Reconstitution de la restauration corallienne : fonctionnement de la photogrammétrie des coraux

« Dix mètres sur cinq, cela semble peu, mais cela fait une grande surface à parcourir en nageant d'avant en arrière, de haut en bas et en travers », explique Kate Craggs. Mais pourquoi diable pouvait-elle bien nager ainsi, selon un motif de damier ? En un mot, il s'agissait de « photogrammétrie », mais si vous avez suivi l'histoire de notre partenariat avec Coral Spawning International et Nature Seychelles, vous savez que la vraie réponse est bien plus captivante.

Ne vous laissez pas impressionner par son nom, car la photogrammétrie est absolument fascinante, et encore plus lorsqu'on l'applique aux récifs coralliens des Seychelles. « Cela consiste à prendre beaucoup, beaucoup de photos, puis à les assembler à l'aide d'un logiciel de traitement d'images », résume le Dr Jamie Craggs. « Le logiciel superpose vos photos, ce qui vous permet de combiner toutes ces images en deux dimensions en une vue en trois dimensions. »

Grâce à cette brève explication, vous imaginez probablement déjà l'utilité de cet outil pour le Dr Craggs et ses collègues scientifiques marins. En effet, cette technique leur permet de ramener leur travail sous-marin à la surface pour examiner, évaluer et surtout mesurer chaque aspect des récifs qu'ils s'efforcent de restaurer. Au fil du temps, ils peuvent également avoir une visibilité claire sur l'impact de leur travail, au-delà de la vision magnifique des coraux en train de croître. Dans la pratique, toutefois, la photogrammétrie intervient à la fin du processus et, comme l'a dit Kate, elle peut être difficile.

« Nous avons sélectionné six sites à étudier dans la Réserve spéciale de l'île Cousin. Sur trois d'entre eux, nous avons étendu une bâche sur le récif, puis injecté dessous de nouvelles larves de corail afin de favoriser leur colonisation dans cette zone », explique le Dr Craggs. Kate et l'équipe de Nature Seychelles ont ensuite méticuleusement mesuré chacune de ces parcelles, à l'aide d'une corde pour créer des lignes de transect. Ils ont ensuite positionné des repères d'échelle, afin de disposer de points de référence pour les mesures. « Chaque marqueur possède un motif codé unique, ce qui permet au logiciel de photogrammétrie de le reconnaître et de mettre ensuite le modèle 3D précisément à l'échelle », ajoute le Dr Craggs. Une fois les plongées de mesure terminées, la plongée photographique commence.

Chaque centimètre carré de la zone doit être photographié, ce qui est loin d'être aussi simple qu'on pourrait le croire. « C'est compliqué, car on ne peut pas prévoir les courants et la houle », explique Kate. « Il faut essayer de maintenir une vitesse et une hauteur constantes au-dessus du récif, mais ce n'est pas facile. Comme les coraux sont de hauteurs différentes, vous devez constamment corriger votre profondeur en nageant au-dessus avec l'appareil photo. La précision est essentielle, c'est pourquoi les bons outils font toute la différence.

Elle utilise un objectif grand angle sur un appareil photo Canon EOS R5 Mark II dans un caisson sous-marin. Comme vous pouvez vous y attendre, les images qu'il prend, une toutes les secondes, sont nettes, précises et fidèles aux couleurs d'origine. « Cela nous permet d'obtenir des détails remarquables », ajoute le Dr Craggs. « Et c'est vraiment extraordinaire. » Mais il ne s'agit pas seulement d'images agréables à regarder. Leurs détails fins révèlent aussi des caractéristiques distinctives, ce qui améliore la précision de la reconstitution. « La première chose à faire est d'assembler les images et de créer ce qu'on appelle un nuage de points épars », explique-t-il. C'est un peu comme une ébauche de points, chacun représentant un élément du récif qui apparaît dans plusieurs images se chevauchant, ce qui permet au logiciel de calculer la forme de base de l'espace. Il y a peu de détails à ce stade, d'où le terme « épars ».

« Ensuite, nous appliquons un filtrage pour créer le nuage de points dense, qui génère de nombreux points supplémentaires (souvent des millions) et enrichit considérablement les informations. Enfin, nous créons le maillage, qui relie des groupes de points et confère à l'ensemble du modèle 3D sa texture de surface. » Pour arriver à ce résultat, nous devons réaliser des calculs très lourds, mais en zoomant, on peut voir le corail dans ses moindres détails. « Nous pouvons mesurer des détails de l'ordre de quelques millimètres, ce qui nous donne une résolution incroyable. La qualité est excellente, les bords sont nettement définis, et cela va améliorer la précision de nos méthodes de mesure. »

Si vous pensez que mesurer la croissance du corail se résume à vérifier s'il a poussé ou non », la réalité est tout autre. La photogrammétrie est un outil de suivi important pour chacun des six sites. Elle aide le Dr Craggs et les scientifiques marins de Nature Seychelles à surveiller et à comprendre ce qui se passe, afin de savoir si le corail s'est bien implanté dans son nouvel environnement et de connaître son taux de survie, ou pour suivre l'évolution de la forme, de la taille et de la structure du récif. Cette technique est utilisée en complément d'autres mesures, telles que la qualité de l'eau, la température ou la pénétration de la lumière, pour dresser un tableau de la santé du récif dans la durée.

La photogrammétrie est également un outil important pour faire des comparaisons au fil du temps. Les rendus 3D peuvent être « aplatis » et transformés en ce que l'on appelle une « orthomosaïque ». C'est là que les marqueurs d'échelle codés, que Kate et ses collègues plongeurs ont placés sur chaque parcelle, jouent un rôle crucial. « Ils veillent à ce que tout s'aligne correctement afin de créer une image en deux dimensions à partir de centaines de photographies », explique le Dr Craggs. Les parcelles mesurées sont un dispositif permanent du récif, car elles permettent à l'équipe d'effectuer périodiquement des répliques de la « carte plate ». « Nous pouvons ensuite les superposer et mesurer directement la croissance d'une zone corallienne sur six mois, un an ou plus. »

Kate et l'équipe de Nature Seychelles vont répéter l'exercice régulièrement, en nageant de haut en bas, de gauche à droite, pour photographier méthodiquement les six parcelles de corail, dont la moitié a reçu des larves supplémentaires et l'autre non. « Ensuite, nous pourrons effectuer un zoom avant pour localiser nos jeunes coraux et entamer le processus de mesure », explique le Dr Craggs. « En fin de compte, le but est d'extraire les données, de les analyser et de modifier notre méthode si nécessaire. Essayer, tester, modifier, améliorer : c'est un travail constant. »

Suivez les progrès de notre travail avec Nature Seychelles et Coral Spawning International ici. Et apprenez-en davantage sur les solutions de photogrammétrie de Canon.