur les côtes britanniques en fonction du mode d'exposition {d'après L~NIS, 1964).
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1S.$acchoPiaa palr•chltl••
16.1.ominorlo hyp•r-llor••
PM VE : Pleine mer de vive eau
PMME Pleine mer morte eau
12.Choft4rua criapua
11. 8Uurcof'to .-.tu•d• 14 Lomi•orio clitUote
BMME Bass-e mer de morte erau
BMVE : Basse mer de morte eau
MO OE ABRITE
t AomoUt~o ap.
2 Xo~tthorio pori•tifto
1 Colo~ttoco Morh••
6 P••••lio cottoliculole
7 P'ucue apiroUa
&A•co~thyllum nodo•un
t. Polyaepfton•o laftoao
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Figure 4 Distribution des principales algues des côtes bretonnes en fonction du mode d'exposition et du niveau marégraphique (d'après FLOCH, 1964).
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Légende
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u. u. u.· u. u. u. u. LJ. L• LI t. lA l4
LJ. lJ. lJ. u. Llo u. u. t.. I.e Leu. u. u u. u. u. LJ. LS. L.h La
l.J. u. u. u. u.
TRES EXPOSE INTENSITE HYDRODYNAHlQUE CROISSANTE AOR11E
Variations de la répartition des pr~cipales espèces végétales et animales des littoraux rocheux en fonction de l'intensité hydrodynamique (d'après DARLEY, 1981, modifié par KERAMBRUN, 1983).
A (Ascophyllum nodosum) - Al (Alaria esculenta) - G (Gigartina stellata) - H (Himanthalia elongata) - E (Fucus vesiculosus f. linearis) .. - Ld (Laminaria digitata) - Ls (Laminaria saccharina) -M (Mytilus edulis) - Pc (Pelvetia canaliculata) -Pu (Porphyra umbilicalis) - S (Fucus serratus) - Sp (Fucus spiralis) - V (Fucus vesiculosus) - Sb (Saccorhiza bulbosa) - Lo (Laminaria ochruleuca) - Lh (Laminaria hyperborea)
~ Verrucaria + Littorina Cirripèdes
14
En France l'exploitation des algues est surtout localisée en
Bretagne. C'est dans cette zone que les champs sont les plus importants.
Ils permettent la mise à terre de plus de 70 000 tonnes, soit la quasi
totalité de la production nationale. La production du plateau de Molène a
été de 27 330 tonnes .<poids frais) de Laminaria digitata en 1986, soit plus
de 40 % de la récolte nationale totale qui était de 65 917 tonnes pour la
même année (ARZEL, 1986).
La région de Molène dispose des champs d'algues les plus étendus
et les plus variés et d'une eau particulièrement transparente. Elle
supporte un effort de pêche (une quinzaine de bateaux) très important qui
concerne essentiellement la Phéophycée Laminaria digitata •
L'exploitation de ce stock, actuellement concentrée en certains
lieux, doit être répartie au mieux. La cartographie qualitative et
quantitative des champs d'algues est donc susceptible de permettre une
meilleure répartition de l'effort de pêche.
En outre, un suivi multitemporel permettrait d'apprécier l'impact
de la récolte sur le stock et offrirait un moyen efficace de gérer la
ressource.
III. HISTORIQUE DE LA CARTOGRAPHIE QUALITATIVE ET QUANTITATIVE DES MACRO
PHYTES DES COTES FRANCAISES DE LA MANCHE ET DE L'ATLANTIQUE
1. CARTOGRAPHIE
Divers travaux de cartographie de la végétation marine des côtes
françaises de la Manche et de l'Atlantique ont été réalisés à nos jours.
Ces travaux ont été développés dans 4 buts différents :
Cartographie descriptive de la composante végétale de
l'écosystème.
Etude du potentiel exploitable des espèces à intérêt économique.
Surveillance de prolifération d'espèces indigènes (Ulves) ou
introduites (Sargasses).
Etudes préliminaires d'impact dans le cadre de la mise en oeuvre
de centrales nucléaires.
Les progrès technologiques réalisés dans le domaine de la
cartographie ont contribué au développement et à l'amélioration des
méthodes et outils utilisés dans le sens suivant :
15
observation directe sur le terrain en zone occupée et
transcription.sur des ~onds de carte,
- extrapolation à partir des photographies aériennes des
di~~érentes émulsions (panchromatique : noir et blanc et couleur ; proche
in~rarouge :noir· et blanc et ~ausse couleur), d'observations acquises tant
en zone émergée qu'immergée et complétée pour cette dernière par la plongée
sous-marine, de sonar latéral et la vidéo et photographie sous-marines,
- traitement d'image satellite.
1.1. Transposition directe d'observations de terrain
La plupart des auteurs qui ont utilisé cette méthode se sont
limités à indiquer de ~açon schématique, sur des ~onds de carte à grande
échelle, la répartition de quelques espèces.
Parmi ces travaux, ceux de JOUBIN (1909) sur la région de Rosee~~.
DIZERBO (1960) sur la répartition des espèces sur la côte bretonne et celui
de DAVY de VIRVILLE (1962) sur la presqu'Île de Quiberon, restent
remarquables. En particulier, les travaux de JOUBIN ont servi de document
de base aux études ultérieures de BLOIS {1961), JACOBS et~ (1979) et
BELSHER (1986) sur l'évolution de la répartition des herbiers de Zostères.
JOUBIN a porté ses observations essentiellement sur la répartition des
principaux groupements végétaux, leur super~icie et leur distribution
verticale sur un ~ond de carte marine au 1/14400. Une étude semblable à plus petite échelle (1/50000) a été réalisée par FLOCH (1965) sur les
Phéophycées de l'archipel de Molène.
1.2. Photographies aériennes
Cette méthode se limite généralement à une étude de texture des
photographies panchromatique et couleur. Néanmoins, des études analogiques
par densitométrie optique ont été réalisées sur des clichés à émulsion
proche in~rarouge très sensible à la morphologie et à la densité des
végétaux. Le proche in~rarouge, fortement ré~léchi par la végétation, est
entièrement absorbé par l'eau. Son utilité sera donc limitée à la zone
intertidale.
La première étape consiste à repérer les di~~érents peuplements
sur les photographies, ce qui est relativement aisé sur la zone intertidale
mais l'est beaucoup moins en zone immergée. Par conséquent, seules les
16
limites supérieures des peuplements, variables en fonction de la
transparence des eaux, peuvent être détectées dans le cas des émulsions
panchromatique et couleur. Dans le cas particulier du proche infrarouge, la
densitométrie.optique a pu servir à la classification par niveau de gris.
La deuxième étape consiste en une étude sur le te~rain par
"transect" traversant les différentes taches ou classes retenues et
permettant, à partir d'un secteur de référence, une extrapolation plus ou
moins précise suivant la complexité de la structure d'échantillonnage
appliquée.
En 1967, FLOCH a réalisé la cartographie détaillée de la
végétation intertidale de l'archipel de Molène à partir de photographies
aériennes panchromatique et couleur (figure 6). Il a basé son
interprétation sur des "transects" de reconnaissance répartis sur les Îles.
L'identification de la végétation immergée a été limitée par "les
difficultés provenant de la violence des courants" où seule la présence de
quelques espèces a été signalée en certains endroits.
Pour cartographier la répartition des macrophytes immergés de la
région de Santec - baie de Morlaix, et estimer le potentiel. exploitable,
PEREZ et AUDOUIN (1973) ont utilisé les photographies aériennes couleur;
Après avoir repéré la position de l'étendue des taches sombres
correspondant aux peuplements végétaux, ils ont procédé par prospection sur
le terrain à marée basse, à des prélèvements au Scoubidou (outil utilisé
par les goëmoniers) par fonds inférieurs à 4 rn, à des dragages et plongées
sous-marines en zones profondes pour identifier les différents peuplements.
Une estimation de la biomasse des principales espèces à intérêt économique
a été donnée.
Dans cet objectif, THOUIN (1983) a également utilisé les
photographies aériennes couleur pour l'étude des Laminaires en
Basse-Normandie. L'interprétation a été assurée par prospection sur le
terrain en zone intertidale et par plongée en zone subtidale.
Dans le cadre de la surveillance tant d'espèces indigènes
qu'introduites, BELSHER (1983) a utilisé les émulsions proche infrarouge et
couleur et GIVERNAUD (1984) le proche infrarouge pour étudier la
répartition des Sargasses, respectivement dans la baie de Morlaix et en
basse-Normandie.
REPARTITION DES .ALOUES MJ\RINE:S
.AUTOUR Olt L'lU: Olt MOLENE
ICHII.LI'
- -· • '0.
LEGENDE
Pet. VETlA ONAUCULA TA er FUCUS SPIRALIS
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...,,_ : FUCUS SERRA TUS • RHOOYMENIA PALM.A TA BIFURO.RIA BIFURO.TA • HIM.ANTlfALIA et...ONGATA
· LAMINAIRES
UMINARIA DIGIT ATA 11"--·- <='-- FI.EXICAULISl. D ... -·-·
UMINARIA HYPERBOREA prod_,....,, (: L. O..OUSTONil,H ""mél""''•
UMINARIA OCHROLE'JO pr._,.....,,,Q ., mèlanqe
UMINARIA SACOiARINA proidam•-· 5 on mèlanqe
SACCORHIZA POL YSOiiOES proidomo...,t (:S. BUl.SOSAI. 5 on mèlanqe
AURIA ESCUl.E! .. TA proidamonanr, A en m~lanqe
UTHOTHAMNIUM O.l.O.REUM (: Moirl)
ZOSTERA MARINA ~roidomonant, Z on mélanqe.
17
N
1
---
1· ••••••• ~ "·"···
1: ;·-· Sailles., G.awters
............, Limtre de la •4ÎqêtcrftcM ,.,..esrN
t.im••• a .. plus DOsses ....... (=Zéro des CQI'fH ,..,..,...,
T ===== ........ _ .... TRANSECTS ...... PROP'ILS
Figure 6. Exemple de cartographie réalisée par FLOCH (1964).
18
Dans d'autres travaux li~s i l'~tude d'impact ~es centrales
nucl~aires, BELSHER (1977, 1980} a utilis~ les photographies proche
infrarouge et couleur. Il a cartographi~ le phytobenthos intertidal des
zones susceptibles d';tre affect~es par les rejets de ce genre
d'i~stallation dans les régions de Flamanville (Cotentin) et de Penly
(Haute-Normandie). La délimitation des différents peuplements a ~t~
réalis~e par l'identification de zones isophènes sur photographies
a~riennes proche infrarouge. Cette m~thode a ~t~ reprise par PIRIOU (1985}
sur le même site pour le suivi de l'~volution de Fucus serratus.
Dans le même but, BELSHER (1982}, BELSHER et al. (1983} utilisent
la densité optique pour l'évaluation des superficies occupées par le
macrophytobenthos de Penly. La même méthode est reprise sur le site de
Flamanville.
1.3. Télédétect~on sate11~taire
' KERAMBRUN (1984) a montr~ l'apport de la t~l~d~tection
satellitaire en utilisant les images Landsat MSS pour la cartographie de la
v~g~tation marine de l'archipel de Molène ainsi que ~our celle des régions
de Roscoff et Morlaix. Pour interpr~ter ces images, il s'est bas~ sur les
travaux cartographiques et photographiques d~ji existants. Ces travaux ne
paraissent pas résoudre les problèmes d'évaluation de la densité et de la
couverture végétale. Ce handicap a, par conséquent, entraîné des
impr~cisions dans l'interprétation. LOUBERSAC (1983}, BELBEOCH et LOUBERSAC
(1984}, BELSHER et VIOLLIER (1983, 1984} et BELSHER et~ (1984} ont
utilis~ des simulations SPOT pour l'~tude du littoral des diff~rentes
régions de l'Atlantique et de la Manche soit respectivement, Goulven, la
pointe St-Gildas et Roscoff. Leurs travaux ont port~ essentiellement sur
l'aspect méthodologique de traitement dans une phase préparatoire i
l'exploitation de l'imagerie réelle des satellites SPOT.
2. Eva1uat~on de la biomasse
L'estimation de la biomasse d'une ressource renouvelable telle que
celle constituée par les végétaux marins est difficile. Aussi, peu
d'auteurs ont-ils avancé des chiffres soit dans le cadre d'estimation du
potentiel économique, soit plus fréquemment pour des études prévisionnelles
d'impact.
19
PEREZ et AUDOUIN (1973), pour évaluer la biomasse de Laminaria
"digitata en Manche occidentale, ont procédé par numération du nombre
d'individus par mètre carré, pesée (poids frais moyen d'~ individu) et
extrapolation pour le secteur d'étude (environ 12 000 tonnes pour 100 km2).
COSSON et THOUIN (1980) ont évalué la biomasse de macrophytes pour
chacune des stations de l'estuaire de la Seine, en fonction de la·biomasse
par mètre carré d'une surface égale à la longueur de l'estran par mètre
linéaire.
BELSHER (1982), BELSHER et~ (1983) donnent une estimation des
biomasses des Fucales et des Ulves, ainsi que leur évolution entre 1979 et
1980 dans la région de Penly. La méthode.utilisée consiste en des
prélèvements sur des superficies obtenues après calcul de l'aire minimale,
pesées (poids frais moyen par m2) et calcul des superficies sur
photographies aériennes traitées par densitométrie optique.
CHASSE et KERAMBRUN (1982), KERAMBRUN (1984) ont procédé par
prélèvement, en plongée sous-marine, de laminaires sur des superficies de 2
à 25 m2 à différentes profondeurs en trente localités de la côte bretonne.
Les paramètres suivants ont été pris en compte pour chaque thalle
(longueur, largeur, diamètre, poids de la fro~de et de la stipe). Les
caractéristiques moyennes des différentes populations (densité, biomasse,
production) ont pu alors être approchées. ·Par exemple, l'étude de la
production a été réalisée par deux méthodes : mesure de la croissance in
~ par plongée (2 fois par mois) et marquage par perforation à 15 cm du
contact stipo-frontal.
Le calcul de sur~ace des fonds durs a abouti à une estimation
globale pour toutes les algues des côtes bretonnes. Cette méthode ne tient
pas compte de la variation de la couverture et suppose que tous les fonds
rocheux de la zone euphotique sont entièrement colonisés par des
macrophytes. Elle ne donne, ainsi, qu'une idée de la biomasse des espèces
exploitables en Bretagne.
BELSHER (1983) a exprimé la biomasse de Fucus de la zone
intertidale du centre Cotentin en poids sec afin d'avoir des valeurs -comparables dans le temps de la biomasse du meme secteur. L'erreur qui peut
provenir de la comparaison des poids frais évalués dans des conditions ' marégraphiques et climatiques souvent différentes, lui paraît non
négligeable. Chaque individu est alors lavé à l'eau douce pour enlever les
sels résiduels, débarrassé des épiphytes importants et séché à l'étuve
durant 24 heures. Par pesée, on obtient alors le p~ids sec.
20
BELSHER et al. (1984) ont établi une courbe de corrélation poids
humide - poids sec pour le, Fucus serra tus a:fin de déduire le poids sec à partir des prélèvements pesés sur le terrain et éliminer ainsi la phase
fastidieuse et encombrante de transport du prélèvement du terrain jusqu'au
laboratoire.
THOUIN (1983), pour estimer la biomasse des laminaires en
Basse-Normandie, a utilisé deux méthodes de prélèvement : soit tous les
200 rn le long d'une ligne directrice, soit au hasard dans une population
délimitée. Pour chaque relevé, la densité a été prise en compte ainsi que
la biomasse en poids :frais. Ceci lui a permis d'estimer une densi. té et une
biomasse moyenne par mètre carré.
GIVERNAUD (1984) a e:f:fectué des prélèvements d'un mètre carre a
1' intérieur de la zone couverte par Sargassum muticum en Basse-Normandie.
Il a pondéré les valeurs trouvées par le rapport de sur:face couverte par
l'algue à la sur:face des mares et par le rapport des zones couvertes d'eau
à marée basse à la surface totale de l'estran •.
PIRIOU (1985) a divisé une zone couverte par Fucus serratus en
trois secteurs : zone à :faible densité, zone à moyenne densité et zone à :forte densité. Il a e:f:fectué 10 prélèvements (50 x 50 cm) dans chacune
d'elles et donné la biomasse moyenne (en poids :frais) de Fucus à partir de
ces 30 échantillons.
De manière générale la plupart des travaux n'ont pas envisagé,
pour des raisons diverses souvent liées aux techniques disponibles, un des
aspects permettant de caractériser un peuplement végétal : la super:ficie
occupée. Cette donnée s'avère indispensable pour toute étude
multitemporelle. Par ailleurs pour l'étude de la biomasse, les stratégies
d'échantillonnage, l'unité de poids et l'unité de sur:face sont di:f:férentes
d'un auteur à l'autre et souvent mal dé:finies. Dans le cas de la validation
des images spatiales, la stratégie doit être adaptée à la résolution de
l'imagerie.
Chapitre II
CARACTERISTIQUES OPTIQUES DES ALGUES ET DE LEUR ENVIRONMEJŒNT
21
I. INTERET DES MESURES RADIOME"l"RRQUES DE TERRAIN
Les satellites de ressources terrestres (Landsat, SPOT) mesurent
les luminances spectrales des objets visés. Des algorithmes appropriés
·permettront de transformer ces données en paramètres caractéristiques de
l'environnement, à savoir couverture et éventuellement biomasse végétale,
facteur de différenciation des espèces, hauteur d'eau du domaine immergé.
La mise au point de ces algorithmes dépend de la connaissance des
propriétés de transmission et de réflexion du rayonnement par les
principaux éléments qui constituent le littoral. Cette connaissance est
actuellement limitée, c'est pourquoi un certain nombre de mesures a été
réalisé sur le terrain afin de répondre aux principales questions posées
par la perception de l'information en zone intertidale
- quelle est l'épaisseur du matériel végétal mesurable par la
télédétection ?
' la distinction entre especes est-elle possible et comment ?
avec quel degré de préc~sion peut-on apprécier la couverture
végétale et la biomasse végétale ?
En zone infratidale, les questions sont de savoir jusqu'à quelle
hauteur d'eau la nature du fond (végétalisé ou non) est perceptible et s'il
est possible d'en estimer la bathymétrie.
Les résultats présentés concernent l'archipel de Molène et
conduiront à définir un algorithme applicable au traitement des données
satellitaires SPOT et Landsat.
II. MATERIEL ET METHODES
1. RADIOMETRE DE SIMULATION SPOT ( CIMEL)
1.1. Description
Le radiomètre de simulation SPOT (GUYOT et al., 1983) mesure les
réflectances dans les trois bandes spectrales de l'instrument HRV (Haute
Résolution Visible) embarqué sur le satellite SPOT (tableau 2).
Canal
XSl XS2 XS3
Longueur d'onde (nm)
500 610 790
590 680 890
22
Tableau 2 : Bandes spectrales (XS) de l'instrument HRV du satellite SPOT.
C'est un radiomètre à détecteurs quantiques au silicium (cellule
photovoltaÏque). Il a la particularité de mesurer, simultanément, la
luminance et l'éclairement avec deux têtes de mesure indépendantes.
Le rapport luminance/éclairement (= réflectance) est calculé et
affiché au niveau d'un boÎtier de commande et d'alimentation reliant les
deux têtes de mesure.
Sur le terrain, les deux têtes d'éclairement et de luminance sont
montées sur un cardan fixé au bout d'une perche qui sert de potence. Le
cardan permet en principe aux deux têtes (l'une visant le flux solaire et
l'autre la cible) de se maintenir en position verticale (figure 7). Le
champ de vue du CIMEL est de 12°. A une hauteur de 1,5 rn, la surface visée
est d'environ 900 cm2.
1.2. Protocole de mesures
Quatre "transects" ont été parcourues dans 1' archipel de Molène
(figure 8). Le choix de ces "transects" a été conditionné par la diversité
des peuplements. Des mesures systématiques ont été effectuées sur les
différents substrats nus et peuplements homogènes à couverture végétale
observée à 100 %. La réflectance moyenne de chaque station, d'environ
10m2, a été obtenue à partir d'une série de 5 à 20 mesures (tableau 3).
En plus de ces radiales, un grand nombre de mesures sur les
substrats a été effectué sur des zones facilement repérables : grandes
étendues de sable et galets, rochers (granite et gneiss). L'instrument a
aussi été utilisé à partir d'un bateau (Marie-cécile, Molène) pour mesurer
la réflectance des petits fonds à proximité de Trielen.
Figure 7
23
- c;;;> -. r J
Utilisation du radiomètre sur le terrain. A. Les deux têtes montées sur leur support orientable
qui les maintient en position verticale. B. Vue d'ensemble de la potence.
(d'après GUYOT et~. 1985).
24
Ile Molène
06
Figure 8_: Emplacement des "transects" "radiometrie" parcourues les 24 et 25 avril 1986.
25
!Echantillon Canaux 1 XS1 1 XS2 1 XS3
1 1 1 1 4,6 1 4,1 1 55,0 2 4,6 1 4,1 1 46,1 3 4,8 1 4,7 1 64,3 4 4,7 1 4,7 1 56,7 5 4,6 1 4,6 1 53,5 6 4,1 1 3,8 1 53,5 Tableau 3 : Mesures de 7 4,2 1 3,9 1 54,9 reflectance (%) sur un peu-8 3,8 1 3,8 1 53,2 plement d'Ascophyllum nodosum 9 4,5 1 4,3 1 52,6 ( "transect" Q8 ; station 10 3,9 1 4,1 1 52,6 qasc 1). 11 5,3 1 5,2 1 62,2
1 1 Moyenne 4,47 1 4,30 1 55,95 Ecart-type 0,420 1 0,426 1 5,176
2. LE RADIOIŒTRE HRS
2.1. Description
Le radiomètre HRS (Haute Résolution Spectrale), conçu par le CNES
(VERMANDE, 1985), mesure les réflectances dans la,bande spectrale de 470 à 920 nm avec une très fine résolution (1 nm). Ce radiomètre comprend
une tête optique constituée d'un miroir orientable permettant
d'envoyer vers une fibre optique, soi~ la luminance de la cible, soit
l'éclairement solaire incident,
un boÎtier "spectromètre", contenant une barrette de
détecteurs CCD, l'électronique d'acquisition et une batterie d'alimentation
électrique,
26
une fibre.optique qui permet de véhiculer la lumière de la tête
optique au boÎtier.
Le principe d'acquisition des mesures consiste à faire le rapport
du signal provenant de la cible par celui provenant du diffuseur. Cette
opération est eff.ectuée par un micro-ordinateur.
La figure 9 représente le signal provenant du diffuseur, de la
cible (dans ce cas, Fucus serratus) et le rapport des deux signaux
(= réflectance) sur l'ensemble de la bande spectrale.
2.2. Protocole de mesures
Sur le terrain, la tête de visée était placée à proximité de
l'algue à une hauteur d'environ 1 mètre, fixée sur un pied d'appareil
photographique. La superficie visée est comparable à celle du radiomètre
CIMEL.
3. ETALONNAGE -DES RADIOIIETRES CIJŒL et HRS
Les deux instruments mesurent directement une réflectance en
faisant simultanément le quotient de la luminance de la cible par le flux
solaire incident. L'étalonnage de ce rapport en terme de réflectance est
obtenu à partir d'une mesure sur une cible de réflectance connue. La plaque
grise Kodak (respectivement 19,1 - 19,4 et 22% de réflectance pour XSl;
XS2, XS3) a été utilisée comme cible de référence (HOBBS et SHERMAN, 1986).
Lorsque cette mesure d'étalonnage est effectuée à des hauteurs de soleil
comprises entre 45° et 65°, la précision est de 5% pour les valeurs
absolues des canaux et de 1 % pour des rapports de canaux dans le cas d'une
comparaison de capteurs différents.
Une légère dérive des mesures d'étalonnage en particulier dans le
canal XS2 est remarquée (tableau 4) pour l'appareil utilisé (CIMEL). Ces
dérives, lorsqu'elles sont significatives (> 5 %) doivent être corrigées et
une intervention sur le radiomètre est indispensable.
Figure 9
27
FUSE:;· SO
Vm: 6
~
b
r 1 1 1 1 •
• :3 I • :3 1 . F"USE:V
.., . ' c
. 6
. 5
• 4
. 3
. 2
. 1
1.] Lit lA~ ?~~ ~~~ 4~~ ~~~ ~~~ 7R~ A~R ~~~ IA~O
Données brutes du radiomètre HRS sur l'algue Fucus serratus. L'unité en abscisse est le rang du détecteur. Les courbes a,b,c, représentent en ordonnée respectivement les valeurs relatives de l'éclairement solaire incident, de la luminance de la cible et du rapport luminance/éclairement. De nombreuses bandes d'ab- sorption atmosphérique apparaissent sur les courbes a et b.
28
Date Canaux XSl 1 XS2 XS3 Tableau 4 :
1 Mesure de calibration du radiomètre CIMEL à partir
2/09/86 0,186 1 0,190 0,213 d'une plaque grise Kodak. 19/09/86 0,182 1 0,176 0,211 30/09/86 0,172 1 0,170 0,208 23/10/86 0,162 1 . 0,171 0,188 16/02/87 0,170 1 0,154 0,188 30/03/87 0,176 1 0,165 0,203
4. MESURE DE TRAitSJIISSION OPTIQUE
4.1. Transaissi.on d'un tha11e
La mesure de transmission est également possible à l'aide de ces
radiomètres en intercalant une épaisseur donnée de matériel dans le trajet
optique.
Dans le cas du radiomètre CIMEL, les thalles sont placés sur .une
plaque en téflon fixée au-dessus de la tête d'éclairement.
La transmission T d'une énergie radiative monochromatique à travers un milieu d'épaisseur Z (en mètres) s'écrit suivant la loi de
Lambert-Bouger :
T(Z) = Exp (- KZ) (II.1)
K étant le coefficient d'atténuation (m - 1 ).
L'épaisseur optique de la couche Z est définie par l'équation
~(Z) = -KZ (II.2)
Dans le cas des thalles empilés, l'équation (II.1) s'écrit de la
façon suivante :
T(N t ) = Exp (-K t N t ) (II.3)
où N t est le nombre de thalles et K t le coefficient d'atténuation pour
un thalle.
29
Les rérlexions multiples entre les thalles ont pour erret de
diminuer globalement la transmission et sont supposées être prises en
compte par cette équation. Sur la figure 10 (a,b,c), une relation linéaire
est observée entre les valeurs expérimentales du logarithme de la
transmission et du nombre de thalles, ce qui démontre la validité de
l'équation (II.3).
La même méthode peut également être appliquée aux données HRS.
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1 1
no: mr.~C DC TltnLLCS
: Transmission optique dans le canal XS3. Le logarithme népérien de la transmission est tracé en fonction du nombre de thalles empilés. Les pentes des droites de régression sont respectivement égales à- 0,1 pour Ulva sp. (a), -0,15 pour Laminaria digitata (b) et - 0,14 pour Palmaria palma ta ( c) •
-a .._,
30
4.2. Mesure de transmission optique de l'eau
Un radiomètre immergeable jusqu'à une profondeur de 50 rn (Electro
Suarez, Hambourg), qui avait déjà été utilisé dans les eaux cÔtières du
·Finistère (HOLLIGAN et~. 1983), a permis de mesurer la transmission
optique de l'eau de mer dans plusieurs canaux du visible.
La figure 11 montre un exemple de mesures réalisées à l'aide de
Suarez pour les longueurs d'onde 443 et 530 m.
0 ~----~----~--~------~----~---~~-=~~~~~ l"' .• .. ~
,.
-21?; E. ;.
1.. .. r -
-30 ~
~. ·-
Kd=O,S rn
.•. -1
-1
LN(flux descendant) LN(flux descendanc)
Figure 11 Exemples de données SUAREZ. Eclairement lumineux à différentes
profondeurs. Longueur d'onde 443 et 550 nm (campagne IROISE,
CNRS), juillet-août 1986.
J -., .
31
r:n:. ZONE INTERTIDALE DECOUVERTE - COUVERTURE VEGETALE DENSE
1. EPAISSEUR VEGETALE SONDEE
L'une des premières questions posées concerne l'épaisseur végétale
sondée par télédétection. Dans le domaine visible, notre expérience
oculaire montre qu'elle ne dépasse pas quelques millimètres. Tel n'est pas
le cas du proche infrarouge qui nécessite plus d'attention.
L'épaisseur d'un thalle de l'algue Laminaria digitata laisse
pénétrer environ 90% du rayonne~ent ·proche infrarouge (> 700 nm), contre
20 % en moyenne dans le visible (figure 12). La réflectance dans le proche
infrarouge semble donc représentative d'une épaisseur végétale non
négligeable. Les coefficients d'atténuation Kt déduits de la figure 10,
présentée plus haut, confirment le résultat (tableau 5).
Ulva sp. 1 Laminaria 1 Palmarial ldigitata 1 palmata 1
1 1 1 Tableau 5 :
1 1 1 Coefficient d'atténuation K t IK t 0,1023 1 0,151 1 0~143 1 et transmission optique d'un 1 1 1 1 thalle dans XS3 déduite de IT=Exp-K t 0,903 1 0,860 1 0,867 1 la figure 10. 1 1 1 1
Pour se rapprocher des conditions naturelles dans lesquelles se
trouvent les algues sur le terrain, c'est à dire étalées sur le substrat (à marée basse), une expérience analogue à celle réalisée par LILLESAETER
(1982) a été effectuée. Elle consiste à mesurer la réflectance spectrale
d'un certain nombre de thalles empilés successivement sur des fonds noirs
(réflectance = 4 %) et blancs (réflectance = 70 %). Cette expérience a été
réalisée à l'aide du radiomètre CIMEL sur Ulva sp., Laminaria digitata et
Palmaria palmata. Pour les deux premiers canaux de SPOT à partir de deux
thalles superposés, les deux courbes de réflectance (blanc et noir) se
rejoignent et la réflectance devient constante. Cependant, dans le cas du
canal proche infrarouge, la valeur asymptotique des mesures sur fond blanc
n'est atteinte que pour un nombre de thalles superposés compris entre 8 et
15. Ce nombre varie suivant les espèces (figure 13).
100
-·M ·-
% 0 ..... en en ..... :::E: en :z < 50 a: 1-
0 400
Figure 12
32
500 600 700 800 900
Longueur d•onde ( nm )
# ..
Transmission optique de l'algue Laminaria digitata mesuree a l'aide du radiomètre HRS. On remarque, outre les bandes d'absorption de la chlorophylle à 440 et 670 nm, des minima secondaires correspondant à l'absorption des pigments accessoires.
0 0
75
Figure 13
33
XS1, XS2
10 15
HOHSRE DE THAU...ES
Lamlnarla dlgltata
XS3
XS1, XS2
5 10 15
NOMBRE DE TlW.LES
Palmarla palmata
XS3
15
HOHBAE Dl! TlW.LES
Réflectance d'un nombre croissant de thalles empilés sur fond noir et fond blanc dans les 3 canaux de SPOT (radiomètre CIMEL). (Ulva sp., Laminaria digitata et Palmaria palmata)
34
Il est intéressant de trouver une ~ormule qui exprime la
ré~lectance mesurée en ~onction du nombre de thallés. Le principe le plus
simple, proposé par LILLESAETER (1982). consiste en :
R(l) = R A + R S x T 2 (II.4)
où R(1) = réflectance mesurée pour un thalle, RA= ré~lectance de l'algue,
R 5 = ré~lectance du substrat et T est la transmission optique d'un thalle.
Dans le cas de 2 thalles superposés l'équation (II.4) devient :
R(2) = R A + R T 2 A
+R T 4
s
soit R(2) = R A (1 + T 2
) + R s T 4
Pour N = 3 on obtient
R(3) = R A x [1 + T 2
+ T 4
] + R s T 6
Pour N thalles la ré~lec.tance est :
R(N) 2 4 = R A [1 + T + T + • •••••• T 2(N-1 ] + R T 2N s
(II.5)
(II.6)
(II.7)
(II.8)
C'est donc cette équation qui résume le modèle le plus simple,
celui de LILLESAETER.
Cependant ce modèle ne tient pas compte des ré~lexions multiples
entre le substrat et l'algue et entre les thalles eux-mêmes. Ce phénomène a
été schématisé par HOFFER (1978) pour les végétaux supérieurs (~igure 14).
La ~igure 15 montre· le schéma simpli~ié, dans un but didactique,
du comportement d'un rayon lumineux entre un thalle et le substrat. Le même
phénomène se passe entre deux thalles.
Ce phénomène est très complexe, aussi n'est-il pas facile de tenir
compte de toutes les composantes lorsqu'on passe à plusieurs thalles.
Les di.:f.:férents ordres de réflectance R J (.:figure 15) peuvent se
formuler co~me suit
R 1 = R
~ R 2 = T 2 R 3 = T
R J
x R.s
x RA x R S
n-1 x RA
n-2
(II.9)
(II.lO)
(II.ll)
(II.l2)
Figure 14
Figure 15
lnc:ominc enerCY
35
E.rrecrive rellecl:snce • R1 +T,•il
Schéma simplifié de l'effet de la superposition de plusieurs feuilles sur la réflectance du végétal. I = lumière incidente T = transmisslon optique d'une feuille (T=0,5) R = réflectance d'une feuille (R=0,5) (d'après HOFFER, 1978).
1 Thalle
Substrat
Schéma simplifié de la réflexion multiple d'un rayon lumineux entre un thalle et le substrat.
36
La réflectance globale est donc :.
o(.
R RA 2 ~(R x R S ) J
= + T R S x A
(II.13)
J=O .>
Roo
R est une suite géométrique convergente, dont la somme vaut
R.o = 1 ___ __;;; __ _ 1-R s x R A (II.l4)
D'après ce deuxième modèle, l'équation (II.4) devient donc
J. - ll..s ~ R. A (II.15)
L'équation (II.l5) est valable pour un thalle. Dans le cas de deux thalles
on obtient :
R (~) = (j[-16)
pour n = 3 :
f<(J) =
.soi. é :
pour N thalles
::. r l.f - z(N-1)] +-·-·· 1 +
Cette· équation (II.19), comme celle du modèle de LILLESAETER
(II.l8), permet de simuler la réflectance d'un nombre variable de thalles
superposés pour un substrat de réflectance connue. Pour ce faire, il est
indispensable de connaître la réflectance propre de l'algue et sa
transmission optique. A partir des équations (II.4) et (II.15) (suivant le
37
modèle), il est possible de déduire· ces deux paramètres. Il suffit pour
cela d'avoir des valeurs de réflectance d'un thalie, l'une mesurée
au-dessus d'un thalle étalé sur un fond noir et l'autre au-dessus d'un
thalle étalé sur un fond blanc
- Premier modèle
R B = R A
+ T
R N = R A
+ T
(LILLESAETER,
2 R x SB 2 x R SN
1982)
(II.20)
(II.21)
où R B et R N sont respectivement la réflectance d'un thalle sur un fond
blanc et un fond noir, R SB et R SN sont les réflectances respectives du
fond blanc et du fond noir. De ces deux équations, l'on obtient
facilement :
( ff -2~ )
~Sl3
( J!-Z3 }
- Deuxième modèle
--, R.p, ~ R.ss x 12. 1 - R.s 13 l( !<. A
I<N = 1',. • R.sN l( Tz ,_ P.s/'J x KA d'oÙ l'on tire
R" = f<s/3 ""' P.N - R8 .1( l<.s-N
1< .JB -~SN~ (RN-RB)-" !<.sN x Rss ( ff-26}
!l..sN Le tableau 6 présente les réflectances et.les transmissions d'un
thalle calculées à l'aide de ces deux modèles et à partir des mesures
directes de transmission. Dans ce dernier cas, la réflectance R A est
calculée à partir de l'équation suivante :
R A = R N - R SN x Exp (- K T ) {II.28)
38
. Les réflectances R A , R N et R SN
.... ont la meme signification et
les mêmes valeurs que pour les deux modèles.
Tableau 6
Méthode 1 1
Mesure de 1 transmission! directe 1
1 Modèle de 1 LILLESAETER 1
Modèle ici 1 1
développé 1
Réflectances et transmissions d'un thalle pour le canal XS3 par diverses méthodes.
Ulva sp. 1 Laminaria digitata 1 Palmeria palmata RA ---r T 1 RA 1 T 1 R A 1 T
1 1 1 1 1 0,093 1 0,903 1 0,155 1 0,860 1 0,120 1 0,867
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0,0946 1 0,916 1 0,159 1 0,860 1 0,123 1 0,886 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0,0968 1 0,884 1 0,162 1 0,809 1 0,126 1 0,844 1 1 1 1 1
Les transmissions calculées et mesurées sont comparables.
Tou~efois, pour le dernier modèle, les transmissions sont légèrement plus
faibles et les réflectances des algues sont un peu plus élevées.
La figure 16 (a,b,c) représente les réflectances expérimentales
sur fond noir et fond blanc et les réflectances simulées à partir du modèle
de LILLEASEATER et du modèle développé dans cette étude. Les valeurs
simulées par le dernier modèle coïncident mieux avec les valeurs
expérimentales. Ce modèle reproduit parfaitement les courbes expérimentales
de Palmaria palmata. La différence entre valeurs mesurées et calculées dans
le cas de Laminaria digitata et ~ sp. provient vraisemblablement de
l'hétérogénéité des thalles utilisés. Cependant, comme pour Palmaria
palmata les asymptotes sont atteintes pour le même nombre de thalles.
1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1
Figure 16
39
j 7S c Ulve •11
t ~ g
"! ... w :c ... ... ... ... ~
25 ~ ...
10 15
NO .. BRit DE THAI.I.ES
i ~f t.aa1nerls dlgltate l
~ L
g 1 ' a Ill r
1 --· ~ eo... ~
i ... ... ~ ~b:(?
~ li! r· .. ~ 1
~ L 0 Cl 5 10 15
~ DE lt!AU.ES
~ g
"' ~ !10 ...
~ ... ... §
25
t 0
0 10 15 NOJoiBRE: CE THAI..I.ES
Réflectances d'un nombre croissant de thalles empilés sur fonds nojr et blanc (papier Canson) d'Ulva sp., Laminaria digitata et Palmaria palmata : valeurs experimentales (1,4), simulees à partir des modeles de Lillesaeter (2,5) et simulées à partir du modèle ici développé (3,6).
40
C'est donc ce .dernier modèle qui sera utilisé pour simuler le cas
des substrats de la· région de Molène. Celui-ci est constitué
essentiellement par un complexe gneissique qui affleure particulièrement
bien dans la moitié méridionale (de Beniguet à l'Île aux Chrétiens). La
partie Nord-Est (de Molène à Balanec) est formée de roches granitiques
(figure 17).
La simulation, à partir de ce modèle de la réflectance de
Laminaria digitata et Palmaria palmata sur granite (R 36 %) et gneÏss (R
17 %) montre que les valeurs asymptotiques sont atteintes rapidement (de 4
à 5 thalles) (figure 18a,b,c). En ce qui concerne les sites étudiés ici,
cette épaisseur végétale est systématiquement dépassée. En outre, dans le
milieu naturel, il subsiste toujours une couche d'eau piégée entre les
thalles (même après une longue période d'exposition). Ceci diminue encore
plus la transmission et donc l'épaisseur du matériel végétal mesuré.
Des mesures de réflectance sur des peuplements d'Ascophyllum
nodosum, à biomasse très variable pour une couverture végétale de 100 %
montrent qu'il n'y a pas de corrélation entre biomasse·et réflectance dans
le proche infrarouge : r ~- 0,035 (tableau 7 et figure 19). Il est à noter
que pour une telle couverture la biomasse est généralement supérieure à 10
kg/m2 (poids humide) dans la région étudiée.
Ces résultats montrent que les rayonnements électromagnétiques
visibles et proche infrarouge mesurés par la télédétection ne pénètrent pas
dans toute l'épaisseur du matériel végétal des algues dans les conditions
naturelles. Celle-ci ne peut donc fournir une estimation directe de la
biomasse d'algues en zone intertidale dans le secteur de Molène.
2. DIFFERENCIATION DES ESPECES
Des travaux antérieurs sur des simulations du satellite SPOT,
enregistrées à partir d'avion (LOUBERSAC, 1983 ; BELSHER et VIOLLIER, 1984)
montrent que les analyses statistiques des données aboutissent à des
classifications des espèces végétales dominantes. L'origine des facteurs de
différenciation n'est cependant pas bien établie : ,
la reponse dans le proche infrarouge ? ,
la reponse dans les canaux visibles ?
les caractéristiques de l'environnement (ex. humidité,
orientation, ••• ) influent-elles ? et dans quelle mesure?
La deuxième hypothèse est a priori la plus fondée.
.• , •' .. • ,• llot~rm,hle ,1 rJ l' JI .'l • •1, •10, ·20, •30, -r.u au·de11nut du z~ro du plut ba11e1 ntell,
' 1 1
•' •' Sut Il Ulll 1 1 • ZDIIC:I ~IIIUJ,~el lUX plus blllel hllll,
f 11motlen1 a•pttflcltlltl
r-:--;, rbs~• ' donrlntnte lllbleure l-!.-.1 (111111 lmnretg<!t de conrpothlont dlvenet)
e • a •• Gthel de &•le~l
\,_ Queuu de' com~te, iombolol ~(le plu• touvent lnunetJ,~I l pleine met)
'lflh Cotdont de s~lell ' "11 (uec limite rie la putle •011 lnunet~c)
l'n!\ A mu de Rnl•u (\'\V (nec limite de la panic aon lnnnctsleJ
9 Loc'h (etans de bur~ge) J:.:~J Dune ou pellicule dunahe
1/11/1/fl/ Limon wUtmlell
~Plage 1oulevh
f IIMollon1 d• toclt
1 ~ J AIIIJ>hlbollte (3) (Cille ~) ~Gue hl tle PJ~unooaue1 (f;.-~H ~llca~ehhtu et pch1 dd Conquet (Blnlguet)
rm1GIInlte de la Clo1tn1le du rlenu Nohe1 ~avec faclh n•rlonltlque rie rlaccn ar Dlnlsuet ("'At)
J ......... jllmlte de dllll1cnttl follllatlon•'
0rame• E]rendage
[Y]canllll
l:2]111on de tocloe; bashaue~ .1/1, U
r::i\lllll0111 de gtaulte l IDUIIIIIIJRC (yi) ~ resmllllc (l') '
l",i'\"lGtanlte de rtoudalmlz~a• (D1nncc)
1• + 4 t •J G11nhe de I'Aber·lld~ (lldanec)
~ G11nlte de Salnt-ltènan (Molène), avec zone• fc111le1 (-)
J-t' .'.] Grreht env• hl par le ~ranlle de SaluHteuan
1 ",. ".,jnlo•be qnauzlquc de~ leuo11
E2) G•anodlotlte dcloc en enclnc1
·-s.: <;)
ca. .. i'i'"
: 1 4 ~
~
; t
~----~.~ .. ----~~ ...
Figur~_}7 : Carte géologique de l'archJpel de Molène (d'apres CIIAURIS, 1969).
0
a
H
l("
~\ OIJ \
' '
ttc
Figure 18
42
1 al-
1 1 r !... 1 ... L
0 1 1 0 5
• _..,_._....._...._ .. -·· -·
1 Noir
2
3
Sable
Blanc
' ...; 1
""'! .... 1
~ 1 1
ï ~~--~~~--~~--._-L.--L-·~~--'--L--J
10 15
tlOMBAE CE TW.LLEll
r--r- r-r~"t ·-y--"t-r-~-.....---..-,..-,---r-r---r--•----j-. ~!...
1... Uain81"i8 d1o1tata ~
B ~~ ~ ~sot 4
j
i tL L---~~~~~~-----------1~ 1 Noir -1 1
ï 2 Gneiss : 25 1- 1 C 3 Granite l ~ 4 : Blanc J
0 t~'-...&...-"--'---'--·'- -1---L-.L-..J . ..L..._t'--.L--L-':-• ..J- -1-1-.-J-j 0 5 10 1!S
ï-r -r-- r--,·- -r· -,-·-r--r 1 ~~- ï 1- Palaar1a pal .. ta
i ~ Î L -j
B ~ -1 !f sol- ~ ~ i ! ... u r-...
l ~ i-. Noir 1 :- ~
1 J :-2 Gneiss 1 25L ...1
1 3 Granite J r ! 1 ~ ,....
4 Blanc J [ ~ 0 i 1 ~--~--.L- -1--.J-- ...
0 tS 10 15
tiClMBI1E œ llW..I.ES
Réf1ectance simulée pour 20 thalles à partir du modèle développé pour : Ulva sp. sur sable (R
5 =0,26), Laminaria
digitata et Palmaria palmata sur gneiss (R 5
= 0,16) et granite (R
5 = 0,36).
43
Tableau 7 .. Biomasse humide et réflectance pour une superficie d'un m2 . d'Ascoph;l:llum nodosum (couverture 100 %) •
Biomasse/m2 Canaux XS3-XS2
. 5
en kg
10,5 12,0 12,0 13,2 16,2 16,2 17,7 22,0
1
L 1 1 L
1 L 1 1 L 1 1 L 1 1 L 1 1 L 1
L 1 1 L 1
c: -'
XSl
0,042 0,035 0,037 0,029 0,034 0,025 0,045 0,037
' 1"::1 .. .....,
XS2
0,048 0,040 0,042 0,033 0,039 0,029 0,051 0,043
...L
'+
1C:: .. ....,
+
BI ot1ASSE < I(G/t·1 >t )(-2)
XS3
0,550 0,519 0,440 0,467 0,513 0,399 0,567
1 .J 1
0,488
XS3/XS2 XS3+XS2
11,460 0,834 12,975 0,856 10,476 0,826 14,150 0,868 13,150 0,858 13,750 0,865 11,120 0,835 11,349 0,838
J 1 1
J 1 1
J 1 1
J 1 1
.J 1
Figure 19 : Indice de végétation de la biomasse humide d'Ascoph;l:llum nodosum. Les mesures de rafleetance ont été effectuées dans les conditions naturelles.
1
1 1
.J 1
J 1 1
44
HOFFER (1978) montre sur des ~euilles de Coleus (~amille des
Labiées) qu'il existe une nette variabilité de la ré~lectance dans le
visible due à la di~~érence pigmentaire (~igure 20).
La richesse pigmentaire des algues (c~. chapitre I) entraîne une
~orte absorption de la lumière visible. Les courbes spectrales de
transmission (~igure 12) ~ont apparaître un minimum secondaire entre les
bandes d'absorption de la chlorophylle a (440 à 670 nm). Ce minimum
correspond à l'absorption par les pigments accessoires.
Les courbes de ré~lectance des algues (~igure 21) la ~ont
également apparaître mais de manière plus atténuée : entre 450 et 750 nm.
Le maximum de ré~lectance se déplacera de 550 nm (Ulves) jusqu'à 610 nm
(Palmaria palmata) (~igure 22).
Ces très ~aibles variations restent visibles, même intégrées dans
les bandes spectrales de SPOT XS1et XS2 (VIOLLIER et al., 1985).
Pour mettre en évidence cette hétérogénéité de réponses
spectrales, un indice pigmentaire (IP = XS1/XS2 soit vert/rouge) a été
appliqué aux di~~érents peuplements étudiés dans l'archipel de Molène
(tableau 8). Chez les végétaux terrestres, ce rapport a été utilisé par
KANEMASU (1974) pour suivre la croissance du blé, sorgho et soja, par
TUCKER (1979) comme indice de végétation et par LILLESAND et~ (1981)
pour suivre certaines maladies des végétaux (érable et orme). Il a été jugé
sans importance particulière sau~ par le premier auteur.
Dans le cas des macrophycophytes, ce rapport ~ournit un indice de
l'importance relative des pigments accessoires (VIOLLIER et~. 1985). Le
calcul de cet indice montre la possibilité de discriminer les algues
brunes, vertes et rouges (tableau 9).
Ascophyllum nodosum et Fucus serratus constituent les principaux
peuplements intertidaux de l'archipel de Molène. La possibilité
d'identi~ier ces deux espèces et de les discriminer ~aciliterait leur
exploitation et apporterait une in~ormation de répartition intéressante.
Bien que l'indice pigmentaire d'Ascophyllum nodosum soit en moyenne
légèrement supérieur à celui de Fucus serratus, la di~~érence n'est pas
signi~icative au seuil de 90% (test t).
45
Tableau 8 Site d•étude : Molène. Signatur.es spectrales des algues, •esurées sur le terrain {canaux XS du satellite SPOT, rangées suivant la valeur croissante de l'indice pig•entair.e (une station • la •oyenne d'une dizaine de aesures).
1 1 Indice 1 1 Station Espèce Réflectances 1 végétat. 1 pig.ent.l 1 XS1 XS2 XS3 lnorulisél XS1/XS2 1 1 1 (XS3-XS2) 1 1 1 /(XS3+XS2)
1 1 1 a pal Palaaria pal•ata 0,011 0,018 0,338 0,900 0,625 1 1 a pal Palaaria pal•ata 0,019 0,027 0,463 0,889 0,691 1 qsac Saccorhiza polyschides 0,017 0,024 0,451 0,899 0,692 1 •bi f Bifurcaria bifurcata 0,039 0,044 0,570 0,856 0,886 1 •fsp1 Fucus spiralis 0,032 0,036 0,491 0,862 0,888 1 qbif Bifurcaria bifurcata 0,020 0,022 0,311 0,867 0,898
- 1 •asc:2 Ascophyllu• nodosu• 0,033 0,036 0,581 0,884 0,922 1 •fs2 1 Fucus serratus 0,025 0,026 0,568 0,911 0,939 1 •fs1 1 Fucus serratus 0,028 0,026 0,517 0,895 0,974 1 •asc1 1 Ascophyllu• nodosu• 0,039 0,039 0,572 0,872 0,990 1 qsfs 1 Fucus serratus (fertile) 0,037 0,038 0,561 0,874 0,995 1 qfsq 1 Fucus serratus 0,023 0,033 0,449 0,901 0,995 1 qfsnf 1 Fucus serratus 0,033 0,033 0,590 0,895 1,010 1 qlasa 1 La•inaria saccharina 0,035 0,034 0,402 0,844 1,017 1 ddet 1 La11inaria digitata 0,033 0,032 0,609 0,899 1,019 1 qasc2 1 Asc:ophyllu• nodosu• 0,034 0,033 0,556 0,890 1,023 1 qasc3 1 Ascophyllu• no dos ua 0,041 0,040 0,528 0,859 1,025 1 masc3 1 Asc:ophyllu• nodosu11 0,037 0,036 0,674 0,889 1,035 1 11asc: 4 1 Ascophyllu11 nodosu• 0,042 0,041 0,535 0,859 1,037 1 œasc:l 1 Asc:ophyllua nodosu• 0,047 0,045 0,556 0,849 1,039 1 qhill 1 Hillanthalia 0,034 0,031 0,326 0,824 1,076 1 ddfe 1 L. digitata fleur d'eau 0,014 0,013 0,176 0,863 1,096 1 apelv 1 Pelvetia canaliculata 0,039 0,034 0,558 0,886 1,173 1 ulv 1 Ulva sp. 0,052 0,042 0,267 o, 726 1,217 1 qc:lad 1 Cl ad op ho ra sp. 0,059 0,042 0,265 0, 725 1,398 1 unt 1 Enteroaorpha sp. 0,043 0,030 0,454 0,875 1,407 1 qulen 1 Ulva sp. + Entero•orpha 0,044 0,030 0,262 0,791 1,459 1 1
---r IP s 1 Tableau 9 . .
n
1 Peuplements de l'archipel de
!Algues vertes 1,392 0,0929 Molène : moyenne IP et écart-!Algues brunes 0,987 0,0948 1 type de l'indice pigmentaire. !Algues rouges 0,667 0,0929 1
Figure 20
-........
w (_)
z a: lu LU _J 1..&... w a:::
Figure 21
46
80~----------------~ •• -.-•• -.~N~o~p~is~m-e-n&~l--------~
--Anahocyanin. no chlorophyt - Chlorophyll - An&hocyanin and
chlorophyll
20
Variation de la réflectance des feuilles de Coleus en fonction des différences d'équipement pigmentaire (d'après HOFFER, 1978).
4
3
2
1
0 580 680 780 LONGUEUR D'ONDE C nm )
Variation de la réflectance entre 400 et 700 nm des 3 algues ~ sp. (verte), Ascophyllum nodosum (brune) et Chondrus crispus (rouge) (d'apres VIOLLIER et al., 1985).
40
-M -CU- 30 u c co ~ u cu --cu a;
20
~
10
0
P. p.
500
Figure 22
47
600 700 800 900
Longueur d"Onde ( nm )
Signature spectrale d'Ulva sp.(l) et Palmaria palmata (2) réalisée à partir du radiomètre HRS.
l j
48
Aucune corrélation (r = - .0065) n'apparaît entre l'indice
pigmentaire et l'indice de végétation normalisé : (XS3-XS2)/(XS3+XS2).
Toute~ois, les algues vertes présentent un indice de végétation en moyenne
plus ~aible que les autres peuplements. Ceci est vraisemblablement dÛ à leur ~aible densité dans ce secteur. Il existe, en e~~et, des exceptions à cette règle générale : le peuplement d'Enteromorpha sp. très dense a un
indice IV supérieur à la moyenne des cas présentés (0,865). Les expériences
de transmission montrent généralement que les ulves ont un indice de
végétation comparable aux autres espèces.
Le calcul de l'indice pigmentaire semble donc la solution la plus
satis~aisante pour discriminer les espèces. Mais cette démonstration est
toute théorique.
L'application pratique aux données satellitaires se heurtera à un
certain nombre de problèmes. D'une part, les valeurs concernées des
ré~lectances sont très ~aibles (entre 0 et 0,5 ), à la limite des
per~ormances radiométriques du satellite. D'autre part, cette méthode
suppose que la totalité de la parcelle visée (20 x 20 m) soit recouverte
d'algues. La ~ract~on de couverture végétale doit être estimée au préalable
et trouvée très proche de 1. En~in, les cas extrêmes, algues rouges et
vertes, qui rendent très signi~icative la gamme de variation de Ip, ne
s'observent pas souvent en abondance sur des sur~aces aussi grandes.
L'interprétation de l'indice pigmentaire (IP), calculé à partir de données
sat3llitaires, doit donc être soigneusement véri~iée.
IV. ZONE IftTERTIDALE DECOUVERTE : COUVERTURE VEGETALE PARTIELLE
Les e~~ets d'ombre étant moins importants que dans le cas d'une
végétation terrestre dressée, la ré~lectance d'un "pixel" mixte peut
simplement s'écrire :
Ri = c. Rai + (1- c).Rs i (II.29)
où c est la ~raction de couverture végétale, R . est la ré~lectance de a~
l'algue, et R si est la ré~lectance du substrat (rocher,_ sable sec ou
humide, ••• ) (tableau 10), i désigne le canal ou la longueur d'onde.
Granite
Gneiss
Galet
Sable fin . .. terr1gene
Sable grossier .. organogene
Algues (•oyenne des 3 Îles)
49
Tableau 10 : Réflectance (~) des différents substrats rencontrés dans l'archipel de Molène et les réflectances •oyennes d'une algue, calculée sur toutes les Îles.
Molène ..
Trielen Queunes XSl XS2 XS3 XS1 1 XS2 XS3 XS1 XS2
1
30,60 33,80 34,62
13,54 14,67 16,92 13,42 14,02
22,68 24,68 29,23
29,68 31,92 32,38 24,14 24,36
15,80 15,96 28,10
3,45 3,30 52,80
1 XS3 1
1
1 1
16,26 1 1 1 1
26,53 1 1 1 1 1
1 1 1
50
A partir de l'équation (II.29) et des valeurs R si du ga 1 et,.
l'influence de la couverture végétale (c) sur le substrat est représentée
par la figure 23. La réflectance diminue en fonction de c pour les deux
premiers canaux, mais augmente dans le troisième. Il ne sera cependant pas
possible d'utiliser un seul canal pour déduire c à partir de R, étant donné
la très large gamme de variation des réflectances R d e s s u b s t r a t s s (tableau 10).
Le simple rapport XS3/XS2 s'est montré généralement très variable
pour une couverture végétale donnée. Par exemple, pour c = 1, l'écart-type
est de 3.9 pour une moyenne de 14,9·
L'indice de végétation normalisé (IV) couramment utilisé en
télédétection (SAINT et PODAIRE (1981) ; MAXWELL (1982) ; MYRES (1983) ;
SHIBAYAMA et al. (1985), ••• ) diminue ces influences. Ce rapport s'exprime
par l'équation suivante :
IV= ($-3o)
$c/é povr..SPOT: (li-31)
Les mesures de terrain (tableau 8) montrent que quelque soit le peuplement
d'algue et de son substrat, l'indice de végétation est pratiquement
invari_able pour une couverture observée : c=l, soit un écart-type de 0,045
po~r une moyenne de 0,865 (± 5 %). Pour une couverture c de valeur
intermédiaire, l'influence de la réflectance du substrat peut théoriquement
être appréciée à l'aide de l'équation (II.29) et de l'indice de végétation
(Equation II.3l) :
!V = [ ( R.A '"s3) - R.Hx~3}). c + R .s cxs3JJ- [ ( e" (li'S~>- Rs<".u.J ) ... c"' R s(lCS.tJ]
[(tZA(x.S3J- Rs(x~3J),c: +gscxS3)]+[(12.,&r~S'.z) -R.sC,t5zJ)~c+ RstiszTI
Cette relation est représentée pour différents types de substrat
(figure 24). A l'exception du cas l, les autres relations sont très proches
les unes des autres. Par conséquent, si une relation intermédiaire est
choisie (le cas 4 par exemple : galet) pour calculer c à partir de IV,
l'incertitude sur la valeur retrouvée ne devrait pas dépasser c = 0,1. c
peut être exprimé en fonction de IV, des réflectances moyennes de l'algue
(lf- 32)
1 1 ....... ' .. '·-" "'-LL il J f...!J _J !..o.. 1 1 ....... CL:
C'l~ ,_) "-1
40
•-:J 17-l ..J ._.
20
On ._.
Figure 23
,_,
6[i
5[i
. . ..... .1. 1:::..1.
Figure 24
51
1 1 1 _......-1 ~ ~, ~ 1 ~-- 1 1 ~ 1 r __ .... 1 1 ~- 1 1 _.-·· 1 l --·- XS3 l 1 .---·· 1 1- ..--·· -l 1 _., 1 1 .,. ... -·· 1 ~:w-·· ... 1 1 1 1 F-- '1 1--- --.... __ 1 L -----·--- J 1 ·-----:-·-..... x s 2 1 ! ·----=:·:::- ·-. 1 ... ---.:--.... -1 1 -·-:::-...... 1 l XS1 -=~~--- 1 t- ·--==~~ i 1 =--=--==- 1 1 -- 1 1 ·---J 1 1
COUVERTU~!E
60 80 '·./EGETRLE ( :.~)
Variation de la réflectance (%), en fonction de la couverture végétale, pour les trois canaux SPOT.
0 î-1 t:) ,-;, ._. r_• ·-• ._. U38
COU'·./CG!TUF:E EN
Influence des substrats sur l'indice de végétation en fonction de la couverture végétale. 1. Sable grossier organogène ; 2. gneiss ; 3. sable fin humide 4. galet ; 5. granite ; 6. sable fin sec.
52
(RA ) mesurées sur le terrain et de la réflectance du substrat (R s ), ici le galet par l'équation suivante :
c. =
V. JULIEU IJOŒRGX
( ii- 31)
Le rayonnement électromagnétique pénètre dans l'eau uniquement
dans une région très limitée du spectre : la gamme du visible (400-700 nm),
et plus particulièrement du bleu au jaune (43Q-560 nm) (figure 25).
10~------~---------r--------,---------r-------~--------~
. e .... z '= ~ 1.0 ......
• w 0 u
a .;::: :3 z !:::! < ""' v> => ...... ... ë
0.01~--------~------~~------~~------~--------~--------~ 200 400 600 eoo
.\. WAVELENGTH ( nm)
Figure 25 Atténuation de la diffusion de la lumière dans l'eau (d'après
SMITH et BAKER (1981). Les différentes courbes correspondent
chacune à un auteur différent.
Déjà limitée dans le cas de l'eau pure (SMITH et BAKER, 1981), la
pénétration du rayonnement diminue en outre en fonction de la turbidité,
c'est à dire de la teneur de l'eau en ~atières diverses, dissoutes ou en
suspension. Des calculs théoriques (les plus récents étant ceux de SPITZER
et DIRKS, 1987) montrent cependant que la nature du fond peut être perçue
jusqu'à des profondeurs variant entre quelques décimètres et une vingtaine
de mètres suivant le degré de turbidité de l'eau.
53
Le calcul exact de l'in~luence de la ré~lectance du ~ond sur la
couleur de la mer est complexe, car il ~aut tenir compte d'un grand nombre
de phénomènes : ré~lexion et transmission à l'inter~ace air-mer, absorption
et di~~usion multiple par l'eau de mer et ses constituants, ré~lexion du
~ond (GORDON et BROWN, 1974). En gardant une précision su~~isante, il est
possible cependant de simpli~ier les calculs en exprimant que la
ré~lectance spectrale R i ( Z) de la mer, en présence d'un ~ond à la
pro~ondeur Z (mètres), est la somme de deux contributions: celle de la
ré~lectance du ~ond R i pondérée par 1' atténuation exponentielle du
rayonnement au cours de son double trajet (descendant et montant) dans
l'eau, et celle de la ré~lectance de la masse d'eau qui augmente
progressivement avec son épaisseur :
R i (Z) = 0,545.R Fi .exp (- 2.K i .Z) + R Wi (~) P (Z) (II.34)
où 0,545 est la valeur normale de la transmission à l'inter~ace air-mer
(MOREL et PRIEUR, 1977).
i désigne la bande spectrale
K i est· le coe~~icient d'atténuation di~~use (rn - 1 )
R wf'>llJ est la ré~lectance de la masse d'eau lorsque le ~ond est à une pro~ondeur optique in~inie (20 mètres).
P i (Z) est un coe~~icient que BAUSSART (1980) exprime de ~açon
approchée à l'aide de la ~ormule :
P i (Z) = 1 - exp (- 2 K i Z) (II.35)
La réunion des équations (II.34) et (II.35) donne
R i (Z) = R Wi + (0,545 R Fi - R Wi ) exp (- 2 K i Z) (II.36)
soit une formule semblable à celle proposée par DOAK et al. (1980). Grâce à l'équation (II.36), et à partir de données de terrain de Ki , deR Wi , et
deR Fi , on peut estimer ~acilement l'in~luence du ~ond sur les mesures de
télédétection.
Parmi ces données de terrain, celle du coe~~icient d'atténuation
de l'eau K i est la plus déterminante. Une série de mesures de K a été
e~~ectuée en deux points situés au Nord de l'archipel de Molène, en juillet
1986, pendant la campagne océanographique "Iroise" (tableau 11).
54
Les valeurs de K sont peu élevées, en moyenne 0,05 m-l à 550 nm,
sauf le cas de la station M3 du 20 juillet, une exception qui montre que
dans·les eaux côtières on peut toujours rencontrer des masses d'eau
turbides d'origine terrigène. Dans la région étudiée ces cas sont cependant
peu fréquents. Un suivi annuel réalisé en 1985 dans un site proche (SOURNIA
et ~. 1987) montre que la turbidité de l'eau n'augmente de manière
significative que pendant des périodes brèves dont la durée totale ne
dépasse pas 20 % de l'année : pendant les périodes de tempêtes, et à l'occasion de poussées printanières du phytoplancton. De cette étude, et
des mesures effectuées à proximité immédiate du site en juillet 1986
(tableau 11), nous concluons que la transparence des eaux de cette région
de Bretagne est exceptionnellement élevée, caractérisée par un coefficient
d'atténuation diffus K à 550 nm, de valeur moyenne égale à 0,05 m-l.
La connaissance· de cette donnée de base nous permet de simuler
l'influence de la profondeur Z (mètres) et de la nature du fond sur la
réflectance de surface. Les figures 26 et 27 montrent qu'il est
théoriquement possible de distinguer un fond végétal (c>0,9) d'un fond
clair jusqu'à une profondeur d'environ 15 m à l'aide du canal XSl et à environ 5 m à l'aide du canal XS2.
Les figures 26 et 27 montrent également que la réflectance d'un
couvert végétal dense à faible profondeur est plus faible que celle de
l'eau du large. Une radiale réalisée à l'aide du radiomètre CIMEL, à partir
du bateau, confirme ce résultat théorique (figure 28).
Pour une appréciation des couvertures végétales intermédiaires, il
n'est pas possible d'utiliser le seul canal XSl. Il existe en effet une
confusion entre la ~one profonde à faible couverture et la zone peu
profonde à couverture plus dense (figure 26).
Etant donné que le- canal XS2 présente des variations significa
tives jusqu'à une profondeur de 5 m, l'utilisation simultanée de deux
canaux XSl et XS2 semble pouvoir résoudre la question.
Le rapport XSl/XS2 permet une bonne appréciation de la couverture
végétale entre 5 et 10 rn, mais il est presque insensible aux variations de
la couverture, pour une profondeur Z comprise entre 0 et 3 rn (figures 29 et
30). Ceci provient du fait que les fonds sans végétation conservent à ces
profondeurs des réflectances proches dans les canaux XSl et XS2, donc un
rapport voisin de l comme pour la végétation.
Une multiplication de ce rapport par la réflectance du canal XSl
(XSl 2 /XS2) permet de lever cette ir.détermination (figures 31 et 32) et de
donner une meilleure estimation de la couverture végétale.
55
Tableau 11 : Coe~~icient d'atténuation di~~use de l'eau de mer mesurée à proximité de l'archipel de Molène : à 48°27N, 4°49W pour les six premières données, à 48°30N, 4°56W pour les quatre dernières.
Date 1 Bandes spectrales (nm) 1 1 433-453 1 510-530 1 540-560 1
1 1 1 1 13/7/86 1 0,085 1 0,048 1 0,050 1 15/7/86 1 0,076 1 0,045 1 0,043
1 25/7/86 1 0,067 1 0,047 1 0,050 26/7/86 1 0,070 1 0,050 1 0,047 1 31/7/86 1 0,124 1 0,083 1 0,080 1 2/8/86 1 0,090 1 0,050 1 0,0525 1
1 1 1 1 13/7/86 1 0,065 1 0,043 1 0,045 1 31/7/86 1 0,069 1 0,043 1 0,043 1 11/8/86 1 0,072 1 0,045 1 0,047 1 2/8/86 1 0,077 1 0,050 1 0,050 1
56
lU 1 r L - ;) 1
U1 t' x L oj 1\
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~ 1 c-1 r n~ c: t ~ tC: 20 ":)C: 38 ...... _, ........ .. "' .... ....,
rRorONDEUR EN METRES
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J 1 C'\.1 .,
Ul J x 1 ., :;
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.J 1 ., ~
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Il \li l r\n ~ \\ c-o.s h\1( r'. .. -:\ 1- .. ~t... 1 ........ "i.:..
E-r ~ c•1
5 18 15 20 25 30 rROFOt-:OEUR EN t1ETRCS
1 , .J 1 , J 1 .,
.J 1 .,
.J 1 .,
.J 1 .,
-1 1 ,
-1 1
1 -1 1
-1 1
1
Figure 26 : Variation de la réflectance dans le canal XS1, en fonction de la profondeur pour C=O, C=0,25, C=O,S, C=0,75 et C=1 (C =couverture végétale).
Figure 27 : Variation de la réflectance dans le canal XS2 en fonction
E 1.1.1 u z -c; .... u UJ -J .... UJ a:
Figure 28
14
12
10
a
8
4
2
0 1
de la prodondeur pour C=O, C=0,25, C=O,S, C=0,75 et C=1.
RADIALE CIME!. (ILE CE TRIELEN)
2
3
4
1. !5 2 2.5 3
PROFONCEUR EN METRES
Réflectance mesurée à partir d'un bateau sur des fonds de profondeurs variant entre 1 et 3 m. Cas d'un fond de sable : 1 et 2 (respectivement XS1 et XS2) et d'une végétation dense : 3 et 4 (respectivement XS1 et XS2). Proximité de l'Île de Trielen, le 25 avril 1986.
57
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2.4
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Figure 29 Variation du rapport XS1/XS2 en fonction de Z pour C=O, C=0,5 et C=1 (C =couverture végétale).
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CoUVCRTURE VEGETALE
J 1 1 1 1
J 1 1 1 1
Figure 30 Variation du rapport XS1/XS2 en fonction de la couverture végétale pour Z de 1 à 10 m.
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Pk'()F Or·.J rtEU~' f:~N r·-lE Tk'ES
Figure 31 Variation XS1 2
/XS2 en fonction de Z pour C=O, C=O,S et C-=1.
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r:~J 1 .-. -:..-< 1 ....... .-.. ····..J :..;..: .. t- 1 -en ::<:
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··~ J ... '· 1 L--~:::.::~::.::..... J 1 ·"'~- ··--=~::.:...... . J L .......... --.:.;~.... . z-s
1 , ....... _ ..... ~--:-.::-·~ b. ... -.... _·-----~~~~- J 1 ---... :----- ··..... -~~::~=--~ J' t--- ·--..._:--..::.-....._. -~:::-:::·.::-·, ~._ ----=:--:;-.. . .... ::-=:·-~·-- 1 1- ·---..... -------- -----:t:..,,.... ·--.,.:~~.... -l 1 x--- ·---- --...._~..,,::o..·1--;:~ 1 . -. - - -. . . ~ -.....::-.. J l- ! ·--...... J ..._ __ ---- - ..... --. .... 1 ' : -·---:.- ----.:~-~....... 1 - .. -- ··~
4 1 lI
.-. 1-0:::. 1
iJ î7t -:..•
lI j 1 : 1 '
18 28 :30 ··HJ 50 60 70 :30 ~30 Co:• UVEJ:;~TUF!E VEGETALE ( ~~)
100
Figure 32 Variation du rapport XS1 2 /XS2 en fonction de la couverture végétale pour Z de 1 à 10 m.
59
Pour une valeur donnée de XS1 2 /XS2. et si l'on évalue c à partir
des réflectances de la ligne d'isobathe 5 mètres, l'écart possible entre la
couverture c exacte et estimée diminue en fonction de c : elle est de 30 %
pour c = 0 et inférieure à 5 % pour c > 70 %.
Le raisonnement utilisé au paragraphe IV pour déduire la
couverture végétale c en zone intertidale sera appliqué à ces deux rapports
pour estimer c en zone immergée.
Il est possible autrement d'introduire dans l'équation (II.36) une
valeur de réflectance du fond, fonction de la couverture végétale :
R Fi = R Ai c + (1 - c) R Si (II.37)
L'équation (II.36) devient alors
R i (Z)=R Wi + (0,545 [(RAi -R Si ) c+R Si ] -R Wi ] Exp(-2KixZ) (II.38)
En collaboration avec A. MENESGUEN (IFREMER/Brest), nous avons
utilisé un système de deux équations non-linéaires en c et Z du type
(II.38). Appliqué aux deux canaux XS1 et XS2, ce système devrait permettre
de déterminer les deux inconnues c (couverture végétale) et Z (profondeur
en mètres). c a été exprimé à partir du canal XS2 (Equation II.39) et Z à partir du canal XS1 qui est plus sensible à la variation de la profondeur
(Equation II.40).
[ c Q ~ - e w ~ ) E ~ p ( .t k ~ :ç ) -+ e. o/z.] - r<. s l. ( .lT-1 :J) R A2 - R.sz.
~ = ~ LOj r. o, 5115 ( t< A 1 - R.sJ) c. -+. ~.51)- t<. WJ
.Zk:1. L 1< j .... 1<.. IX/i
La résolution numérique se fait en éliminant Z entre les deux
équations (II.39) et (II.40) ce qui fournit une équation en c du type
c = f(c) :
~5 !<.wt.- R. $-t,
!<. lU, 1!.. 5 .e + l,s;,r ( 12.z- IZw.:) •[o,.s11S' (IZ.Dtt·es,)
IÇ ~'Z. _ R-s 2. Jt 1 - R w 1
'-
60
Appliquée à une équation du type c = ~(c), la méthode de NEWTON
donne la formule itérative suivante·:
c, = c 1f -1 - l (~n-1)- Cn-:t
i-' ( Cn-1) - 1
f' est la dérivée de ~ par rapport à c ; elle est égale à
f'(c) :: hür ( ez.- ew~) 12. Pr2 - r<. 52.
0, f5l(j (X A.t- esl)
e. 1 -ew,
( ..11 - 4Z)
La valeur initiale co est choisie de manière à ce que B soit supérieur ou
égal à l, ce qui respectera la contrainte que la profondeur Z calculée par
l'équation II.40 soit positive
é), 5LJ ':.- g s 1 - (2. \P!
R ltwa (.ll- u~J
c~ - C m/n..
12. 1 - 0 1 6 LIS le.s 1 (.F-u6.)
Ce modèle converge vers une valeur de c tel que
Cette valeur c est par la suite introduite dans l'équation (II.40) pour
calculer z. Le tableau 12 représentant un exemple de calcul de c et Z à partir
des réflectances des canaux XSl et XS2. Ces résultats sont en accord avec
les calculs directs (~ ~igures 26 et 27) et montrent ainsi les
possibilités d'utilisation de ce modèle.
61
Tableau 12 Calcul de c et Z à partir des réflectances théoriques (R 1 : XS1 et_R 2 : ~S2) déduites des ~igures 26 et 27 à l'a~de du modele numerique.
R 1
0,080 0,050 0,040 0,350 0,025 0,025 0,023 0,022 0,017 0,014
0,0135
R 2
0,070 0,030 0,125 0,025 0,018 0,017 0,016 0,016 0,148 0,013
0,0119
c Z(m)
0,090 0,50 0,406 1,96 0,576 2,04 0,686 1,50 0,838 2,26 0,820 3,08 0,859 3,80 0,885 3,50 0,980 1,74 1,000 1,25 1,000 0,32
62
VI. ZONE DE TRANSITION
La frontière entre les zones émergée et immergée n'est pas
toujours évidente-à déterminer. En effet, même par des fonds de 4 ou 5 m,
les grandes algues Laminaires se déploient verticalement et une partie de
la fronde apparaît à la surface de l'eau. De ce fait, la réflectance de la
mer, au lieu d'être rigoureusement nulle, présente une valeur significative
comme l'illustre la figure 33.
Une autre source de confusion dans cette zone de transition est la
présence fréquente de vagues déferlantes lorsque la houle heurte les hauts
fonds. La diffusion du rayonnement sur les fines gouttelettes d'eau donne
la couleur blanche bien connue, dont la signature spectrale peut être
facilement confondue avec celle d'un sol nu découvert (sable fin par
exemple).
La zone à fleur d'eau et les déferlantes ont une réflectance R non
nulle dans le canal X53 mais inférieure à la réflectance du substrat émergé
R 53
R W3 < R 3 < R 53 (II.47)
Pour le traitement d'image, R 53 est la réflectance du substrat
le plus sombre dans la région d'étude, soit 16 % (réflectance du gneiss
dans le proche infrarouge).
40
M 30
- cu - u c
1 10 ... u cu L .... - 20 cu
~ a:
10 ~ 1
0 t 500
Figure 33
63
----r-
~'J1
~~~2
3
4
-·--·-. ·-·'- 5
600 800
Longueur d'Onde
Variation de la réflectance de Fucus serratus en fonction du degré d'immersion. 1-2 algues hors de l'eau 3-4 algues à fleur d'eau
5 immersion complète (1,40 rn d'eau).
1 1
....J 1 t
i 1
_j 1 1 1
' 1 1 i i
-J
! i
-J 1 j 1 1 1
-J
1 '
l ! 1
J___ 1 900
( nm )
64
VI::I. CONCLUS::ION : DEVELOPPEMENT D 'UK ALGOR::ITHIIE POUR LA TELKDETEC'r:IOR DES
VEGETAUX MARINS
Dans la mesure où les données satellites peuvent être comparées à celles recueillies au sol (~chapitre III), les résultats obtenus
précédemment suggèrent les étapes suivantes de traitement.
1. IDENT::IFICATION DU SECTEUR DOIERGE
Les points où la réflectance XS3 est inférieure à un seuil très
bas (0,01) correspondent à l'eau. On peut étendre ce secteur en élevant ce
seuil pour y inclure les zones d'algues à fleur d'eau (figure 33). Ce seuil
ne peut cependant dépasser 0,15 car il y aurait confusion avec certains
types de sol émergé (tableau 10). Les vagues déferlantes doivent en plus
être reconnues par photo-interprétation et isolées.
2. ELDIIHAT::ION DES ZOJIES NON ETUDIEES
L'intérêt de cette étude étant limité aux domaines marins
intertidaux et peu profonds, l'eau profonde et le secteur terrestre ainsi
que les nuages doivent être éliminés.
2 .1. Les nuages
Les plus faibles valeurs de réflectances du littoral s'observent
dans le canal XSl (environ 0,4). Au delà de cette valeur, les points
correspondants peuvent donc être identifiés sans aucune ambiguïté comme des
nuages. Cette condition est rarement rencontrée et c'est par photo
interprétation que les nuages fins et leurs ombres doivent finalement être
identifiés.
2.2. Eau profonde
La figure 26 montre que si la réflectance XSl du milieu immergé
est légèrement supérieure ou inférieure à R Wi , la nature du fond peut
être identifiée comme sol nu ou végétal. La zone de réflectance comprise
entre R W - E. et R W + E. doit être isolée et considérée comme eau profonde
(hauteur d'eau supérieure à 12 m) ou comme zone de transition mal définie.
65
Les valeurs de R W et de é sont théoriquement de 0,015 et 0,003. Cette
zone de transition inclut entre autre l'eau profonde, des secteurs à faible
profondeur dont la couverture végétale est intermédiaire. Dans ce cas
l'utilisation de l'expression XS1 2 /XS2 (cf. V) peut lever en partie
l'indétermination.
2.3. Domaine terrestre
On ne peut pas distinguer la zone intertidale découverte du
domaine terrestre par des considérations basées uniquement sur la
radiométrie. La ligne de séparation {le plus haut niveau atteint par les
grandes marées) doit donc être introduite manuellement en fonction des
cartes existantes et d'une photo-interprétation.
3. ZONE INTERTIDALE KJŒRGXX
Sur la zone intertidale découverte, que les opérations précédentes
ont permis de délimiter, la couverture végétale c des parcelles
élémentaires ("pixels") peut être calculée à partir de l'indice de
végétation. La superficie végétale totale S V d'une région peut être
calculée par 1 'addition des contributions de chacun des "pixels" dont la
superficie est de 400 m2 pour SPOT :
n
S V { m2) = .L c x 400
i=1
(II.46)
Sur la parcelle de couverture végétale dense (c>0,8), il est
possible d'appliquer l'indice pigmentaire pour essayer d'identifier les
groupes d'espèces suivant les résultats exposés (tableau 8). Le principe de
la classification se limite à l'identification possible des algues vertes
et rouges des algues brunes. Cinq intervalles sont définis à partir de IP
(tableau 13). Le mélange d'algues rouges et vertes à l'intérieur d'un seul
pixel, peu fréquent, donnerait un indice équivalent à celui d'une algue
brune.
Intervalles
IP < 0,76 0,76 < IP < 0,90
0,90 < IP < 1,08 1,08 < IP < 1,30
1,30 < IP
4. ZONE IJOŒRGEE
66
Dominantes
Algues rouges Mélange algues rouges et brunes Algues brunes Mélange algues brunes et vertes Algues vertes
Tableau 13 : Gamme de variation de l'indice pigmentaire R(XSl)/R(XS2).
Les seuillages utilisés pour l'élimination de l'eau profonde
permettent en outre de distinguer deux classes, l'une de couverture
végétale dense (c>0,9) et l'autre de très faible couverture (c<0,3). Un
calcul de la superficie végétale totale, semblable à celui de la zone • • ... #' , • •
~ntertidale, peut etre egalement tente en ut1lisant l'est1mation de c soit
à partir de XSl 2 /XS2 soit du modèle numérique donnant simultanément c et
Z à partir de XSl et XS2.
Cbapi tre III
TRAITEJŒNT ET INTERPRETATION D'UNE IMAGE SPOT
67
Le système SPOT (Système Pour l'Observation de la Terre), conçu
par le Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), a été lancé par la fUsée
Ariane le 22 février 1986. Dès le mois de mai suivant, une image du secteur
de Molène était enregistrée dans de bonnes conditions. Il est intéressant
de rappeler tout d'abord les caractéristiques du système SPOT, ainsi que
celles de l'image étudiée. Cette image à l'état brut sera étalonnée en
réflectance. Les différentes étapes de traitement, ensuite appliquées,
seront décrites et les résultats discutés à l'aide des données recueillies
sur le terrain et des travaux existants provenant de diverses sources.
I. DESCRIPTION DO SYSTEJIE SPOT
SPOT décrit, à 832 km d'altitude, une orbite circulaire, quasi
polaire (inclinaison= 98,7°). Celle-ci est héliosynchrone, aussi une
région quelconque de la terre sera toujours survolée à la même heure locale
(figure 34). Le cycle orbital est de 26 jours.
SPOT est muni de deux capteurs identiques à haute résolution
visible (HRV) et d'un ensemble d'enregistrement des données sur bande avec
possibilité de stockage et de retransmission par télécommande vers la
terre. La couverture au sol de chaque instrument est de 60 Km. Chacun d'eux
comprend un miroir de changement de visée qui permet de dépointer la
direction de visée perpendiculairement à l'orbite par pas de 0,6• dans les
limites de! 27°. Ceci permet d'augmenter la fréquence des observations de
la même région et donc de suivre des phénomènes à évolution relativement
rapide. Pendant la période de 26 jours qui sépare deux passages successifs
du satellite à la verticale d'un même point, celui-ci, grâce à la
possibilité de dépointage, peut être observé 11 fois s'il est situé à une
latitude moyenne (figure 35). L'heure de passage est d'environ 11h30, TU,
ce qui correspond à l'heure des basses mers des marées de vives eaux pour
le Finistère.
Figure 34
68
latitude (degrés)
80 ~
~ """" 70 ~
60 v 50
. 1 40 v 30 J 20 1 10 1 0
.~10 1
-20 1 . -30 1 -40 1
,.
j -sa -60 v
~ 1
-70
-80 -~ ~ -, 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
heure solaire locale de passage·
Heure solaire de passage du satellite SPOT suivant la latitude (document SPOT IMAGE).
+20 +10 +16 +6 +25 +15 +5 J+21 +11 +1
-~:-:'t~·ri,,...-~.1 --~76 km _,,.,.;, -,~ s,,_.·, •·. -··•••••••••••••• -...
. . ·. , .. .
lat1tude = 45o
Figure 35 Différentes possibilités d'observation d'un po~nt de 45° de latitude durant un cycle orbital (j est le numero du jour du passage à la verticale de ce point) (document SPOT IMAGE).
69
L'instrument HRV présente deux modes de fonctionnement
multispectral et panchromatique. La bande panchromatique transmet 6 000
points par ligne, distants de 10 mètres au sol, la distance entre les
lignes étant de 10 mètres en visée verticale. Les bandes spectrales
transmettent chacune 3 000 points par ligne, distants de 20 mètres au sol,
la distance entre les lignes étant de 20 mètres. Le tableau 14 résume
l'ensemble des caractéristiques de HRV. Chaque ligne est enregistrée en
bloc par un ensemble de quatre barrettes de 1 728 détecteurs. Cette
technique de barrettes supprime les risques inhérents au fonctionnement
d'un mécanisme d'oscillation ou de rotation d'un miroir tel celui équipant
le système Landsat.
Les données SPOT sont délivrées sur bandes magnétiques CCT ou sur
film. Les scènes de 60x60 Km sont disponibles en quatre niveaux de
prétraitement selon la précision recherchée :
- Produit de niveau lA
- Produit de niveau lB
- Produit de niveau 2
- Produit de niveau S
Une correction radiométrique qui consiste en une
égalisation des détecteurs ; aucune rectification
géométrique.
Correction radiométrique complète ; une correction
géométrique des défauts inhérents au système d'ac
quisition (rotation et courbure de la terre, angle
de visée).
Même correction radiométrique correction géomé
trique par rapport à un système de projection
standard (Lambert, Mercator, UTM ••• ) par point
d'appui.
Même principe que le niveau 2, mais le point
d'appui est une image de référence en non pas une
carte.
70
Tableau 14 Caractéristiques principales de l'instrument HRV (CNES) (document SPOT IMAGE).
Caractéristiques de l'instrument HAV
Bandes spectrales •••.••....•••••••••
Champ de'l'instrument ••••••••••••••• Dimension du pixel en visée verticale • Nombre de pixels sur une ligne •••••• Longueur d'une ligne balayée au sol, en visée verticale •••••••.••••.•••••• Codage du pixel •••••.••.••••••••••• Débit d'information .••.•...•.•••••••••
Mode multibande
· 0,50..,0,59 ~m 0.61-0,68 ~m 0.79-0.89 ~m 4.13 degrés
20 mX 20 m 3000
60 km 3 x a bits
25 M bits/sec.
Mode . panchromatique
0.51-0,73 ~
4,13 degrés 10 mX 10 m
6000
60 km 6 b1ts DPCM (1)
25 M bits/sec.
( 1) DPCM est un mode de compression de données qui permet de conserver 256 niveaux de gris.
II. CARACTERISTIQUES DE L' :IMAGE ETUDIEE
L'image SPOT étudiée correspond à la partie qui couvre le plateau
de Molène, extraite de la scène 25.252 du 25 mai 1986. Le plateau de Molène
(figure 36) représente une vaste plate-forme, immergée sous quelques mètres
d'eau, sur laquelle émergent les très nombreux rochers et petites Îles
appelées archipel. Il s'enracine au continent à la hauteur du Conquet. Le ...
chenal de la Helle le separe vers le Nord Est des falaises de la pointe de
Corsen et du plateau des Platresses. Au Nord Ouest, le passage de Fromveur,
avec des fonds de plus de 50 mètres, l'isole de l'Île d'Ouessant. Sa limite
Ouest correspond à un abrupt de direction Nord Ouest-Sud Est. Vers le Sud
le talus sous-marin correspond au rebord de la chaussée des Pierres Noires.
L'importance du marnage (jusqu'à 8 mètres par grande marée) et la
faible pente du plateau expliquent le large estran découvert à marée basse.
La date d'acquisition de l'image SPOT coïncide avec une marée de vive eau
(coefficient 100). La basse mer à Molène était à 11h19 GMT et la prise de
vue de l'image à 11h28'28" GMT, donc exactement à l'étale de basse mer. Le
niveau de l'eau était donc théoriquement de 1,2 mètre au dessus du zéro de
la carte marine. La représentation trichrome des données brutes où les
canaux XS1, XS2 et XS3 sont respectivement codés en bleu, vert et rouge
(planche I) montre le vaste estran découvert à cette marée. La végétation
marine émergée apparaît en rouge, séparée de la végétation terrestre par
les cordons de galets qui entourent les Îles.
Les principales informations concernant la prise de vue sont
fournies lors de la livraison des données. Le tableau 15 est la
reproduction du document accompagnant la scène étudiée. Il montre que
l'angle de visée correspond presque à la verticale, plus précisément 1,2°,
et l'élévation solaire est de 60,7°.
La couverture nuageuse était presque nulle à l'exception de
quelques trainées de nuages de basse altitude (planche I). Les ombres
portées étant adjacentes aux nuages, étant donné que la prise de vue a eu
lieu vers 11 heures solaire locale, leur identification est relativement
aisée.
.~
w ., 0 ex
s .....
Figure 36
72
ECHELLE
Carte de la situation géographique du plateau de Molène d'après Hallegouet 1982.
Tableau 15
73
Entête de la bande magnétique de la scène SPOT 25.252 du 25.5.~986.
SAT~LL!T~ NA~~:S~CTl WRS ~iF~R~NCE: 25-232 SC~~~ IOENTICATION:Slrlla6052511282~ MO~::x3 NUM3cR Cr S?~CT~AL SAN~: 3 S?:CTRAL ~~~ù INOICATORS:X~l XSZ XS3 INSTRUo'léNT :HRVl NUM6êR QF MULTlS?~CTRAL LINe: 3755 NU~aiR OF PIA!L PE~ MONOS~~CTR~L LIN~: 3923 NUMS!R OF !MAG~RY P!XELS P~R R!CGR~: 5300
.- __ ... TI11ë:1~aôl'051'23 11!-1 23MN ZSS . /' .•.... ,.....,._.-- _ LATITUOE:N04oZ757 LCNG!TU0~:~0045038 PIXEL NUM5ER:1964 LINE~NUMBER:1878
CQ~NëRS PARAM~TE~S:
CORNER Cl cz C3 C4
LATITUDE N04i:l'i7ll N04o3951 N0481557 N04a0~41
LONGITU~~ WOOS075Z W0042014 W0052047 W004334l
ORIENTATION:+lJ.l.INCIOENCé:~Ol.Z
I'IIRROR STEP:47 REVOLUTION NUMSER:256 DIRECT PLAY INOICATOR:OT GAIN NUM8ER:3 6 5
T A P E (S) P A R ~ M E T ê R S
OGCUMENTATION REFE~ENC~:SI/S~.113 DOCUMENTATION REVISION LEVEL: A. A OéHSLTY: 6250 6~I CHARACTER COOING:ASCII NUMdcR Q;: VCLU:-IES S:T : .. 1
AZIMUT:+l56.a
TAPE N~~!ER 1 PriYSICAL TAP~ Iù~~TIF:C~TION:86Q~J1!FRE~ER N~~S R c;: TA~! I~ VCLUHi S~T: l ~~Ma R CF LC~IC4L VCLU~E IN VOLUM~ SiT: l CR~A I~N O~T~:l9~6/0a/~l l4H 53MN
---···--
74
Cette scène est de niveau 2. Le prétraitement radiométrique
cons~ste en une égalisation des détecteurs (LEROY, 1986). les gains
d'amplification utilisés lors de l'acquisition de cette image étaient
respectivement de 5, 6 et 5 pour XS1, XS2 et XS3. Ces valeurs étant
relativement faibles pour les mesures sur le milieu marin, les données
n'occupent qu'une faible partie de la dynamique théoriquement disponible (0
- 255). Les modes des histogrammes des données brutes sont situés dans
l'ordre pour XS1, XS2 et XS3 à 11, 17 et 35 (figure 37).
La radiométrie de cette image présente deux légers défauts : l'un
dans le canal XS2 est un lignage oblique qui apparaît principalement sur la
mer ; l'autre est une différence de niveau (de l'ordre de 1 en comptes
numériques) entre les parties Ouest et Est, la ligne de séparation passe
entre les Îles de Beniguet et Quemenès.
Du point de vue géométrique, cette scène a subi un ré-échantillon
nage par rapport à la projection conique conforme·, dite aussi Lambert,
utilisée par l'Institut Géographique National (IGN). Cette projection est
utilisée pour le calcul de triangulation géodésique. L'échelle locale est
la même dans toutes les directions autour d'un point et ne dépend que de la
position de ce point.
III. CONVERSION RADIOJŒTRIQUE DE L 1 IMAGE SPOT
Afin de comparer les données satellitaires à celles recueillies
sur le terrain ou à celles d'autres satellites, il est nécessaire de les
transformer en réflectances (PRICE, 1987) et de les corriger des effets
atmosphériques.
1. RECTIFICATION DES DEF AtrrS DE L 1 DIAGlt
Il a été indispensable de rectifier les défauts radiométriques de
l'image avant tout traitement. En ce qui concerne le canal XS1, le principe
est simple : il consiste à diminuer la différence de niveau existant entre
les deux parties Est et Ouest de l'image à partir des moyennes calculées.
Quant aux lignages visibles sur le canal XS2, les valeurs incorrectes sont
jugées de manière interactive et sont remplacées par la moyenne des points
représentatifs voisins. Plus précisément, quand un "pixel" isolé ou deux
"pixels" successifs sont détectés lors du balayage de la ligne par un
programme informatique approprié (annexe 4), ils sont remplacés par la
moyenne des voisins immédiats. S'il s'agit de plus de deux "pixels", ils
sont considérés comme significatifs et donc retenus.
3
Figure 37
75
-1
2 1
1
~\1: \< 511
Histogramme des données SPOT des trois canaux de la rég]on étudiée, 1 : XSl, 2 : XS2, 3 : XS3. Les coordonnées en abscisse sont les valeurs du compte numérique (0,255) multiplié par 2, en ordonnée, c'est la ïréquence relative des "pixels" pour chaque compte numérique.
76
2. ETALONNAGE RADIOJŒTRIQUE
D'après BEGNI, 1986, la luminance L mesurée par le satellite dans
le canal i est déduite de la donnée brute N i au moyen de la formule :
! ------------------- w Ali (III.1)
a,~" f4(m.,;)
où a i est donné table 1 et G (mi) est calculé à partir du gain m par
G = (1,3) m-3 (mi) (III.2)
m étant le "numéro de gain analogique". Il prend 8 valeurs, entrées de 1 à 8, associées à des circuits d'amplification du signal. Les valeurs de m sur
l'image étudiée sont respectivement 5, 6 et 5 pour XS1, XS2 et XS3.
La réflectance R Ti est déduite de la relation classique
/ x E oi, )# GJs Go f<~.-'" - (III.3)
oÙ E Oi est l'éclairement solaire moyen en dehors de l'atmosphère, 9 O
est l'angle solaire zénithal, et fest un coefficient tenant compte des
variations de la distance entre la terre et le soleil. Il est calculé à .. partir de la formule proposee par WILLIAMS et ~' 1985 :
.. ou
2 = ( 1 - n x cos_.oc )
o(. = <,J( 'Tf,. d 365
d jour julien - 3 et n = 0,0167
La combinaison de deux équations 1 et 3 donne
~si. rr ~ N~
soit R =Ai si x N i
avec A,;, =
(III.4)
(III.5)
(III. 6)
(III.7)
77
Les paramètres de conversion calculés pour cette scène sont donnés dans le
tableau 16.
Tableau 16 : Résumé des données de conversion radiométriques de la ...
scene HRV1, 25-252 du 25/5/86 ( 90 = 29.3 ; ~ = 0,973).
--------------------------------------------------------1 1 1 1 ~ 0 1 1 1 1 Canal 1 a 1 G ( i) 1 (W.m - .~m - ) 1 A 1 l-------l------l---~----1------------------l----------l 1 1 1 1 1 1 1 XS1 1 0,55 1 1,69 1 1 850 1 0,002153 1 1 XS2 1 0,40 1 2,20 1 1 610 1 0,002616 1 1 XS3 1 0,56 1 1,69 1 1 090 1 0,003589 1 -------------------------------------- - --------------
3. CORRECTION ATMOSPHERIQUE
La ré~lectance mesurée au niveau du satellite ne peut pas être
rigoureusement comparée à la ré~lectance mesurée au sol (R SOL ) en rai son
de l'in~luence de l'atmosphère (~igure 38). Cette in~luence ~ait intervenir
les processus suivants :
- absorption par les gaz atmosphériques, en particulier, la vapeur d'eau et
l'ozone.
- diffusion par les molécules appelée di~~usion Rayleigh.
- di~~sion par les particules en suspension (aérosol) ou di~~usion de Mie.
, La ré~lectance R Ti mesuree au niveau du satellite est une
réflectance "totale" qui inclut les contributions de l'atmosphère, de la
sur~ace visée et de son environnement sur plusieurs kilomètres (TANRE et
~. 1981). Lorsque la cible et son environnement ~orment un ensemble
homogène de réflectance R SOLi , TANRE et al. (1981) montrent que l'on peut
approcher la relation entre R T' . l.
... et R SOLi a l'aide d'une simple ~ormule
(]) 0 c 0 .. .) --E CP. c 0 (..
1-·
(1) •.) (. 0
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78
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Figure 38
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Influence des divers constituants gazeux (HRV) d'après DUHAUT (1985).
79
Tx RsoL. i . (III.8)
où T est un terme de transmi'ssion qui tient compte de la double traversée
de l'atmosphère, R ATM est la réf'lectance atmosphérique (due à la
dif'f'usion par les molécules et les aérosols), et si l'albédo sphérique de
l'atmosphère (de l'ordre de 0,15 aux longueurs d'onde de HRV, DUHAUT,
1985). Lorsque la surf'ace visée et son environnement ne sont pas homogènes,
l'équation (III.8) reste utilisable à condition de remplacer 1-R SOL p ar
1-<R SOL >,.où <R SOL > est la réf'lectance moyenne de 1' environnement
( TANRE et al. , 1981) , et également de considérer que R SOL p eut in c 1 ure
pour une part non négligeable la réf'lectance de l'environnement.
Si l'on considère
étudiée (voir tableau 17),
réf'lectance satellite R Ti
.. scene constant 1-s i <R SOL > pour la partie de
la réf'lectance R SOLi peut se déduire
grâce à l'équation (III.8) qui devient :
de la
T. . ·'
(III. 9)
Dans cette expression T peut être calculé à l'aide du logiciel 55
(TANRE et al., 1985) et R ATMi est déduite de la valeur la plus f'aible
observée sur l'image (sur la végét~tion immergée). Compte tenu des valeurs
de Tet R ATMi (tableau 17), les réf'lectances R Ti et les R SOLi
calculées suivant cette méthode, sont comparées aux réf'lectances R SITEi
mesurées au sol sur plusieurs sites caractéristiques (tableau 18). On
remarque que les dif'f'érences entre R SOLi et R SITEi sont de 1 'ordre de
0,02, sauf' pour XS3.
En ef'f'et, le satellite sous-estime dans ce canal la réf'lectance de
la végétation de 0,07 et surestime celle du galet de 0,06. Ces écarts
doivent correspondre à l'ef'f'et de l'environnement. Leur inf'luence sur
l'estimation de la couverture végétale au moyen de l'indice de végétation
est f'aible dans le cas d'une végétation dense. Cependant, les très f'aibles
couvertures végétales peuvent être surestimées d'environ 10 %.
80
Tableau 17 Paramètres atmosphériques de la ' scene 25-252 du 25.5.86.
XS1. XS2 1 XS3 1 1-1
1-S i <R SOLi > 0,982 0,986 1 0,965 1
T 0,937 0,932 1
0,935
R ATMi 0,0546 0,0360 1 0,0287 1
. Tableau 18 : Comparaison des réflectances satellitaires brutes (R T ),
corrigées des effets atmosphériques (R SOL ) et mesurees in situ (R SITE ).
R T 1 R SOL R SITE 1 R SOL -R SITE
1 1 1
Mer 0,0754 1 0,0239 0,0150 1 + 0,009 Canal XS1 Algues découvertes 0,0840 1 0,0338 0,0345 1 .- 0,001
Terrasse cimentée 0,1701 1 0,1330 0,1600 1 - 0,027 Galets 0,2282 1 0,2000 0,2268 1 - 0,027·
' 1 1 1
Mer 0,0445 1 0,0085 0,0050 1 + 0,003 Canal XS2 Algues découvertes 0,07338 1 0,02564 0,033 1 - 0,007
Terrasse cimentée 0,1701 1 0,1453 0,168 ·1 - 0,023 Galets 0,2381 1 0,2194 0,2468 1 - 0,027
1 1
Mer 0,03948 0,01139 0 1 + 0,012 Canal XS3 Algues découvertes 0,4594 0,4553 0,528 1 - 0,073
Terrasse cimentée 0,2441 0,2277 0,2330 1 - 0,005 Galets 0,3625 0,3529 0,2923 1 + 0,061
1
1 ~ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
81
IV. APPLICATION DE L 1 ALGOIUTHIŒ
Les différentes étapes de traitement décrites dans le chapitre II
(VI) ont été appliquées à l'image une fois effectuée la conversion des
données brutes en réflectances R SOL •
1. MATXIUEL DE TRAITEIŒNT
Les calculs ont été effectués au laboratoire de traitement d'image
du Département Informatique de l'IFREMER Centre de Brest. La figure 39
décrit les différentes composantes du système informatique. Un logiciel
(GRINGO) a permis le décodage, la gestion des fichiers et toutes les
opérations de transfert des images. Les traitements spéci~iques à la
cartographie des algues ont été écrits en Fortran 77. Les variables
intermédiaires sont codées en réel flottant de manière à ne pas perdre de
précisions lors des arrondis (normalisation) en entiers.
Il a été également indispensable d'écrire un programme qui permet
le positionnement sur l'image des "transects" parcourus sur le terrain afin
de confronter au mieux les deux types de données (annexe 4).
2. RECTIFICATION DES DEFAUTS DE L'IXAGX
Les deux défauts décrits précédemment ont été rectifiés. Les
figures 40 et 41 représentent respectivement les données du canal XSl avant
et après rectification. Quant au canal XS2, il est représenté par les
figures 42 et 43. La comparaison des données brutes et prétraitées démontre
l'utilité d'effectuer ces traitements.
3. ELDIINATION DU DOMAINE TERRESTRE
Toutes les Îles de l'archipel de Molène sont entourées par des
cordons de galets, accumulation d'origine marine, qui sont bien visibles
sur l'image brute, en particulier sur XS3. Ceci a permis d'avoir des points
d'amer assez précis pour superposer les traits de côtes de la carte marine
(projection Mercator) à l'image SPOT (en projection Lambert) par
translation homotétie rotation (logiciel GRINGO). Cette méthode permet de . . corriger une image par rapport a un graphique ou par rapport a une autre . image. Elle consiste à choisir des points d'amer sur l'image et le trait de
côte numérisé, de calculer les coefficients de rectification et corriger
82
Traitement général d'images (GENIHA) Archivage sur DON (STARDO)
2*456 SORO GIGA VT 1 VT 2*525 2*1600 rest 71 DISC
1 noctets 6250 2048 Koctets iGoctet
1 1
VAX MATRA SUN BIT f--,....,.., I2S - IVAS r- 11 / 780 3 / 110LC MAP
~ 1024*1024
a M octets 4 K octets f-
VT
1 1 1
1 R E S EAU x 2 5 R E S E A u L 0 c A L IFREnER
1--E T B E R N E T
Restitution
IBENSON (VERSATEC 1
I:FREMER / BREST 1332 CE3436 1--
1 _1
VT MICRO VAX I:I :INTERGRAPB GPX 200 1- 337
Koctets
@]- I2S H75 17 H OCTETS 17 K OCTETS -512 * 512 t-- --------------AP SKY-WARRIOR 1- 1600
1 3200
1
@]-- COHTAL VT TEKTRO INTEhCT 456 512 * 512 4115 32é
Hoctets j_
l'· BIT VT 1-- y VT l'· MAP
1r 1 1
Traitem~nt d'images interactif (LABIMA) Cartographie interactive(LABCAR)
Figure 39 Laboratoire de traitement d'images, de graphiques et de cartographie du Département Informatique IFREMER Brest.
83
Figure 40 Données du canal XSl avant rectification. La bande noire sur la partie Est de l'image apparaît nettement.
Fjgure 41 Données du canal XSl après recti îicat :i o n. Eljmination de la bande noire.
84
Figure 42 : Données du canal XS2 avant recti!'ication du lignage (lignes obliques parallèles et équidistantes).
Figure 43 : Données du canal XS2 après élimination du lignage.
85
ensuite l'image. L'image SPOT ici étudiée· étant corrigée par rapport à une
projection Lambert 1 (France zone Nord), c'est le trait de côte qui a été
rectifié par rapport à l'image (figure 44).
4. ELIMINATION DES NUAGES
Compte tenu de leur relativement faible réflectance, de même
grandeur que celle du substrat émergé, ou même sous voile d'eau, les nuages
n'ont pu être discriminés de façon automatique. L'identification des ombres
portées, visibles surtout sur le canal XS1, a permis leur élimination d'une
façon interactive. Les nuages sont représentés en gris clair sur la figure
44, quant aux ombres, elles y sont représentées en noir.
5. ZONE INTERT:IDALE DECOUVERTE
5.1. Couverture végétal.e
Le calcul de la couverture végétale c, définie dans le chapitre II
par l'équation (II.33), a été réalisé pixel par pixel et cartographié
(planche II-A et II-B).
La superficie végétale totale de couverture (S V ) de 1 ' Î 1 e de
Molène à l'Île de Beniguet (équation II.46) a été évaluée à environ 654 ha.
Deux sources d'erreurs peuvent altérer cette estimation :
- la première estimée à 10 % (cf. page 50) est liée aux variations
de réflectances entre les divers substrats,
la seconde, également estimée à 10 % (cf. page 79) correspond
aux effets atmosphériques.
Ces erreurs s'additionnant, le chiffre de 654 ha est donc donné
avec une précision de 20 %. Une amélioration de cette précision pourrait
cependant être obtenue ultérieurement à l'aide de traitements
supplémentaires qui tiendraient compte, par exemple, de "l'effet
d'environnement".
On remarquera d'autre part que les erreurs relevées ci-dessus sont
liées essentiellement aux caractéristiques du site (et dans une moindre
mesure à l'étude de l'atmosphère) et devraient être pratiquement constantes
pour un site donné. De faibles variations observées sur des séries
temporelles devraient donc être significatives.
Figure .114
.l
ILE OE TRIEL.EH
12'1 DOMAINE TERRESTRE
!i.fc31 HIJAGES
a. OMBRES OU NUAGES
86
N
I
ILE OE QUEMEHES
ILE OE BEHIGUET
Nuages (gris clair) et ombres des nuages (nojr) identifiés sur l'image SPOT extraite de la scène 25.252 du 25.5.86. Le domaine terrestre représenté en gris est également identifié à partir des données image.
87
' 5.2. DiscriminatiOn des espeees
L'indice pigmentaire, calculé sur les zones où c > 0,85, est
cartographié planches III-A (échelle 1/80000) et III-B (échelle 1/20000).
6. ZONE DOIERGEE
Les zones de végétation à fleur d'eau, les zones de végétation
entièrement immergées et les fonds sans végétation ou couverts de maërl
immergés, sont identifiés (planche II-A).
La cartographie de la couverture végétale déduite de l'expression
(XS1) 2 /XS2 est levée (planche IV-A). La superficie du secteur qui s'étend
entre +1 et -10 mètres, et de couverture végétale entre 70 et 100%, est
évaluée à 3 227,84 hectares. L'erreur d'estimation pour cet intervalle de
couverture est très faible, inférieur à 5% (figure 32).
La couverture végétale déduite du rapport XS1/XS2, utilisé pour la
réalisation de la spatiocarte (IFREMER-IGN, 1987), a également été
cartographiée à titre comparatif (Planche IV-B).
Un essai d'estimation de la profondeur a été réalisé uniquement
pour la zone sans végétation c = 0 (équation II.40) ·et cartographié figure
45.
V. ELEMENTS DE VALIDATION DES ALGORITHMES
Il n'est évidemment pas possible de faire une vérification
systématique des résultats exposés ci-dessus. Mais quelques points de
contrÔle montrent que ces documents reflètent une certaine réalité, réalité
observée sur le terrain ou décrite par d'autres auteurs.
1. COUVERTURE VEGETALE
Les cas extrêmes (plage de sable et cordons de galets, couvert
végétal dense) _ne posent pas de problèmes particuliers. Leur couverture
végétale c est bien identifiée respectivement comme proche de 0 ou 1. La
planche II-B, représentant une classification de c, met bien en évidence
tous les cordons de galets et les plages de sable surtout autour de l'Île
de Beniguet. Le couvert végétal dense y apparaît également très nettement.
Figure 45
88
Estimation de la profondeur Z sur la zone sans végétation ou fond de maërl à partir des données SPOT. Le gradient de profondeur va du noir au gris clair quand Z augmente. Les lignes d'isobathes - 3 rn et - 10 rn proviennent de la carte marine SHOM.
89
Les couvertures végétales c observées sur le terrain, et estimées
à partir de l'image SPOT du 25 mai 1986 le long d'un "transect" parcouru
sur le terrain le 14 mai 1987 (tableau 19), montrent que·des variations de
faible amplitude sont également bien mises en évidence. La différence entre
c observée et calculée est inférieure à 4% sauf dans le cas du dernier
peuplement représenté par un seul pixel situé à son extrémité.
2. DISCRIMINATION DES ESPECES
Le tableau 20 représente certains points choisis sur les
"transects" du printemps 1987 (annexe 3). Sur cet exemple, il est possible
de conclure que la dominance d'algues vertes est bien mise en évidence.
En plus des observations restreintes, les relevés de terrain,
complétés par l'analyse de photographies aériennes, permettent d'identifier
avec certitude au moins sept secteurs couverts d'algues vertes autour de
l'Île Molène. Ces étendues sont bien représentées par une forte valeur de
l'indice pigmentaire (en vert sur les planches III-A et B).
3. IDENTIFICATION DE LA MATURE DES PETITS FONDS IJOIERGES
Les accumulations de sédiments et de maërl, cartographiées par
GUILCHER (1958) sont parfaitement reproduites (planches II-B et IV-A) en
particulier le grand amas globulaire au Sud de Quemenès, la parabole de
maërl du Petit Pourceau, la dune en Z à l'Est-Sud Est de Beniguet. La
grande traînée du Sud-Est de Morgol (figure 46), qui se prolonge en fait
vers le Sud-Est jusqu'à une profondeur de 15 mètres d'après les
observations au sonar latéral (figure 47), est également perceptible
(planche IV-A) jusqu'à environ 14 mètres de profondeur.
Deux imprécisions sont à noter (planche II-A). La première (A) est
une erreur due à la réflexion spéculaire sur la houle. Elle est interprétée
comme fond sans végétation. La seconde (B) est un secteur situé vers le
large et interprété également comme fond sans végétation, mais ceci n'a pu
être vérifié. Sur la figuration établie à partir du rapport XS1/XS2, les
fonds sans végétation (Z < 3 mètres) sont confus et représentés parfois
même par une végétation dense (planche IV-B). Les 4 points (1, 2, 3 et 4)
de végétation dense, désignés à titre d'exemple sur cette planche,
correspondent plutôt, d'après les photographies aériennes, à des secteurs
sans végétation. La planche IV-A reproduit bien cette réalité. Le simple
rapport des canaux XS1/XS2 surestime par conséquent la superficie végétale
totale d'environ 10% (tableau 21).
Tableau 19
1 Distance
sur ·Transect•
30
50
145
295
325
345
90
Comparaison entre couvertures végétales observées sur le terrain et calculées à partir de l'image SPOT à l'Ouest de l'Île Molène.
Données terrain Données image SPOT
14 - 5 -1987 25 - 5 - 1986
Peuplement Couverture % Couverture % Couverture
observée calculée moyenne
81,5 An 80 83,75
86,0
Fs , AV dominantes 80 83,5 83,5
87,5
AV dominantes (70%) 95 96,5 95,1
95,5
Fs , Pp 100 00 96,5
96,0
97,5
96,5
Fs (plus dense) , Av dominantes 95 94,86 94,0
90,0
92,0
95,0
Fs ,Pp 93,5 90 92,5 93,0
traces o·algues vertes
Fs , Fv , An ~~.u
80 89,0
91
Tableau 20 : Indice pig•entaire calculé sur un certain no•bre de points choisi sur les 11 transects 11 parcourus au printups 1987 (annexe 3). la do•inance d'algues vertes est bien •ise en évidence dans le cas 048, la présence d'algues rouges di•inue l'indice pig•entaire, la station 04C représente le ph~no•~ne inverse.
---------------------------------------------1 DONNEES TERRAIN 1 DONNEES IMAGE 1
--------l-------------------------------------1-------- -1--------------1 Stations! Peuple•ents 1 % algues 1 Couverture 1 Indice 1 Observations 1 1 1 1 vertes 1 végétale % 1 pigunt. 1 1 1-------1--------------------- l-------1------1----1---- 1 1 1 Fucus serratus + 1 1 1 1 1
1 MlA \ Paharia pabata 1 70 1 96,5 1 1,18
+ Algues vertes dodnantes 1 1 1 1 1 l---------l---------------------------l-------l----------1-------l------------l 1 1 Fuca les (F. serra tus + 1 1 1 1 1 1 MlB 1 F. vesiculosis + 1 0 1 89,0 1 1,01 1 1 Ascophyllu• nodosu•) 1 1 1 1 1
~---~~~--~-;:;:~-~~;:;:;-~:::~;~;------~-----o---l--- 94, 5 ~---~, 99---~-------------l 1----1------------ 1------1---------1-----1-------~-1
. 1 M6B 1 Fucus serratus + Algues vertes 1 55 1 91,0 1 1,15 1 1 - 1-- 1--------- l-------1-----1------l-------1
1 M8A 1 Ascophyllu. nodosu• 1 0 1 94,5 1 0,95 1 1 1------1--------------- 1-------1 1 1- 1 1 M8B 1 Fucus serratus + Algues vertes 1 80 1 90,0 1 1,20 1 1 1-----1--------------------- 1-----1 1~- 1---- 1 1 M8C 1 Fucus serratus 1 0 1 89,0 1 1,02 1 1 1--------1----------------- 1-------1----------1--------1---------1 1 1 Hi.anthalia + Paluria 1 1 1 1 1 1 Q4A 1 + lalllinaria digitata 1 30 1 87,0 1 1,06 !présence 1 1 1 + la•inaria saccharina 1 1 1 1 d 1 algues 1 1 1 + Algues vertes 1 1 1 1 rouges 1 l-------1----------------------------l----------l--------l---------l------------l 1 1 Fucus serratus + 1 1 1 1 Présence d 1 al-I 1 048 1 Pal•aria +Algues vertes 1 50 1 83,5 1 1,12 Igues rouges etl 1 1 1 1 1 le est liaite 1 1 1------- -1-----1 1 -1- -1 1 1 Paharia paluta ( 30%) 1 1 1 ldodnante al- 1 1 Q4C 1 + Algues vertes + F. serratus 1 10 1 89,5 1 0, 91 1 gues rouges 1 1 1 + luinaria saccharina 1 1 1 1 Paluria 1 1 1 + Bifurcaria bifurcata 1 1 1 lpahata 1 1-----1--------------- 1------1------1------1-------1 1 OSA 1 Fucus serratus + 1 0 1 91,S 1 1,01 1 1 1 1 Ascophyllu11 nodosu• 1 1 1 1 1 l---------l------------------------1--------l---------l--------l-----------l 1 1 Fucus serra tus + Bi furcaria 1 1 1 1 1 1 QSB 1 + Hi.anthalia + Algues vertes 1 50 1 86,5 1 1,15 1 1 l--------l------------------------------l----------l-----------l----------l--------------1 1 1 l. digi tata + l. saccharina 1 1 1 1 même % 1 1 QSC 1 + Himanthalia + Ulva sp. 1 30 1 92,5 1 1,01 1 de Pal11aria 1 1 1 et Paharia pahata dominantes 1 1 1 1 pahata 1
fd•llc: o~·--~'~~--~~·~-=n~~~~~~·
,, ~
:EW.~J:::::
Cê iles. eprincipllrs rocAu. Wjlltts IIDflliiCfOÙtij, ~~g~ltta cncrt~ulis. aopi'urcs , 11gul1usu cncroultu. v v tr.JErl (lill•oth~111nion ulureum). :·:::::s•blc ct Jr~vit:r. :e19r.MJJcs niplt· mat liS dt~ns IoslèrtS,l\'tc nt~turc du fond. 1 IIJ[ure d11 fonJ illurt1lne. T 'chat~lillon J Joublc ma•imum sr4nulomilri9ue. +<~utrc t'chJnlillon .JIIJlyu'. ...rTCOIIflflt Je Flot 7 ..:r-cour.lnt J • .}Junt i 9rt~nJc barbulc:Znotuds;ptlilc b•rbule:lnotuJ,e, lrls irt~ntlc m1rù (cocff,ci"tnt fiO J f{S).
. . ..
Figure 46 Accumulation sédimentaire et fond de maërl de l'archipel de Molène ~'après GUILCHER (1958).
~ .· ,• ,. .· ' .
(0 1\)
93
48" 21'
Figure 47 : Données sonar latéral Sud-Ouest de Quemenès (ARZEL, 1987).
94
Tableau 21 Superficie végétale totale et couverture moyenne située par le
rapport XS1/XS2 et l'expression XSl 2 /XS2 pour le secteur qui·
s'étend de l'Île Molène à l'Île de Beniguet.
1 XS1 1 XS2 1
1 (XS1) 2
1 XS2 1
T 1 1 1
+111 - -3• (supe~ficie totale 2 443,15 hecta~es)
Supe~ficie
végétale totale
2 107,73
1 801,83
Couve~tu~e
végétale (%) 11oyenne
86,27
73.75
-311 - -10• (supe~ficie totale 4 052,68 hectares)
Supe~ficie Végétale totale
'3013,878
2 593,07
Couve~tu~e
Végétale (%) 11oyenne
73,75
63,5
PLAICHE I Données brutes de l'image SPOT du 25.5.87 avec réhaussement du contraste. trichro11e : XSI cod~ en bleu XS2 cod~ en vert XS3 codé en rouge
9 2KM PROJECTION LAMBERT 1
© C.N.E.S © SPOT IMAGE 1986
Composition
-· ARCHIPEL DE MOLENE
••
·. .. •
I. DE QUEI'IENES ,. -
• CLASSIFICATION DE LA COUVERTURE VEGETALEC <~> ------------------------------------
c 95-180 c 90-95 c 85-99 c 89-85 c 50-80 c 0-50 ..
• t •
1
••
I. DE BENIGUET
PLAICHE Il-A : Application de 1 1 al go ri th•e sur •ilieux ï .. ergé et découvert.
-SUBSTRAT EXONDE SANS VEGETATION
-VEGETATION EMERGEE DENSE
- VEGETATION A FLEUR D'EAU
-SUBSTRAT OUR IMMERGE COUVERTURE DENSE
c:J SUBSTRAT MEUBLE SANS VEGETATION OU MAERL
- EAU PROFONDE OU ZONE DE COUVERTURE VEGETALE INTERMEDIAIRE
c:JNUAGES
e 21<M PROJECTION LAMBERT 1
@ C.H.E.S @ SPOT IMAGE 1986
PLAICHE U-8 : couverture végétale de la zone intertidale découverte
PLAICHE II Représentation de l'applicat i on de 1 1 algorith•e à l'i•age SPOT du 25.5.86 .
ILE MOLENE
PlAICHE III-A : C•ense11bh de !•archipel, de Molène à Beniguet : ech. 1/80.000
PROJECTIOH LAMBERT 1 © C.H.E.S @ SPOT IMAGE 1986
PLAICHE 111-8 : Ile Molene ech. 1/20.000.
PUICHE III Représenta tion de l'indice pig•entaire calculé sur l•i•age SPOT du 25 . 5 .86.
PLUCHE IV
PLAICKE IV-A Couverture végétale du 11ilieu inergé déduite de XSl 2 /XS2.
IIIISUBSTRAT EXONDE SANS VEGETATION
c:::J UECiETATION EMERGEE DENSE 1111 SUBSTRAT DUR IMMERGE COUVERTURE DENSE
1111 SUBSTRAT MEUBLE SANS VEGETATION OU MAERL
,--, IMMERGES L--J NUAGES
s 2J(I'I PROJECTION LAMBERT 1
© C.N.E.S © SPOT IMAGE 1986
PLAICHE IY-8 couverture végétale du •il ieu i .. ergé déduite de XS1/XS2.
Représentation colorée de la couverture végétale des doaaines intertidal et subtidal calculée à partir de l 1 iaage SPOT du 25.5.86 (la •~œe légende est valable pour IV-A et IV-8).
99
v:I. DISCUSSION
1. DOMAINE INTERTIDAL DECOUVERT
La superficie de l'estran de la marée du 25.5.86 est d'environ
794.28 hectares. La couverture végétale moyenne de cet estran, déduite de
l'équation (II.46), est de l'ordre de 80% (exactement 82.36). La
classification de la couverture végétale montre que plus de 80% de
superficie de l'estran bénéficie d'une couverture végét~le dense supérieure
~ 85% (planche II-B). Les secteurs de faible couv~rture (c <50%},
représentés en jaune, sont réduits aux cordons de galets qui entourent les
Îles et les petites plages de sable surtout autour de l'Île de Beniguet. Ce
résultat témoigne de la richesse en algues de cette région.
Par ailleurs, les côtes exposées au vent d'Ouest sont
caractérisées par une végétation très dense, avec présence de "ceintures"
continues d'Ascophyllum nodosum et Pelvetia canaliculata, algues de mode
abrité (annexe 1}. Par conséquent, une discussion sur le mode d'exposition
de l'archipel de Molène s'impose, d'autant plus que les secteurs orientés
Ouest des régions avoisi~antes, ~ savoir Ouessant et la côte des Abers,
sont caractérisés par une végétation de mode battu. Les principaux agents
mécaniques sont les houles et vagues qui agissent avec d'autant plus
d'énergie que les amplitudes sont élevées (l'énergie est proportionnelle au
carré de l'amplitude). Mais, l'agitation de surface est instable par faible
profondeur et libère son énergie en déferlant. Le déferlement des ondes
intervient par des profondeurs d'autant plus grandes que leur amplitude est
importante. En conséquence, plus la pente du fond est faible, plus les
houles et vagues les plus énergiques commencent ~ déferler loin de la côte,
c'est le cas du plateau de Molène. Pour l'Île d'Ouessant et la côte des
Abers, le littoral accore est plus favorable au développement d'algues de
mode battu. De même, dans l'archipel de Molène, des algues de mode battu
s'observeront 1~ où les fonds sont les plus pentus (Balanec) ou bien assez
loin de la côte. Effectivement, Alaria esculenta, algue de mode battu, qui
vit au niveau des basses mers de vive eau est présente ~ l'Ouest de l'Île
Molène, mais surtout ~ Balanec. Ce secteur est également caractérisé par la ,
presence d'une autre algue de mode battu : Fucus evesiculosus (FLOCH,
1964).
100
Le jour de l'enregistrement de l'image SPOT le vent était du
secteur Nord Ouest (16 noeuds). La houle se distingue très nettement à
partir de l'image sur la côte des abers mais sur le plateau de Molène elle
dé:ferle au-delà de 1 'isobathe 10 mètres. ·
Le choix des "transects" réalisés dans la zone intertidale de
l'archipel de Molène pour interpréter l'image satellite ne tient pas compte
des variations dues à la morphologie très accidentée de la région. Par
conséquent, ces "transects" traversent souvent plusieurs :fois le même
ni veau marégraphi que et donc 1 es mêmes "ceintures". Ils con:firment
toute:fois les descriptions de FLOCH (1964) sur la distribution verticale
des algues des côtes bretonnes (c:f. :figure 4 et annexes 1, 2 et 3).
Les algues brunes, spécialement les :fucales Ascophyllum nodosum et
Fucus serratus, constituent la majeure partie de la végétation marine
intertidale de l'archipel de Molène. Ces deux espèces sont souvent :fixées
sur des blocs. Elles :forment de très larges ceintures homogènes pouvant
dépasser pour Fucus serratus 300 mètres dans certains.secteurs à l'Ouest de
Molène. Les peuplements :formés par ces.deux espèces se chevauchent généra
lement sur une largeur d'environ 5 mètres.
Dans les chenaux de marée, sur des galets et des cailloutis, se
développe un peuplement hétérogène :formé d'un mélange de plusieurs espèces:
Fucus serratus, Bi:furcaria bi:furcata, Himanthalia elongata, Laminaria
saccharina, Palmaria palmata, Chondrus crispus, Ulva sp et Enteromorpha sp.
Ces deux dernières algues se développent pendant la période printanière sur
les :fonds sable-graveleux presque dépourvus de végétation le reste de
1' année. Des "transects" ont été réalisés sur ce type de substrat, 1 'un en
novembre 1985, l'autre en mai 1987 (tableau 22). Ils montrent bien le
passage d'une végétation éparse constituée de quelques tou:f:fes de Fucus
serratus à une végétation dense d'algues vertes. Bien qu'il ne les ait pas
représentées sur les cartes du :fait de leur apparition saisonnière, FLOCH
(1967) mentionne leur présence en vastes étendues dans les chenaux de marée
sur les :fonds sable-graveleux en particulier à l'Ouest de l'Île Molène. Ces
étendues à dominance d'algues vertes sont distribuées un peu partout sur
l'archipel. Elles occupent environ 85 hectares avec une couverture végétale
moyenne d'environ 92% (planche III-A). Il n'est évidemment pas possible de
lier cette proli:fération à une source de pollution, pratiquement
inexistante sur l'archipel. Par ailleurs les eaux sont très rapidement
renouvelées.
Tableau 22
101
Prolifération printanière d'algues vertes sur des fonds à cailloutis peu ou non colonisés par des algues pérennantes. "Transect" : Ml Ouest de Molène (annexe 1).
Verite terrain du 14/11/198 5 Verite terrain du 14/5/198 7
Distance Dlst~nce·
sur ·Transect• Peuplements sur ·Transect• Peuplements
An An c- 80% 24
30 Fs • u epars sur Fs , AV dominantes
cailloutis 50 c- 95% 55
Fs • U , He 1 Bb AV dominantes (70%)
epars sur cailloutis Fs 1 Pp 100
Fs 1 Pp 1 U c- 95%
epars sur cailloutis 130
145
Fs, Pp
Fs
trace d'ulves
AV dominantes
sur cailloutis c- 95%
285
295 295 idem c- 80%
Fs, Pp c- 80% 317 325 Fs, An
Fs , Pp , AV
c: 85 a 90% 325
339 Fs , An • Pc Fs , Fv , An c- 80% 345
102
Palmaria palmata devient par endroit dominante dans les chenaux de
marée. ·Cependant, aucun peuplement homogène d'algues rouges de superficie
percepti~le par le satellite ~·a pu être identifié sur le terrain.
Très rares sont les "ceintures" homogènes qui dépassent la
superficie minimale suffisante pour occuper un pixel non composite du
satellite Landsat MSS. Par conséquent, des essais de classification
spécifiques sont extrêmement difficiles à mettre au point. Ainsi, KERAMBRUN
(1984), dans son essai de classification d'une image MSS à basse mer de
coefficient 101, positionne une classe dénommée "Espèces mélangées sur
blocs dominance à Ascophyllum (zone abritée) - estran rocheux-sableux"
partout à un niveau plus bas que celle dominée par Fucus serratus et
adjacente à la classe désignée "Algues sur blocs épais et sur roche sous
voile d'eau dominante à Himanthales" et par endroit à celle des
Laminaires. Ceci est contraire à la répartition habituelle d'Ascophyllum
nodosum qui occupe plutôt le haut niveau de l'estran découvert par les
marées de morte eau.
2. DOIIAIME IJOŒRGE
Les promontoires sous-marins de l'archipel de Molène sont balayés
par de violents courants de marée (jusqu'à 7,9 noeuds). Le plateau sous
marin, essentiellement rocheux, est couvert d'une végétation dense surtout
formée de Laminaires. Il existe néanmoins des accumulations sédimentaires
de différentes formes (traînées, amas globulaires de zone d'amortissement,
parabole, "barkans" et "ripples-marks"). Ces accumulations sont largement
décrites (GUILCHER 1958, HINSCHBERGER 1970 et HALLEGOET 1980). Par
ailleurs, il existe de vastes étendues de maërl mort et vivant
(Lithotamnium calcareum) décrites aussi par ces auteurs et confirmées par
les prospections récentes par caméra photo et vidéo sous-marine. Ces
différentes accumulations sédimentaires et étendues de maërl sont
parfaitement reproduites par l'image. Il n'a pas cependant été possible de
différencier les fonds sans végétation de ceux couverts de maërl à partir
de l'image.
103
Lors du colloque international "Topographie et g~ologie des
pro~ondeurs oc~aniques" (Nice 1958), GOUGENHEIM demandait à GUILCHER des
pr~cisions sur la stabilité de ~orme et de position des accumulations
s~dimentaires de l'archipel de Molène. Il juge par ailleurs que leur suivi
tous les 20 ans serait int~ressant. ~
Ce travail, venant 29 ans apres le travail de GUILCHER, permet de
conclure sur la stabilit~ de ~orme et de position de ces types de ~onds
durant la p~riode ~coul~e.
Quant à la v~gétation qui semble occuper la majeure partie du
substrat dur, elle est compos~e essentiellement des Laminariales. Laminaria
digitata domine les hauts niveaux alors que les bas niveaux sont occup~s
par Laminaria hyperborea. ~a limite entre ces deux espèces est di~~icile à d~duire à partir de l'image car elles se chevauchent en g~n~ral, sur les
côtes bretonnes, entre -3 et -6 mètres par rapport au z~ro de la carte
marine (KERAMBRUN, 1984). D'après les prospections par cam~ra photo et
vid~o sous-marine (PIRIOU, 1987), la limite entre ces deux peuplements se
situe plutôt vers le z~ro sur la côte des Abers. Etant donn~ le mode moins
battu dans l'archipel de Molène, cette limite devrait descendre beaucoup
plus bas (c~ ~igure 4). En e~fet, la r~colte de Laminaria digitata
s'e~fectue dans cette r~gion entre +1 et -3 mètres (ARZEL, 1987). La
super~icie de la zone de couverture végétale supérieure à 70 % dans le
secteur est d'environ 1 837 hectares, ce qui constitue un grand potentiel.
Chapitre IV
APPLICATION A D'AUTRES CAPTEURS
104
Le premier satellite de ressource terrestre Landsat 1 a été lancé
en 1972 ·embarquant un capteur MSS (Multispectral Scanner). Ce capteur est
muni d'un système de balayage à miroir oscillant. Il comprend quatre bandés
spectrales ayant chacune six détecteurs qui permettent d'enregistrer six
lignes pendant la phase active d'oscillation du miroir. La résolution
spatiale de ce capteur est de 80 mètres et son champ global d'observation
est de 185 km. Ce satellite a été suivi d'une série d'autres satellites de
mêmes caractéristiques, Landsat 2, 3 et 4.
En 1984 Landsat embarque un capteur TM (Thematic Mapper) également
équipé d'un système de balayage à miroir oscillant. L'enregistrement se
fait cependant dans les deux sens d'oscillation du miroir (aller et
retour). Le capteur TM comprend six bandes spectrales munies de seize
détecteurs qui permettent l'enregistrement de seize lignes pendant
l'oscillation en avant du miroir et seize autres pendant son retour, et une
bande dans l'infrarouge thermique à quatre détecteurs. La résolution
spatiale de ce capteur est de 30 mètres (120 mètres pour le thermique) et
son champ global d'observation est également de 185 Km.
Deux images Landsat de l'archipel de Molène sont disponibles :
l'une Landsat 2 MSS du 2.07.77 et l'autre TM du 16.06.85. L'image TM est
enregistrée à un niveau de marée d'environ·4 mètres par rapport au zéro de
la carte marine. L'image MSS est celle étudiée par KERAMBRUN (1984). Elle
est prise dans les mêmes conditions de marée que l'image SPOT. Les canaux
vert, rouge et proche infrarouge de SPOT trouvent approximativement leurs
équivalents (tableau 23) dans les bandes spectrales de MSS et TM.
Tableau 23 : Correspondance des canaux de SPOT et Landsat.
1 Capteurs 1 ---------------l------------------------------------------------1 1 Bande 1 1 1 1 1 spectrale 1 SPOT 1 MSS 1 TM 1 l--------------1---------------l----------------l---------------l 1 Vert 1 XS1 : 500-590 1 MSS4 : 500-600 1 TM2 : 520-600 1 l--------------l---------------l----------------1---------------l 1 Rouge 1 XS2 : 610-680 1 MSS5 : 600-700 1 TM3 : 630-690 1 l--------------l---------------l----------------1---------------l 1 Proche 1 1 1 1 1 infrarouge 1 XS3 : 790-890 1 MSS7 : 800-11001 TM4 : 760-900 1
106
a
Figure 48 lma~e MSS avant et apres rectif'icat.lon radiométrique (a : avant et b : après). Le lignage horizontal est atténué.
b
107
a
Figure 49 : Image TM avant et après rectification radiométrique (a : avant et b après). Les bandes nojres horizontales sont atté-, nuees.
b
105
Les traitements appliqués"aux données SPOT pour l'estimation de la
couverture végétale dans le chapitre précédent sont utilisés pour les
données Landsat. en respectant cette équivalence des canaux. L'étalonnage
radiométrique indispensable aux traitements a également été effectué.
I. ETALONNAGE RADIOJŒTRIQUE
Avant de transformer les données en réflectance. il a été jugé
indispensable de rectifier les défauts provenant du mécanisme d'oscillation
du miroir utilisé par les deux capteurs.
1. RECTIFICATION DES IMAGES
Le défaut de l'image MSS consiste en un lignage horizontal
répétitif toutes les six lignes. Dans le cas de ™• il s'agit d'une
différence de niveau entre les bandes de seize lignes enregistrées dans
l'un ou l'autre des sens d'oscillation du miroir. Ce dernier défaut a été
modélisé par certains auteurs. en particulier FUSCO et~ (1986). Le
principe utilisé dans cette étude consiste. aussi bien pour MSS que pour
™• à remplacer la valeur du compte numérique de chaque pixel N du i
domaine immergé par une valeur calculée Ni suivant l'équation (IV.l)
ci-dessous, par un programme informatique approprié (annexe 4) :
' ou N l
, N,; = Ne.." , IV.,._
Nt est la moyenne de la ligne du pixel et N
(IV.l)
m est la moyenne de tout
le domaine immergé.
La comparaison des images avant et après rectification montre que
cette correction est très satisfaisante (figure 48 a et b pour MSS et 49 a
et b pour TM) •
2. CALIBRATION Elf REFLECT.AifCE
Les différents paramètres radiométriques utilisés pour SPOT n'ont
pas été disponibles dans le cas de ces deux satellites. La calibration en
réflectance a été effectuée en utilisant des cibles de référence
identifiées sur les images, à partir de la relation suivante :
' ou N i
'(j et
suffit
N j i = o{ j x R j i + j3 j ( IV. 2 )
est le compte numérique d'un pixel dans une bande spectrale j, et
~j sont les paramètres de conversion. Pour calculer ~j et pj il
d'avoir deux valeurs de référence.
108
II. RESULTA'!"
La couverture végétale de la zone intertidale découverte et de la
zone immergée sont cartographiées, figure 50 pour MSS et figure 51 pour TM,
à la même échelle et suivant la même projection que l'image SPOT (figure
52). Les superficies végétales calculées à partir des données SPOT ont
également été calculées pour les deux satellites (tableau 24).
Tableau 24 Superficie végétale calculée pour les trois images SPOT -Landsat MSS et Landsat TM. Pour TM la superficie végétale du secteur [-3 , -lOm] n'a pas été calculée parce qu'elle est immergée sous une hauteur d'eau de -7 à -14m.
1 Estran +1 , -3 aètres 1 -3 , -10 aètres 1 794,28 hectares 1 2 443,16 hectares 1 4 082,68 hectares 1
----------l--------------------------l-------------------------l--------------------------1 1 1 superficie 1 couverture 1 superficie 1 couverture 1 superficie 1 couverture 1 1 Capteur 1 v;g;tale 1 végétale % 1 végétale 1 végétale % 1 végétale 1 végétale % 1 1 1 totale (ha) 1 aoyenne 1 totale (ha) 1 aoyenne 1 totale (ha) 1 aoyenne 1 l---------l-------------l------------l------------l------------l-------------l------------1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 SPOT 1 654,24 1 82,36 1 1 801,83 1 73,75 1 2 593,07 1 63,5 1 l---------l-------------l------------l------------l------------l-------------l------------1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 MSS 1 637,07 1 80,02 1 1 854,19 1 75,89 1 2 925,86 1 71,66 1 l---------l-------------l------------1------------l---- --1-------------1------------1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 TM 1 695,34 1 87,54 1 1 992,84 1 81,57 1 1 1
109
III. DISCUSSION
Les superficies végétales totales de la zone intertidale
découverte par la marée du 25.5.85, estimées à partir de données MSS et
SPOT par l'indice de végétation sont pratiquement identiques. Celle estimée
à l'aide de LANDSAT TM est légèrement supérieure, ce qui peut se comprendre
puisqu'une partie importante de la zone était recouverte par l'eau, et que
la couverture était déterminée par l'expression (vert) 2 /rouge. Les trois
images étant enregistrées à la même période de l'année, la faible
différence qui apparaît dans le tableau 24 confirme la possibilité
d'utilisation de ce traitement à différents capteurs. En outre, les
superficies végétales totales calculées pour les secteurs immergés (tableau
24) ne présentent pas de grandes différences pour la zone qui s'étend de +1
à -3 mètres. Une différence assez nette est cependant notée sur la zone
[-3, -10 mètres] mais il serait imprudent de tirer des conclusions sur une
éventuelle évolution.
Les principales accumulations sédimentaires et les fonds de maërl
se distinguent également aussi bien sur l'image MSS que sur l'image TM. La
forme de l'amas globulaire du Sud de Quemenès, de la parabole de Petit
Pourceau, et d'Ar C'hroumming s'identifient très bien sur l'image MSS. Par ' contre, la forme des structures les moins importantes est diffuse, a cause
de la résolution spatiale de MSS.
La traînée de Sud-Ouest de Morgol est identifiée sur l'image TM
jusqu'à une profondeur de 10 mètres, c'est-à-dire une hauteur d'eau
d'environ 14 mètres. La limite inférieure de perception du fond marin dans
la région de Molène ne semble donc pas dépasser cette profondeur.
Figure 50
110
Estimation de la couverture végétale à partir de l'image Landsat MSS du 2.7.77. En clair les zones de végétation dense, en sombre les fonds sans végétation ou maërl.
Figure 51
111
Estimation de la couverture végétale à partir de l'image Landsat TM du 16.6.85. En sombre les secteurs sans végétation ou maërl.
Figure 52
112
Estimation de la couverture végétale à partir de l'image SPOT du 25.5.86. En clair les zones de végétation dense. en sombre les îonds sans végétation ou maërl. Les nuages sont représentés en blanc.
CONCLUSION GENERALE
113
L'étude radiométrique de terrain a permis de développer un
algorithme pour le traitement des données SPOT tant en zone intertidale
découverte qu'en milieu immergé.
En zone intertidale, la cartographie satellitaire réalisée dans
cette étude évalue à environ 650 ha la superficie végétale totale de la
zone qui s'étend de Molène à Béniguet découverte par marée de coefficient
lOO. Par ailleurs, elle ne semble pas avoir évolué depuis 1977 par
comparaison avec celle déduite de l'image Landsat MSS. Les études de
terrain montrent qu'elle est constituée essentiellement d'algues brunes
soit en peuplement homogène généralement les fucales, soit mélangé, comme
pour les Himanthales, à d'autres espèces d'algues rouges ou vertes. Les
algues vertes peuvent, pendant la période printanière, occuper de vastes
étendues.
Les données satellitaires (rapport = vert/rouge) ont permis
d'identifier les étendues à dominance d'algues vertes des secteurs de forte
couverture végétale.
La variabilité de la réflexion par les algues de la lumière proche
infrarouge au sein du même peuplement a rendu impossible la discrimination
entre les peuplements de structure morphologique différente. De plus,
lorsque les algues sont étalées sur le substrat à marée basse, cette
différence de structure n'est plus évidente.
La biomasse de la zone intertidale découverte ne peut être
déterminée directement par télédétection car le rayonnement ne pénètre
qu'une faible épaisseur de la matière végétale répartie sur l'estran. Le
résultat assez précis concernant la couverture végétale totale peut
améliorer les méthodes classiques d'estimation de la biomasse. En
connaissant cette surface et la biomasse moyenne par m2 à couverture
végétale lOO% il serait possible de donner une idée de la biomasse moyenne.
Les algues à fleur d'eau contribuent à augmenter significativement
la réflectance de l'eau dans le proche infrarouge, dans la zone de
transition mer-continent. Elles sont par conséquent facilement
identifiables sur l'image. Pour le calcul de la couverture végétale, elles
ont été considérées parmi le milieu immergé (+1,- 3). Il résulterait de
leur considération parmi la zone exondée, une sous-estimation de la
couverture végétale du fait de l'atténuation par l'eau de la lumière proche
infrarouge.
114
La transmission optique de l'eau de la région étudiée est très , , -1 ) elevee (K (SOOnm) = 0,05 m ce qui rend possible l'identification des
principaux types de fond jusqu'à une profondeur d'environ 12 mètres. Ainsi
la superficie végétale totale du secteur de récolte de Laminaria digitata a
pu être déterminée. Dans ce secteur la superficie de la zone dont la
couverture végétale est supérieure à 70 % est d'environ 1 840 hectares. La
strate inférieure à cette espèce, constituée essentiellement d'algues
rouges, est peu dense. Un suivi de l'effet de l'exploitation sur le
peuplement de Laminaria digitata apparaît possible soit pour chaque année,
avant et après la campagne de récolte, soit à plus long terme. Il serait
cependant imprudent à partir de ces trois images (MSS, TM et SPOT) de
conclure sur une évolution significative de ce peuplement.
Les accumulations sédimentaires décrites dans la région ont pu
également être identifiées avec précision surtout à partir des données SPOT
qui sont enregistrées à un faible niveau de l'eau (+1,2 mètres)
L'image TM n'était pas acquise dans d'aussi bonnes conditions que
l'image SPOT. Ceci rend par conséquent la comparaison entre ces deux
satellites difficile. Il est quand même évident que la possibilité de
programmation et de dépointage qu'offre le système SPOT est un grand
avantage. Aucune image TM acquise depuis le lancement du satellite ne
présente la qualité de l'image SPOT enregistrée après deux mois du
lancement du satellite. Enfin, la résolution spatiale plus fine (20 x 20 m)
de SPOT ne peut être qu'un avantage pour la cartographie des végétaux
marins qui représentent souvent des peuplements peu étendus.
BIBLIOGRAPHIE
115
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Annexe ~ Vérité terrain : rapport de mission de l'automne 1985. (thème dominant : répartition des espèces).
VERITE-TERRAIN SUR L'ARCHIPEL DE MOLENE AUTOMNE 1985 ( 15 et 16 oct., 12 au 14 nov.>
H. Ben Moussa~ P. Arzel, C. Vercelli, O. Guillerm. Avril 1986
1 OBJECTIFS
- Etablir un document de base devant servir aux premières interprétatlon des images SPOT.
- Préparer les. travaux de terrain de 1986 : choix des radiales les plus représentatives.
-Fournir un point de référence pour des comparaisons multidates.
2 MATERIEL ET METHODES
2-1 Matériel
-Localisation *une carte SHOM 5287, au 1/45510 *une corde de 100 mètres graduée tout les 5 mètres *une boussole.
-Prélèvement : Pour cette première mission observations visuelles uniquement.
2-2 Methode
Elle consiste à parcourir des radiales dans une direction donnée, à partir d'une origine facilement repérable sur le terrain et sur une image satellite.
Les observations portaient sur : -les limites des étendues des differents peuplements, -le type de substrat, -la couverture végétale ( c·en X>, -l·espèce dominante dans le cas d'un peuplement hétérogène, -la présence animale le cas échéant,
-l'état d'émersion du terrain (flaque d'eau,algue à fleur d'eau) -la présence d'algues en épave.
3 EMPLACEMENT ET DATES DES RADIALES
3-1 Terminologie
Une radiale sera caractérisée par une lettre M pour celles au départ de Molène Q pour Quémenes T pour Trielen
et un chiffre spécifique <voir figures 1 à 3).
3-2 Emplacements
La figure 1 donne une vue générale, les figures 2 et 3 les détails sur chaque ile. Les cartes 4 à b superposent l'emplacement des radiales sur la cartographie des peuplements établie en 1967 par Floch.
Le tableau 1 fournit points de départ et d'arrivée de chacune des radiales, ainsi que leur direction, et la date à laquelle elles ont ~té parcourues.
4 RESULTATS
Le tableau 2 donne les caractéristiques principales de chacune des radiales sous une forme condensée, alors que les figures 7 à 11 en donnent des descriptions détaillées.
TABLEAU 2 : Caractéristiques principales des radiales.
-Ml: Aucune couverture lOOï.,sauf entre 0 et 24 m <As.>, Présence d'algues vertes <24-295 m>.
-M2: La couvertur~ 1007. est limitée aux 90 premiers mètres <As., puis F.s. et F.v.). Mélange de F.s. et F.v. alternativement sur blocs <17-90 m) et cailloux (150-225 m). A 1 a f i n- d e 1 a r ad i a 1 e r L. d •
-M3: Entre 40 et 125 m : fond sableux recouvert <707.) par peuplement divers.
-M4: Grandes étendues de couverture 1007. F.s.<236-396 m) et mélange de fucales <396-536 m>.
Mélange: L.d.,L.s.et Ch.cr. entre 131 et 186 mètres.
-M5: Peuplement homogène : As.(109-188 m)
-M6: Trois peuplements homogénes: As. <0-35 m>, L.d. (60-103 m) et F.s. <116-186 m).
-M7:
-MS:
-M9:
Peuplement homogéne : F.s. <25-68 m)
A la fin de la radiale L.d.
Croise la radiale M4. F.s. couvert de Spirorbis <279-353 m). Grande étendue d'As. (100'%.) : 398-466· m. Algues vertes (70'%.) entre 99 et 214 m.
De 0 à 68 mètres : Pelvetia et F.sp. susceptibles de se dessècher pendant la marée basse. De 68 à 138 mètres peuplement homogène d'As. Correspond à une radiale de Floch 1967.
*************************************************************************
-Tl : Peuplements homogènes : As. (35-82m>, F.s. <107-175m). A la fin : L.d.
-T2
-T3 Roche nue <0-40m>.Ailleurs: fucales, nombreuses flaques d'eau
-T4 Algues en épave <0-40m). Peuplement homogène d'As. (78-131m) A la fin : L.d.
*************************************************************************
-Ql : Peuplement homogène As. (15-47m). Peuplement héterogène <Bifurc. et Him., C=807.), à fleur d'eau (94-219m). Fond sableux presque nu <453-525m).
-Q2 Peuplements hétérogènes éétendus (Bifurc.,Him.>. Trois strates homogènes <As. et Fs.>.
-Q3 Fuc~les éparses , sur bloc de Gneiss ·
-Q4 Meme radiale que Floch. Nombreuses strates homogènes de F.s. et d'As.
-Q5 : Nombreuses strates homogènes de F.s. -et d'As. aaaa•a•aaaaaa~•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
Légende des "transects"
AscophyLLum nodosum
Algues rouges
, .. • '"\Il Algues vertes
Bb Bifurcaria bijUrcata
cc Chondrus crispus
Cl CLadophora sp
Cystoseira sp
E Enteromorphes
Fs Fucus serratus
Fspi Fucus SpiraLis
Fv Fucus vesiouLosus
Gs Gtgartina steLLata ca
He HimanthaLia etongata .f
L Laminaires g
La Lomentaria articuLata r
Ld Laminaria digitata s
Lh Laminaria hyperborea
Lp Laurencia pinnatifida
Ls Laminaria saccharina
Pc PeLvetia canaLiouLata
Pl Porphyra Linearis
Pp PaLmaria paLmata
P PoLysiphonia sp
Sm Sargassum muticum
Sp Sacchorhiza potyschides
u Ulves
cailloutis
flaques d'eau
galets nus
roche
sable
()
Emplacement sur le "transect"
0 24 24 55 55 100
100 130 130 295 295 317 317 325 325 339
0 17 17 90 90 116
116 150 150 225 225 235
0 25 25 40 40 80 80 125
125 143 143 195
"TRANSECT" M1
Nature du peuplement
An Fs epars sur ca , u Fs epars , u , Bb sur ca Fs , u , Pp sur ca c - 80% Fs , Pp , peu d'U Fs plus dense , Pp c - 100% Fs , An An , Fs 1 Fv
"TRANSECT" M2
An 1 Fs , Fv An , Fs , Fv epars sur r Fs , Pp c - 60% Fs , Fv dominant, sur ca c - 80% Fs , Fv sur ca c - 80% Fs
Ld .. fleur d'eau a
"TRANSECT" M3
Fs , Fv , An Fs Fs , Pp , u sur ca , s Pp , Ld , u , sur ca 1 s Fs 1 Ld 1 Pp Fs 1 An 1 Fv
Emplacement sur le "Transect"
0 22 35
131 186 236 396 431
0 30
100 109 188
0 35 43 51 60
103 116 186 223 238 251
0 25 68 80
-·
22 35
131 186 236 396 431 536
30 100 109 188 264
35 43 51 60
103 116 186 223 238 251 265
25 68 80 90
"TRANSECT" M4
Nature du peuplement
An An , Fs Fs epars sur ca , u , E Fs , Ld , Ls , Pp , Cc c 70 à 80% Fs , Pp (dense) Fs c - 100% Fs , FV Fv , Fs , An
"TRANSECT" MS
r Pc , Fspi epars Fspi , An An , Fs , Fv An , Fv
"TRANSECT" M6
An An , Fs Fs He Ld Ld , Fs , He Fs ca , f , u , Fs Fs , Fv , An An epars sur
"TRANSECT" M7
Fs , An Fs Fs , Pp , Cc Ld epars
Fs
r
sur r c - 70%
, E , Pp , Cc
Emplacement sur le 11 Transect"
0 20 48 -99
179 214 279 -359 366 -391 398 -466 471 -482 -
0 -40.-50 -59 -68 -
138 -150 -161 191 222
20 48 99
179 214 279 359 366 391 398 466 471 482 490
40 50 59 68
138 150 161 191 222 232
"TRANSECT" M8
Nature du peuplement
An Fs f 1 Fs 1 Ls 1 Pp 1 Cc 1 U 1 E ca 1 U 1 E 1 Fs en touffes c - 70% ca 1 u 1 E , Fs en touffes, Ls 1 Cy Fs couvert de Spirorbis c - 80% Fs , ca ca , Fs epars , E Fs An , Fs An. Fv , An , f An Fspi
"TRANSECT" M9
Pc ' Fspi ' c
r Pc ' Fspi Fspi An An (2/3) ' Fs An ' Fs 1 FV r 1 An epars r ' P's epars r· i
. ' • 1,
: 50
(1/3)
à 80%
ILE DE TRIELEN
..
EmJ2lacement sur le "Transect"
.0 25 35 82 95
107 175 195 206
0 35 76
100 120 140 153
0 20 41 56
136 172 222 247
0 40 78
131
--25 35 82 95
107 175 195 206 241
35 76
100 120 140 153 166
20 41 56
136 172 222 247 311
40 78
131 154
"TRANSECT" Tl
Nature du J2eUJ2lement
r Fspi Fv Fv 1 Fs 1 An 1 f Fs 1 An Fs Fs 1 Pp Fs 1 He 1 Fs Fs 1 Ld 1 He 1 Pp 1 Cc
Ld immergée
"TRANSECT" T2
Fv 1 r 1 AV sur ca Fs 1 Fv 1 An Fs dominant 1 Fv Fs Fs 1 f Fs 1 Cc Cc 1 Fs 1 f
Ld immergée
"TRANSECT" T3
r r 1 f FV 1 E 1 u FV, 1 Fs 1 An 1 f à AV Fs 1 An 1 f dominance An ' Fs Fs ,f Fs 80 ... 100% c : a
"TRANSECT" T4
g , Epaves (Lh) Fspi An Fs c - 80%
Ld immergée
' fv
' g ' f
Q3
"TRANSECT" Q1
EmEla.cement sur Nature du EeuElement le "Transect"
0 15 Fspi , Fv , Bb 15 47 An 47 53 An , Fs 53 65 Fs 65 94 Fs , Bb , Pp sur ca 94 219 Bb , . He sur ca c - 80%
219 232 He , ca , s , zostères 232 249 AR sur ca 249 284 Bb sur ca , AR , Cy 284 351 Fs , He , Pp , Cy 351 419 Fs , He 419 453 He , Pp 453 525 He , Pp , u , epars sur ca , s 525 561 He , Fs ,Pp , peu d'U 561 588 Fs , peu de Pp 588 616 Fs , An
"'l'RANSECT" Q2
0 27' An , Fs 27 42 Fs 42 74 F"s , He , Pp epars sur ca 74 106 Fs , peu de Pp
106 157 u , Fs , Pp , He sur ca c - 80% 157 227 He , Pp , Bb 227 327 He , Cy 327 419 He , Bb 419 479 Fs , Bb , Fv 479 513 Fs , Bb 513 568 Fs 568 573 Fs , An 573 583 An 583 613 Fs , Bb 613 637 Fs , An 637 665 An 665 723 Bb , Fs , f 723 743 Fs , Bb· 743 765 FS , An 765 778 Fv An .. 778 825 An· 825 842 Fv, Fs 842 854 Fv 854 896 E'V , Fs , ca 896 945 s , ·Fs , Fv·epars
EmJ21acement sur le "Transect"
0 16 -32 50 60
114 126 137 161 -179 214
0 10 65
100 105 122 137 178 420 497 597 659 702
0 70 .95
16 32 50 60
114 126 137 161 179 214 255
1.0 65
100 105 122 137 178 420 497 597 659 702 750
70 .95 140 240 383 413 508 519
140 240 383 413 508 519 - 536
"TRANSECT" Q3
Nature du J2eUJ21ement
r Fspi , Pc ,r Fspi Fv Fv , An Fs An An , Fs , Fv , f An FV , An ,r Fv dominant ,An
An entre blocs nus
"TRANSECT" Q4
f , ca , Fs , Bb idem , An AN, Fv An· Fs f , Bb , Fs , u Fs He , Bb , Fs , f Fs Fs s, u Fs Fs , An
"TRANSECT" Q5
An. , . Fs Fs' 1 • ••
Melange:de plusieurs especes Fs. , 1 He ·, U Fs· FS , An An An epars Fspi , ·Pc
Annexe 2 vérité terrain : rapport de mission d'avril 1986. (thème dominant : radiométrie).
VER=TE TERRAIN SUR L'ARCHIPEL DE MOLENE
( 23 - 26 Avril 1986
Participants : H. BEN MOUSSA , M. VIOLLIER. , P. ARZEL , T. BELSHER , M.C. JUZEAU , C. VERCELLI .
En complément à l'opération vérité terrain du 23 - 26 avril 1986, les réflectances des peuplements végétaux le long des "transects" parcourus à Molêne ,Quemén~s et Trielen,ont été mesurées à l'aide du radiom~tre CillEL. Trois points ont été également abordés :
l'amplitude des variations radiométriques sur le milieu immergé !parcouru entre Molène et trielen transmission optique de trois esp~ces d'algues ( Ulva sp., Laminaria digitata et Palmaria palmata ) la recherche d'une cible de référence pour l'étalonnage des données SPOT
MATERIEL ET METHODE
Vérité terrain
Le matérie1 et la méthode utilisés pour la reconnaissance des peuplements et 1~ dé1imitation de leur étendues sont les mêmes que les derni~re~ missions (voir annexe 1)
Radiométrie de terrain
Le radiomètre C!MEL a été utilisé pour les mesures de réflectance et de transmission. Des mesures systématiques de réflectance des différents substrats nus rencontrés ainsi que les différents peuplements homo~rènes d'algue à couvertures végétale observée 100% ont été realiséef;.
RESULTATS
Vérité terrain
Les différents rtransects" pacourus sont représentés chacun par un tableau • Leur positions sont également reportées sur des cartes.
Radiométrie de terrain
Il exsiste à Mol~ne une terra~se en ciment plane et homogène d'environ 4700 m~ soit 12 "pixels" SPOT. Les signatures spectrales moyennes calcuLér.s sur 83 mesures réprties aléatoirement sont les suivante:
XS1 XS2 XS3
0,152 0,162 0,226
0,005 0,006 0,004
Les resultats sur la transmission optique et la réflectance des algues sont discutés dans le chapitre II de la thèse.
!.éae..."'lde des ''t....""ââl.Sects''
An
AR
AV
Bb
cc
Cl.
E
Fs
Fspi
Fv
G5
He
L
La
Ld
Ascophy~~um nodOsum
Algues rouges
Algues vertes
BiJUrcaria biJUrca~a
Choruirus crlspus
Ctadophora sp
Cys~oseira sp.
Entercmorphes
'.
Fucus SpiraLi.s
GLgar~ina s~eLta~a
Himan~haLia eLonga~a
Laminaires
Lomen~aria ar~icuLa~a
~naria digi~a~a.
Lh Laminaria hyperborea -
Lp .r.au.renc-t.a pinnatiJ'ida
Ls Lcatrl,naria saccharina
Pc PeLve~ia canaLi.cuLa~a
P~ Porphyra Linear1s
Pp PaLmaria paLma~a
P PoLysiphonià sp
Sm Sargasswn muticum
Sp Sacchorhiza poLyschides
U Ulves
ca
f
g
r
s
cailloutis
flaques d'eau
galets nus
roche
sable
fl
ILE MOLENE ,
Emplacement sur le 11Transect ..
0 - 54 . 54 - 68
68 - 85
85 - lOO
100 - 105
105 - 115
115 - 139
139 - 155
155 - 191
191 - 2ll
211 - 226
226 - 247
247 - 276
276 - 306
306 - 313
.TRANSECT. M1'
Nature· du :peuplement
An c - lOO %
Fs c .. lOO %
Bb, Fs, Id, cc, Pp
Ld daninant, CC, Fs, He
Ld, Pp
Ld
Id, Pp, FS
Id, Pp, FS, Cl
Fs daninant, Pp, Cl
Fs daninant
Fs, Pp, Av
f avec Av, Pp
FS daninant, Pp, u
An, Fs
r nue
.TRANSECT· M11
Emplacement sur le "Transect 11
0 - 8
8 - 28
28 - 55
55 - 79
79 - 171
171 - 308
308 - 335
335 - 350
350 - 374
374 - 406
406 - 416
Nature du :peuplement
Fs, r nue •
An, Fs (50-50)
Fs (80 %), Pp (20 %)
xa, f, Pp, Fs, u
g, U, Cl, FS épars
xa, U (50 %)
g (50%), Fs (40 %), An (10 %)
g (10 %), Fs (30 %), An (60 %)
An - 100 %
r avec Lichen
rnue
b 1. AUX CHRETIENS
-rRANSECT• BATEAU
T7 Ta
Emplacement sur le 11Transect 11
0 - 10
10 - 52
52 - 78
78 - 90
90 - 110
110 - 138
138 - 150
150 - 175
175 - 200
200 - 217
217 - 234
234 - 255
255 - 269
269 - 280
280 - 290
290 - 308
308 - 314 \
Nature du peuplement
g
r
Fv
An (90 %), Fv (10 %)
An c - 100 %
An (50%), FS (50%)
Fs (70 %) , xa
Fs, He, Bb, U, Pp, Lp, Gs
Fs (80 %) , Pp, Gs
Ld, Fs, U, cc, He, Pp, Gs
Fs 80 %
Fs, An
Fs,. Gs
Ld, He, Cc
Fs (60 %), Gs (20 %) , Ld (20 %)
He (80 %) , Ld (10 %) , Gs (10 %)
Ld, Cc, Gs
:anplacement sur le "Transect 11
0 - 37
37 - 71
71 - 81
81 - 102
102 - 118
118 - 150
150 - 163
Nature du peuplement
Fs (60 %), Fv (30 %), f
Fs -60 %) , Fv ( 30 %) , f avec Pp et Ld
Fs (90 %), Pp (10 %)
Fs (90 %)
Fs (40 %), Gs, Cc, Lp (50%), f avec He et Ld
u (15 %), r (10 %), Fs (20 %) Ar (40 %)
Gs, Cc, Lp 60 % f avec He et Ld
Ld
Emplacement sur le ''Transect''
0 - 25
25 - 42
42 - 53
53 - 62
62 - 74
74 - ll2
112 - 127
U7 - 166
166 - 172
172 - 187
Nature du peuplement
Ld (80 %), He (10 %), cc (10 %)
Ld
Ld, Gs (60 %), He (40 %)
Fs (50%), Gs, Cc (40 %)
He, Cc, Fs
Ld (40 %), He (20 %), cc (20 %), Fs (20 %)
Fs (70 %), cc (30 %)
Fs deminant, f avec I.d, He
Fv (40 %)
r, Fv épars
rnue
1
06
Emplacement sur le "Transect 11
0 - 5
5 - 30
30 - 105
105 - 108
108 - 128
128 - 194
194 - 236
236 - 295
295 - 325
325 - 357
357 - 383
383 - 395
395 - 415
415 - 497
497 - 515
515 - 552
552 - 567
567 - 585
585 - 595
595 - 657
657 - 677
Nature du peuplement
Pc
An ' Fv (50-50)
An c - lOO %
An , Fs c 90 %
Fs (80 %) , An , He , Bb
He,Bb,Pp
f avec He
He daninant
He avec cy , U , Bb
He , Fs , Bb , f
He , Ls
Fs , Pp , He
He daninant
He , Fs , Id
He , Ls et u sur sable
He , Id et u sur sable
u , xa c - 50 %
He u
Fs,He,U
Fs daninant 100 %
An , Fs c - 80 %
Snplacement sur le 11Transect 11
0 - 35
35 - 45
45 - 65
65 ':" 80
80 - 142
142 - 153
153 - 172
172 - 197
Nature du peuplement
g et s
Blocs de Gneïss
Pc , Fspi c - 50 %
An , Fspi c - lOO %
An c - 100 %
An , Fv c - 50 %
f avec Fs , u et Bb
Fs (80 %) , Fv c - 90 %
Emplacement sur le 11Transect 11
0 - 25
25 - 49
49 - 197
197 - 207
207 - 245
245 - 258
258 - 278
278 - 288
288 - 295
Nature du peuplement·
An , Fs (50-50)
FS c - 100 %
FS , Pp , He, BbetLd c - 85 %
Fs 1 Pp , cc et r c - 85 %
f avec He , Ld et Fs .. Fs c - 100 %
An , FS , Fv c - 100 %
An (80 %) , Fs (20 %)
An c - 50 %
83
ILE DE BENIGUET
Emplacement sur le "Transect"
0 - 10
10 - 45
45 - 50
50 - 71
71 - 96
96 - 113
113 - 133
133 - 143
143 - 213
213 - 248
248 - 268
268 - 293
293 - 313
313 - 327
327 - 348
348 - 384
384 - 400
400 - 415
415 - 452
452 - 472
472 - 525
525 - 548
Nature du peuplement
s , r
Epaves {Lh) , s , r
Fspi , Pc
Epaves { Lh) , s , E , f
Fv , E , An c - 90 %
f avec Fs , Cy , Bb , Fv c - 70 %
An , Fv c - 90 %
Fv deminant , An c - 100 %
Fv , An {50-50) c - 100 %
An {80 %) , Fv c - 100 %
An, Fs {50-50), f avec u, Cc Cy c - 100%
Fs , An c - 100 %
Fs c - 100 %
Fs , f avec cc , Bb , Pp , u Fs , Bb , He , Pp c - 80 %
He {80 %) , Pp , LS , Fs
Fs , Pp {20 %), cc c - 100 %
Fs , Pp (20 %) c - 100 %
He, Pp, Cc (40 %) , U, E c - 80 %
Fs , An c - 80 %
Fs , cc , An c - 100 %
Fs , Cc , Gs c - lOO %
Id a fleur d'eau
Emplacement sur le '11I'ransect 11
0 - 35
35 - 70
70 - lOO
100 - 205
205 - 239
239 - 290
290 - 301
301 - 391
Nature du peuplement
Etaves I.d et U1 , g
An c - 100 %
Fv , An c - 100 %
An c - l.OO %
Fs , Fv sur g , Av c - 80 %
An , Fv sur g c - 60 %
Fspi c - 80 %
Pc (5 %) sur blocs
"TRANSECT" 83
Emplacement sur le "Transect ..
0 - 36
36 - 63
63 - 79
79 - 100
100 - 140
140 - 180
180 - 242
Nature du peuplement
Epaves Ld et Ih
Fv , E (50-50) c - 80 %
Pc c - 10 %
f , Blocs, Epaves Ld
An, Fs, Ld en Epaves
An, Fs, Fv c - 90 %
Fs, An
An, Fv
Annexe 3 : vérité terrain du printemps 1987. (thème dominant : répartition des espèces et biomasse).
Participants:
VERITE TERRAIN DU PRINTEMPS 1987 ( 13 - 14 mai 1987 )
H BEN MOUSSA , ~.C. JUZEAU , J~ POPULUS , C. LE MASSON , E. LE GALL· P. ARZEL , Y. MCMBET , F. GOHIN , D.GUILLERM ,L. DREVES ·, A. GROTTE O. LEMAIRE
OBJECTIFS
- Corrélation bicmasse-radiométrie : est-il possible d'avoir une relation directe entre la biomasse et la réflectance des des algues (mai 1S87).
- Recueillir des données de biomasse pour estimer la biomasse en algues de la zone intertidale en fonction des résultats obtenus sur la couverture et la surface végétale totale à partie de l'image SPOT (juin 1987).
MATERIEL ET METHODE
RADIOMETRIE :
Des mesures de réflectance des peuplements homogènes sur un quadrat d'un m2 ont été réalisées à l'aide du radiomètre CIMEL. essentiellement sur Ascophyllum nodosum et Enteromorpha sp. Après les mesures de réflectance, les algues sont prélevées et pesées.
BIOMASSE
Un prélevement d'un m2 le long de chaque "transect" a été effectué tout les 10 mètres. La biomsse de chaques espèce (si elle est significative > SCg ) a été determinée.Conformément aux autres missions, la delimitation et l'estimation de la couverture végétale globale ont été effectuées.
RESULTATS
RADIOMETRIE
Les résultats cor.cernant la correlation biomasse-réflectance ont été répris dans la thèse chapitre II .Elle montre qu'actuellement l'estimation directe de la biomasse des algues à partir de l'image satellite n'est pas possible.
BIOMASSE
Ces données ne concernent que l'ile Molène, Les conditions météorologiques ayant empêchés les déplacements aux autres iles. Ces données n'ont pas été exploités ici, faute de temps.Il feront l'objet d'une publication • -l'ensemble des données recueillies est representé sur des tableaux ci aprés.
Léae!'..èe des ''transec+-....s''
An
AR
AV
Bb
Cc
Cl
Cy
E
Fs
Fspi
Ga
He
L
La
Ld
AscophyLLum nodOsum
Algues rouges
Algues vertes
BiJUrcaria biJUrcata
Chon.dru3 crispu.s
C'LadOphoroa sp
Cystoseiroa sp
Entercmo~hes
Fucus SpiroaLts
GLgarottna steL'Lata
HimanthaLia eLongata
Lamina.ires
Lomentaria aroticuLata
Lh Laminaria hyperoboroea -
Lp Lauroencia pinnati,ftda
Ls Laminaria saccharina
Pc PeLvetia canaLicuLata
Pl Porphyroa Linearis
Pp PaLmaria paLmata
P PoLysiphonià sp
Sm Saro~assum muticum
Sp Sacchorhiza poLyschides
U Ulves
ca
f
g
r
s
cailloutis
flaques d'eau
galets nus
roche
sable
1
1
1 1 1 1 1 1
1 1
M19 (/
1 1 1 1 1
1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1
1 1 1 1 1
1 1
1 1 1 1 1 1
1
1 1 1 1 1
Poeltloa Couverture Bloaaa••• globale Peuplcmeat Bloaaa••• par c•pece Ks/m
•traa•ect• quadrat Kg/m
10 Fs c- 80 80 An FS 3,4 -85 An 11,7
- 10 An - 11,0
An C- 90 90 An 11,4
100 An 1~
60 An Fs C- 90
90
·~ An a,o Fs 4,2 10,.Z
95 Fs a,5 E 1,5 10,0
Fs C-95 100 Fs 13,0
" Fs tt,a 95
Fs u 1,4 5,2 80 3,8
100 Fs 4,4 Pp 1, 5 Ls 1,2 u o,;;: 1, ~
Fs AV Pp ao Fs a.o u 0,25 Ld 0,15 8,4
Ls 80 Fs S,4 AR 0,35 AV 0,25 a,o C- 80 80 Ld 1, 2 Pp 1, 5 AV 0,3 3,2
90 Ld 3,1 Fs o. a AR 0.3AVa, 8,3
7.0 Fs 8,8 AV 2, 0 AR 0,3 11,1
170 80 AV 2.2
80 AV 1,2 Fs 0,4 1,1
10 AV 2,5
10 AV 4,8 Fs 0,1 4,1
" AV 2,8·
AV 10 AV 4,5
ctominantn 9$ AV 4t0
C-90 70 AV 2,0 Fs. 0,2 2<2 . 100 AV 4,1· Fs 1,4 a.o 70 AV 2,8
100 AV 4o0
90 AV 3,1 Fs 0.1 3,7
IS AV 3,0 Fs o,s 3,5
75 AV 3,0 Fs 0,2 3,2
10 AV 2, 7
70 AV 1, 7 Fs o, 4 2,1
80 AV 4,2 Fs o,a Pl) a, a 5,4
50 AV t.o Fs 1,1 2,8
70 AV 3,2 Fs 0,4 3,5
80 AV 2,2 Fs 2,0 Pp 1,2 5,4
lOO AV 1,5 AR 1,5 He 3,0 a,o
100 AV 3,0 AR 3,0 e,o
420
Fs c- 85
470
An c-ao 410
.TRANSECT. M10
PCMitloa Couverture Bio••••• globale .. . ...
Peupl•••at Blom•••• par aepaca Kg/œ Kg/œ "traaeact" qaadrat
70 An 8,0 AV 2,.0 . 10,0
An C-95 95 An 18,0
100 Fs 15,0
40 An Fs 100 Fs 9,4
45 C-95
Fs c- 100 as Fs 8,6
60 95 Fs 2,0 AR 2,0 4,0
100 Ld 10,4
100· Ld 10,0
Ld C-100
1es
Fs AV c: 80- 90 /
185
idem dominance AV
215
Fs Pp C-85
235
Fs An c: 10 _eo 250
An Fs Fv C-80
285
•TRANSECT. M12 P-Utoa Coavertu.-.
Blom•••• globale · Pe•plemaat . . .
Blo.aeee pal' eepeca Kg/m .. •traaeact• quadl'at Kg/ua
. AA enclaves â E 70 E 1,4 .
100 An 1,0 23 s . 30 -- An Fs E 3.0
- Fs E 1,0
·- Fs 7,0
- Fs ... 5
Fs - Fs 12,0
- Fs 13,0
·•o Fs 1,5 . 100 Fs Ld e,o
- Fs Ld Bb He Cc E 5,0
- Fs 11,5
130 - Fs 7, 0
- Fs E Pp 3,0
- Fs E Pp 4,0
- Fs u 4,0·
melange: - Fs E Pp 11,0
Fs - Pp :z.o E - Fs AV Pp 3,0
Pp - Fs AV Pp 5oS
- Pp AV Il, 0
- Pp AV 4,0
- Pp AV Fs ... 0
- Fs AV Pp 10,0
- Fs Ld Pp 11.0
- Fs Pp 11,0
-- Fs Pp 7,0
110 Pp Fs 7,0
100 Pp Fs 3,1)
- Pp Fs AV ... 0
- Fs Pp Cc 4•0
- ·Fs Pp 10,0
- Fs E Pp Cc 11.0
~ Fs Pp 13,0
350 80 Fs Cc Pp Cc AV 5,0
Fs deminant 100 Fs Fv 12.0
Fv 80 Fs Fv 8,0
tO E Fs Cc 3.0
!tO Fs Fv 10.0
!tO Fs E 11,0
100 Fs 13,0
100 Fs Fv 3,0
430 98 Fs Fv 8,0
90 'An Fv Fs 7,0
80 Fs Fv 7,0
An Fs Fv 30 An 2,5
~0 An Fs 4,1
90 Fs An Fv 11,0
50 An Fs ... ,
•TRANSECT. M13
p.,.itloa . Couverture Bloaaaeee globale -· . _,. Peuplemcat Kg/m
.. -·----BIOIDa••• par eepece "traa•ect" quadrat Kg/m
r nues
. 1- 55 70 Fspj 2,2 Pc o, 7 2,9
50 Fspi 1,5 Pc 0,2 1,7·
Pc Fspi 20 Fspl o. 5 Pc 0.1 o,s
80 Pc 5,0 Fspi ~ s,o
50 Fspi 1,5 Pc o, 5 2,0
50 Pc 2,5
,_ 120· n An 4,5 Fs 1,5 8,0
100 An 8,0
100 An 10,0 u i. 10,0
100 An 10,0 u E. IOoO
An Fs iO An 8,o
~ 90 An· 1,0 Fs 0,5 7,5
90 An 7,0 Fs 1,5 a,5
90 An 7,0 Fs 1,5 8,5
100 Fs 2,5 E 0,3 2,8
90
"- 220 90 Fs 3,5 E 0,5 -Fs dominant E 90 Fs E E. An i. . 240 100 Fs Fv
Fv dominant 811 Fv 5,0 An E. 250
An F'v 80 An 7,0 Fv ~
1- 270 20 Fv 1,0 An ~
.
.TRANSECT. M14
Poeltloa Couvert ur. Bloaa•••• lllobale
Peuplemeat .. - Bloaa•••• par eepeca Kg/m
•traa•ect• quadrat Ks/m
10 80
Pc 40 Fs e 1,5
r- 30 90 Fs e,o
100 Fs Pp Cc 9,0
100 Fs Pp 10,0
100 Fs 10,5
rs AV llO Fs Cc e,o
70 Fs Cc 4,0
90 50 .Lp 0,5
100 Fs 10,0
- Fs cc· 10,0
- Fs Ld 12,0 . Fs f2,0 -
- Fs 12.0
- Fs 1:Z,O
·- Fs Pp Cc 11,0 . Fs 1 :z. 0
- Fs 1:z.o
- Fs u 11,0
Fs touffes de - Fs 12,0
AV - Fs 11,0
AR - Fs u Pp Cc 10,0
- Fs 12,0
- Fs "· 5
- Fs 12,0
- Fs u 12,0
~ - Fs 13,0
- Fs 1:Z,O
- Fs 1:Z,5
1- 300 - An Fs 1,0
- An Fs 9.5
- An Fs 9,5
An Fs 10 An e,o
80 An a.o
80 An 5,0
- 375
.TRANSECT• M15
Poaittoa Couverture . Blom•••• globale
Peuplemeat Blomaaeé Kg/m ..
par ••pece •traaeect • quadrat
Kg/m
13 . s 0
0
s g 0
41 0
E g f 20 30 E ' 55 50 Fspi
83 Fspi Fv o,t
73 f Fs Fv 0,5
g touffes de 0
E 0
Fspi 0
Fv Fspi o,os
Fs 0
Fspi o. 8 Fv 0,05 0,85
Fv o,o:z E o,os 0,07
0
Fs 0,05 Fspi O,Ot Fv 0,01 0,07
170 Fspi o·,os E o,ot o,oe
g E Fv 0
Fv 0,7 Fs o,ot 0,71
200
. .
.
..
''
·TRENSECT. M16 . PoeitiOII
Coavarturc Bio••••• slobala Pau plaiDant s•-•••• paw ••p•c• Kg/ID --Ksi-•tran••ct • quadrat
0
19 Pc Pc 1,1 23 28 E An 11,4
An Fs E 38 An Fs 1,5 0,05 1,55
45 . Fs 3,0
Fs 4,1 E 4,1
Fs 3,1 E 3,8
Fs E 100 Fs 0,8 E 0,2 1,0
Fs ••• Fs 12,8
Fs 4,1 AV 0,1 4,9 118 Fs An E Fs e,o 125 An t •••
An 9,4
An 11,2 Fv 1,4 Fs o,t 12,7
An An 11.0
An ••• 118
An Fs Pc Fspj 2,1
190 An 3,0 Fspi 0,1 3,1
An Fs Fspi 4,4
210 Fs 1, 2 Fs
220 Fs 1,4 Lei. 2,8 12,2
Cc Lei Sp La 2,0 Bb 0,2 Cc 0,1 2,5
He· Bb
250
•TRANSEcT· M17 PCMitlOil Co•verture
~IOIBaeee Peuplemeat globale Blom•••• pal' ••p•c• K./ID •traasect• quadrat . K•/•
o. g touffes de ~ . 0,01
E Fs 0,05
Fs E 0,01
E 0,01
Fv o, 1 Fs 0,05 0,15 84
72 Fs Fv 100 Fs 3,8 Fv 1,0 Sm u .... u Fs Sm . u o. os t3
E 1,7 pt O,t 1, 8
E Fs Fv pt E 3,0 P1 0,2 3,2
120 E 1, 7 Fv 0,2 1,1 g E epaves Ld
E 0,7 135
E plus rares E 142 o,s
E o,t g touffes. de . 0
F1pi 0
Fv 0
0 . Fspi o,os
205 Fspi o,os s g
220 0
232 g
0
0 .
•TRANSECT~ M18
Po.ttloa Coaverturc Biomasse globale - Peuplemeat -- BlOtBasse par ••pece Kg/m
•traasec:t• quadrat Kg/m
12 g
0 . s 0
25 g 0 40 0 4e An Fspi
An 5, a Fspi t,8 7,5
s 0
0
80 An 9,1
An dominant 80 100 An 2,4 Fv 2,0 E 4,.4
Fv E An 2,2 Fv 3,0 Fs 1,0 1,2
110 An Fs epaves de Ld An 7,0 Fv 2,4 Fs 1,11 11,2
121 Fs 3,0
s epaves de Let 0 135 Fs 1,4 Fv 1,2 2,5
Fs 2,3 Fs Fv Fs 2,0 Fv o,a 2,8
Fs 3,0
1110 Fs 7,8 An dominant Fs Fv
200 An 11,8 Fs 2,0 13,11
An u.o Fs 0,2 !1,2
.
---
.
.
.TRANSECT. M19
P~u•~ Couverture -· Btomaaae globale Peuplemeat Blom•••• pal' eapece Kg/m
quadl'at •tl'aaeect• Kg/m
0 . 0 g epaves Lh
0
39 Pc 1.4
Pc 55
Fspi epaves Lh Fspi 0.5 Pc 0,1 o,s. An Fspi 2,4 8,4 100 4,0
85 An Fspi An 9, 8 Fv 1.0 10,8
An 4,8 F,v 0,8 5.4
An 9,0 Fv 0,2 9,2 An Fv
An 8,4 Fv o.s 8,9
110 An 2.8 Fv 1.0 2,7
An epiles An 17,2
E 100 An 10,0
p An 15,0 148 An 9,4 Fs 5,0 14t4
An s.o ~ .. 1,8 8,8
An Fs 100 An 13,8 Fs 1,0 14,0
An s.o Fs 1,8 8,8 185
Fs 8,0
Fs 100 Fs 7,4
210 u 1,2 Fs 0,5 Pp 0.5 2, 2
An 17,2
An 4,8 Fs 1,0 5,8
An 80 An 11,5
An 11,2 F 0,5 "· 7
280 An 1,2 Fspi o,s 1,7
Fspi 2,8 Pc 0,1 2,9
Fspi Pc 0
Fspi 1,0
300 Fspi 0,5
-
.·
·TRAN SECT• M20
P~itto. Couverture Bloaaaaae slobah Bloaaaaae par. eapece . Kg/aa - ---. Peupleaaeat
quadrat Kg/ta •traaaect •
g 0 0 20 0 0
Pc 30 Pc 0,2 AV 0,1 0,3 35
Fspi 0 0
52 so An 3,4 AV o, 2 3,1
go An g,l An AV flaques go An 18,0
d'eau go An :z,a AV 3,2 a,o 70 An 18,2
go An 10,4 AV 2,0 12,4
7fr An 10,2 AV :z,o 12,2
120 gs· An 12,4 Fspi Pc Fspi 0,7
140 epars
F$pi 0,3
.
.•
Annexe 4 Programmes informatiques.
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $ S ENSEMBLE DE TRAITEMENTS INFORMATIQUES UTILISE S s $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$~~·
+++++++++++++++++++++++++ + IMAGE TRICHROME BRUIE + ++++++++++++ ++++++++++++
<==
<==
APPLICATION DU PROGRAMME CORAD <CORRECTIONS RADIOMETRIQUES>
APPLICATION DU PROGRAMME MADONA <METHODE D'ANALYSE DES DONNEES NUMERIQUES DES ALGUES>
+++++++++++++T+++++++++++++++++ + COUVERTURE VEGETALE : IMAGE + + MONOCHROME CODEE 0 -> 200 + + + +++++++++++++++++++ +++++++++++
++++++++++++++++++++++++++ + INDICE PIGMENTAIRE : + + IMAGE MONOCHROME CODEE + + 0 -> 254 + +++++++ ++++++++++++++++++
APPLICATION DU PROGRAMME SUVETO ==> <SURFACE VEGETALE TOTALE>
++++++++++++++ +++++++ + SURFACE VEVETALE + + TOTALE EN HECTARSS + ++++++++++++++++++++++
++++++++++++ +++++++++++ + COMPOSITION COLOREE + + PIR -> ROUGE + + C -> VERT + + IP -> BLEU + ++++++++++++++++++++++++
POSITIONNEMENT DES •TRANSCTs• <==SUR L•IMAGE PAR LE PROGRAMME
RADIALE POUR CONFRONTATION
*****~***** * FIN * ***********
PPPPPPPPPPPPPPPPPP.PPPPPPP p p P PROGRAMME MADONA P p p PPPPPP?PPPPPPPPPPPPPPPPPP
+++++++++++++++++++++++++ + IMAGE TRICHROME BRUTE + +++++++++++++++++++++++++
<== TRANFORMATION DES IMAGES EN REFLECTANCE
****~****************** A A PARTIR DES CIBLES A
AAAAAAAAAAAA*******AAAAAAAAA A PARAMETRES D'ACQUISITION A A DE L'IMAGE SPOT A AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAxAAAAAA
~ DE REFERENCE MSS TM A
***********************
+++++++++++++++++++++++++ + DONNEES SATELLITAIRES + + EN REFLECTANCE: REELS + + DE 0 -> 1 + +++++++++++++T+++++++++++
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA A INTRODUCTION DES PARAMETRES THEMATIQUES DU A A TERRAIN; REFLECTANCES DU SUBSTRAT ET DE LA A A VEGETATION DES SECTEURS: A A - EMERGE CXS2 , XS3) A A - IMMERGE <XSl , XS2) A A INTRODUCTION DU SEUIL MER/ESTRAN A AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAA************ A SECTEUR EMERGE A
l .
<== SEPARATION ESTRAN MER
AAAAAAAA ********** A SECTEUR IMMERGE A *******!*********** AAAAAAAAAAAAAAAAA1*
=========== ==~==-===== ================== = CALCUL = = DE IP = = =
= CALCUL = = DE CCX> = = =
= XS1/XS2 = = C=F<VI> =
= = = =
CALCUL DE C<Z> = C=F<XSl /XS2> =
ou = C=FCXS1/XS2) =
=~===I:~~=:IsuA:~:::~~-:-:-=-=_= ____ -r~-~=-~-----:-~-:-:-:-:-=-~~:::~::=== ++++++++++++++++++++++ + IMAGE MONOCHROME + + INDICE PIGMENTAIRE + + CODEE 0 -> 254 + ++++++++++++++++++++++
++++++++++++++++++++++ + IMAGE MONOCHROME + + COVERTURE VEGETALE + + CODEE 0 -> 200 + ++++++++++++++++++++++
PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP p p P PROGRAMME SUVEIO P p p PPPPPPPPPPPPPPPPPPPP P
+++++++++++++++++++++++ + IMAGE MONOCHROME DE + + COUVERTURE VEGETALE + + CODEE DE 0 -> 200 + +++++++++++ +++++++++++
<== CALCUL DE LA SOMME DE LA COUVERTURE VEGETALE C DE L'ENSEMBLE DE •PIXELS• DU SECTEUR CHOISI
+++++++++++++++++++++++++++ + SURFACE VEGETALE TUTALE + + EN HECTARS + +++++++++++++++++~+++++++++
PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP p p P PROGRAMME CORAD P p p PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP
>> IMAGE DE DEPART ? 2 >> It1AGE D'ARRIVEE ? 4 >> IMAGE PROCHE INFRA-ROUGE 1 >> SEUIL MER SUR L'IMAGE 12 >> QUEL TYPE DE DONNEES
1 -> SPOT 2 -> TM 3 -> MSS
1 VALEUR A CORRIGER ? 17
? <<
?
>>LE RESULTAT EST SUR L'IMAGE ==> OPERATION EN COURS
1
4<<
PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP p p P PROGRAMME RADIALE P p p PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP
>> TAILLE DU PIXEL EN METRES ? 20 No. DU GRAPHIQUE UTILISE? 2 EFFACEZ LE GRAPHIQUE 2
POSITIONNER LE CURSEUR A L~ORIGINE DE LA RADIALE
>> POSITION: 169 354 >> PROJECTION 1=> MERCATOR >> 2=> LAMBERT >> 3=> CALCUL DU CAP 1 >>ENTRER LA DIRECTION EN DEGRES DECIMAUX<< 205
>> CAP= 4.276067 & PENTE= -2.144481 >> TRACE DE LA RADIALE METHODE 1->LONGUEUR DE LA RADIALE
2->FIXER ABSCISSE OU ORDONNEE SI VOUS NE CONNAISSEZ PAS LA LONGUEUR APROXEMATIVE
>> >> >> 3 >>
>> >> >> 2
PROJECTION 1=> MERCATOR 2=> LAMBERT 3=> CALCUL DU CAP
POSITIONNER LA TARGET A LA FIN
169 354
PROJECTION 1=> MERCATOR 2=> LAMBERT 3=> CALCUL OU CAP
DE LA RADIALE
>>ENTRER LA DIRECTION EN DEGRES DECIMAUX<< 4.95 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >> 5 >> 6 >> 7 >> 8 1
FRANCE ZONE. 1 ( NORD ) FRANCE ZONE 2 ( CENTRE ) FRANCE ZONE: 3 ( SUD ) FRANCE ZONE. 4 ( CORSE ) ALGERIE NORD ALGERIE SUD TUNISIE NORD TUNISIE SUD
> > LONGITUDE OU POINT EN DEGRES DECit1AUX ? 4.95 > > POSITION PAR RAPPORT AU GREEN~~ I CH - > 1 OUEST
-> 2 EST 1
-4.950000 CAPR= -5.541257 CAP= 10.49126
>> CAP= 1.387693 & PENTE= -5.400213
<<
>> TRACE DE LA RADIALE t·,1ETHODE 1->LONGUEUR DE LA RADIALE
2->riXER ABSCISSE OU ORDONNEE SI VOUS NE CONNAISSEZ PAS LA LONGUEUR APROXEt1ATIVE
1 20
1.387693 >> DISTANCE ? 1000
182.0823056749316 983.2832781626638 . 9.104115283746582 -49.16416390813319
>> XO= 169 & YO= 354 >> Xl= 178 & Yl= 305
VOULEZ VOUS :1 LIRE POINT PAR POINT :2 TOUTE LA RADIALE SUR IMPRIMANTE
CREATION D'UN riCHIER rOR007 :3 SORTIR
1 PLACEZ LE CURSEUR SUR LE POINT A LIRE
X=l73 Y=329 DISTANCE A PARTIR DE L ORIGINE(EN METRE)
VOULEZ VOUS LIRE UN AUTRE POINT [OU/NO] NO
506.3596
VOULEZ VOUS REVENIR AU MENU GENERAL [OU/NO] OUI
VOULEZ VOUS :1 LIRE POINT PAR POINT
3 Labima_$
x '(
36 93 37 94 38 95 39 96 40 97 41 97 41 98 42 99 43 99 44 lOO 44 101 45 101 46 102 46 103 47 104 48 104 49 105 49 106 50 106 51 107 52 108 53 109
:2 TOUTE LA RADIALE SUR IMPRIMANTE CREATION D'UN FICHIER FOR007
:3 SORTIR
DISTANCE XS3
466.90 93 438.63 lOO 410.37 107 382.10 84 353.84 81 339.41 98 325.58 87 297.32 76 282.84 75 254.56 72 240.83 80 226.27 84 197.99 90 184.39 85 156.21 72 141.42 75 113.14 82 100.00 93 84.85 107 56.57 104 28.28 96 o.oo 81
XS2
22 20 19 20 21 20 19 20 20 20 21 22 22 22 21 21 23 20 19 20 19 28
XSl
37 35 34 35 36 35 37 37 36 36 37 38 39 38 35 37 38 35 35 34 34 39
Cas de lecture de tous les •pixels• du •transect• Exemple du •transe~t· MS ( annexes 1 et 3 )
Thèse disponible à :
IFREMER/Centre de Brest Service "Applications de la Télédétection"
BP 337 29273 BREST CEDEX - FRANCE
RESUME
A partir de l'~tude des donn~es radiomitriques de terrain, dans l'A~chipel de Molène, un algorithme de traitement d'image satellitaire a été développé pour la cartographie des végétaux marins.
Son application à l'image SPOT étalonnée en réflectance et corrigée des effets atmosphériques a permis d'obtenir les résultats suivants:
Il a été possible de distinguer en zone immergée, jusqu'à une profondeur de -12 mètres la nature du fond, qu'il soit recouvert ou non par la végétation.
La couverture végétale du secteu~ immergé (+1 à -10 mètres) a été estimée à partir de l'expression XS1 2 /XS2.
En zone intertidale exondée, été calculée à parti~ de (XS3-XS2)/(XS3+XS2).
la couverture végétale a l'indice de végétation
Un indice pigmentaire défini par le rappo~t XS1/ XS2 a permis de discriminer les secteurs émergés à dominance d'algues vertes quand la couve~ture végétale est superieure à 85%.
La biomasse végétale ne peut être détermin~e directement par télédétection. En revanche, le ~ésultat concernant le calcul de la superficie végétale totale apporte une amélioration par rapport aux méthodes classiques utilisées pour l'estimation du stock.
La concordance des résultats concernant la couverture végétale, obtenus à partir des données SPOT et LANDSAT MSS et TM, confirme la possibilité d'application de ce traitement à différents capteurs.
MOTS CLES
Télédétection, SPOT, LANDSAT MSS, LANDSAT TM, Archipel de Molène, Bretagne, Cartographie, Végétaux marins, Radiométrie, Propriétés optiques, Correction atmosphérique.
