Lorsque le drone vole à 100 mètres au-dessus du sol, il prend des photos avec une résolution de 3 x 3 cm. C'est 1, 000 fois mieux qu'un satellite, qui prend des photos avec une résolution de 30 x 30 m. Crédit :NIVA
Les drones sont l'avenir de la cartographie et de la surveillance de la nature. Par rapport aux images satellites, les images de drones fournissent 1, Résolution d'image 000 fois meilleure et un million de fois plus de points de données, dit Kasper Hancke, biologiste marin à l'Institut norvégien de recherche sur l'eau (NIVA).
C'est une journée d'été étonnamment agréable et calme à Søre Sunnmøre, par les îles ultrapériphériques de l'ouest de la Norvège. Alors que les hippies hors-piste continuent de skier sur la toute dernière neige de l'été plus loin dans les fjords, la saison du kayak a déjà commencé ici dans une baie silencieuse près de Fosnavåg. Mais tout n'est pas paisible. Un bourdonnement se fait entendre d'en haut; un drone massif vole systématiquement le long du rivage. Au bord du rivage, un homme est debout avec des algues sur ses genoux, tenant dans ses bras un râtelier plus grand que lui. Voici le biologiste marin Kasper Hancke de l'Institut norvégien de recherche sur l'eau (NIVA). Il est ici pour photographier une partie de la nature que la plupart d'entre nous ne voient généralement pas – la zone entre la marée basse et la marée haute.
- "D'habitude, lorsque nous cartographions la zone de marée, nous faisons l'enregistrement manuellement :Spiral wrack, fucus vésical, fucus noué, fucus denté, etc. Mais maintenant, nous essayons, pour la première fois, prendre des photos d'en haut à la place, " dit Hancke. " Quand le drone vole à 100 mètres au-dessus du sol, il prend des photos avec une résolution de 3 x 3 cm. Cela offre 1, Résolution d'image 000 fois meilleure, ou un million de fois plus de points de données, que les images satellites, qui ont souvent une résolution de 30 x 30 m."
Hancke est convaincu que les drones sont l'avenir de la cartographie et de la surveillance de la nature et des ressources naturelles.
Apprentissage automatique et empreintes digitales
Plus tard, alors que les tempêtes hivernales approchent de Fosnavåg, Hancke est de retour sain et sauf dans son bureau à Oslo. Les photos du drone sont enregistrées sur son ordinateur, et Hancke a commencé le processus de les analyser. Le logiciel utilise l'apprentissage automatique; il reconnaît les motifs dans les images et catégorise les différents éléments. Le programme peut alors déterminer combien d'algues de chaque type il y a dans la zone représentée. Hancke explique :« Chaque famille d'algues a sa propre signature de couleur, que le logiciel reconnaît. Ceci est dû à la combinaison des longueurs d'onde réfléchies par les différents types d'algues. Chaque famille a sa propre empreinte digitale, exprimé en couleurs. Le logiciel reconnaît l'empreinte de l'algue, et catégorise ainsi les éléments de l'image."
Les chercheurs cartographiant la biodiversité et l'état écologique dans les zones intertidales appliquent généralement des techniques manuelles et des observations visuelles. Mais cette fois, une équipe de chercheurs de la NIVA a testé l'utilisation de nouveaux drones dotés de capteurs de haute technologie pour cartographier la flore et la faune marines. Crédit :NIVA
L'identification par couleur est appelée analyse d'image multispectrale, c'est ainsi que le logiciel distingue les différents groupes d'algues. Hancke est optimiste quant à l'analyse future impliquant l'analyse d'images hyperspectrales, qui a une résolution de couleurs encore plus élevée. Les photos de drones peuvent ensuite être utilisées pour identifier la quantité précise de chaque espèce d'algues et de forêts mixtes de varech, et calculer la quantité d'épiphytes sur les surfaces d'algues.
Il y a un an, La collègue de Hancke, Trine Bekkby, était à Søre Sunnmøre pour cartographier la zone littorale pour Artsdatabanken (Centre norvégien d'information sur la biodiversité) et le projet européen EfficienSea. Elle a trouvé les deux épaves dentées, algues, varech à sucre, enchevêtrement, et les algues rouges. En juin de cette année, elle est revenue et a continué le travail au niveau supérieur, dans la zone intertidale. Elle a fait de la cartographie traditionnelle - avec un appareil photo et un ordinateur portable. Comme Bekkby avait déjà cartographié la répartition des algues à Søre Sunnmøre lorsque Hancke a recherché un site de test de drones, cela a rendu la décision facile. En utilisant ses enregistrements d'algues de Søre Sunnmøre, il peut maintenant valider les photos du drone, et améliorer les algorithmes d'apprentissage automatique.
Nouveaux modèles de cartographie
Le projet de cartographie à Søre Sunnmøre est en cours depuis 2016, et est une collaboration entre des chercheurs de NIVA, Commission géologique de Norvège (NGU), et l'Institut de recherche marine (HI). Les données géologiques et biologiques sont utilisées pour développer une méthode standard de cartographie des « types de nature » marine selon le système de classification de la Nature en Norvège (NiN).
La cartographie en cours des zones côtières à Søre Sunnmøre fait également partie d'un projet pilote, Plus pilote, dans le cadre du projet de l'UE appelé EfficienSea. EfficienSea vise à améliorer la connaissance des endroits où se trouvent des écosystèmes vulnérables, afin d'éviter les futures expéditions et la construction de nouvelles constructions dans les zones les plus vulnérables.
En utilisant le nouveau, cartes haute résolution des fonds marins de NGU, Bekkby et ses collègues travaillent également au développement de nouveaux modèles pour cartographier les types de nature. Ils espèrent pouvoir utiliser les cartes géologiques marines peu profondes de NGU ainsi que des données sur l'environnement physique, comme la température, salinité, l'exposition aux vagues et la lumière pour modéliser les différents types de nature le long de la côte.
Gros potentiel pour les drones
Deux pièces à gauche du bureau de Bekkby à NIVA, s'assoit Hancke. Il imagine un avenir radieux pour la cartographie par drones, qui sera beaucoup plus efficace et économique que les méthodes de cartographie d'aujourd'hui. La cartographie par drone fournit également des observations continues le long des côtes, au lieu de points de données uniques qui doivent être extrapolés, comme maintenant. À l'avenir, Hancke souhaite également utiliser des drones pour prendre des photos sous-marines depuis les airs, pas seulement des photos de la zone intertidale exposée. Les appareils photo adaptés aux photos sous-marines ne sont pas encore sur le marché, mais NIVA a développé son propre équipement spécial à cet effet.
"Plus loin, les images de drones peuvent être utilisées pour surveiller l'expansion des espèces introduites, comme l'huître du Pacifique. Nous travaillons également à l'utilisation de drones pour la quantification des plastiques et des déchets marins dans les océans côtiers et le long des côtes, et développent des routines automatisées d'analyse d'images, " dit Hancke.
