2.5 - Optimisation de la campagne de terrain. IFREMER des habitats marins

130 2 - Que veut-on cartographier ?

Contrairement aux images d’un sonar à balayage latéral, les données d’un système acoustique de classification automatique des natures de fonds (SACLAF – typiquement

RoxAnn ou QTC) sont difficiles à interpréter directement, même pour des opérateurs expérimentés. Les SACLAF distinguent les substrats en fonction de leurs propriétés de réflectance acoustique, et les données qu’ils produisent peuvent être très variables d’une journée à l’autre, ou même au cours d’une seule journée, selon un grand nombre de facteurs tels que la vitesse du navire, l’état de la marée, les conditions météorologiques, la turbidité de l’eau et la profondeur. Certains types de terrain donnent même des résultats variables selon la direction du navire par rapport au fond (Foster-Smith, 2007).

Plusieurs méthodes permettent de normaliser les données afin de supprimer ces variations : (a) comparer des fauchées parallèles adjacentes ; (b) faire quelques passages perpendiculaires à la direction de la majorité des fauchées ; (c) faire au début et à la fin de chaque journée de levé quelques passages sur une zone connue comportant certains types de terrain bien définis (« sites d’apprentissage ») ; (d) faire quelques fauchées qui se recouvrent d’une journée à l’autre. Cependant, même après ce genre de normalisation, il faut des échantillons de validation sur le terrain pour permettre la segmentation après coup des données en types de terrain significatifs (classification supervisée ; voir Foster-

Smith, 2007).

Comme dans toute campagne d’échantillonnage, il est plus important d’obtenir des

échantillons représentatifs plutôt qu’exhaustifs. Idéalement, il faudrait obtenir trois échantillons de chaque type de terrain, mais Foster-Smith (2007) en recommande cinq dans le cas des SACLAF :

« Il devrait y avoir au moins 5 échantillons pour chacun des principaux habitats.

Même si un opérateur de terrain a le sentiment qu’un type donné de terrain peut

être prédit avec beaucoup de confiance, (p. ex., une forêt de Laminaires sur un fond dur en eau peu profonde), il faut quand même échantillonner ces habitats un nombre minimal de fois, sous peine de compromettre les analyses ultérieures. »

2.5 - Optimisation de la campagne de terrain

Le rôle de la campagne de terrain est d’échantillonner les composantes physique et biologique d’un type de terrain, en vue de sa caractérisation en tant qu’habitat. Lorsque l’on utilise une typologie existante (classification descendante), il est important de noter les paramètres pertinents de cette typologie, afin de pouvoir faire la correspondance entre les échantillons ou les observations et la définition de l’habitat approprié. Si une typologie existante est non disponible ou non nécessaire, il faut noter un ensemble de paramètres physiques et biologiques de manière constante sur tout le territoire levé, afin de permettre la détermination des classes d’habitat, généralement à l’aide d’une analyse statistique

(classification ascendante).

L’optimisation de la campagne de terrain consiste à choisir les bonnes méthodes d’échantillonnage et à orienter leur mise en œuvre afin d’obtenir des échantillons représentatifs de l’ensemble des types de terrain présents sur le territoire à lever. Le choix des sites d’échantillonnage est guidé par les connaissances acquises lors des levés par télédétection. Une campagne de terrain ainsi « orientée », utilise les ressources d’une manière plus efficace qu’un simple choix au hasard des sites d’échantillonnage.

Des observateurs humains entraînés sont de puissants « outils » d’une campagne de terrain, en raison de leur capacité à reconnaître et à classifier visuellement les habitats.

Lorsqu’ils ont accès au territoire à lever, par exemple sur un littoral ou en plongée, ils peuvent l’explorer de manière intelligente, en prenant constamment des « échantillons visuels », et en orientant les efforts de prélèvement là où ils sont les plus nécessaires.

Leurs compétences peuvent aussi être exploitées utilement en eau profonde, par

2 - Que veut-on cartographier ? 131 l’utilisation de caméras vidéo ou d’appareils photographiques et le pilotage de véhicules téléguidés.

En eau profonde, la connaissance de ce qu’il y a en réalité au fond de la mer repose sur l’utilisation d’une variété de dispositifs de prélèvement. Ce sont généralement des bennes et des carottiers pour les sédiments et l’endofaune, des chaluts et des dragues pour l’épifaune. Les observateurs humains ont aussi leur place grâce à l’utilisation d’appareils photographiques et de caméras fixés sur un traîneau remorqué ou de caméras fixées sur un bâti vertical, ou encore de véhicules téléguidés, mais cela ne permet de voir que l’épifaune et la surface des substrats. Il faut une combinaison de ces méthodes de prélèvement et d’observation pour obtenir toute l’information nécessaire à la classification des habitats.

Quelques méthodes de prélèvement sur le terrain

Que les levés sur le terrain soient effectués à bord d’un navire ou sur le littoral, il faut utiliser l’information obtenue par télédétection pour choisir les sites de prélèvement (lieux définis de manière générale), mais la méthode de détermination des stations de prélèvement (points définis de manière précise) est variable.

Dans le cas de levés effectués à bord d’un navire, une bonne méthode consiste à planifier une série de stations et à spécifier les appareils à utiliser pour chacune, afin de tracer un trajet optimal du navire et d’arriver à chaque station en étant prêt à utiliser l’appareil. Le choix des stations de prélèvement cible des structures précises révélées par la télédétection ou désigne un lieu quelconque d’un type donné de terrain.

Les mêmes principes sont applicables aux prélèvements sur le littoral ou en plongée : on indique à une personne où aller pour prélever un échantillon ; mais on peut faire mieux en laissant à l’observateur une certaine latitude pour raffiner les prélèvements en fonction de son évaluation visuelle du site. L’observateur décide alors des types et du nombre d’échantillons à prélever, ainsi que du lieu précis des prélèvements. Dans le cas particulier d’une classification descendante, il peut décider qu’il n’y a pas besoin de faire de prélèvement si un habitat est clairement identifiable par observation directe.

132 2 - Que veut-on cartographier ?

Stations et profils d’échantillonnage d’une campagne de terrain en Bretagne

Il est important que les prélèvements soient représentatifs plutôt qu’exhaustifs, car il est facile de se surcharger d’échantillons qu’il est ensuite long et coûteux de traiter, d’analyser et d’interpréter. Pour que les échantillons soient représentatifs, il faut faire appel aux techniques appropriées d’échantillonnage sur chaque type de terrain, mais une stratification supplémentaire peut également être nécessaire pour couvrir les zones

écologiques (p. ex. selon la profondeur, la salinité et la turbidité) dont on sait qu’elles ont une influence sur la répartition des espèces.

Il faut fixer des exigences minimales d’échantillonnage, en fonction du degré d’exactitude et de fiabilité de la classification requis dans les cartes finales. Un échantillon unique de chaque type de terrain suppose que ce dernier est homogène, alors que des réplicats permettent une certaine évaluation de la variabilité entre les strates (type de terrain + zone écologique) d’échantillonnage et au sein de ces strates. Le nombre de réplicats est déterminé par une règle empirique, par l’avis d’experts ou par une évaluation formelle liée

à l’hétérogénéité ou à l’homogénéité du terrain perçue par un instrument de télédétection

(« modèle d’allocation optimale »).

Dans bien des cas, il faudra mettre en réserve une fraction des échantillons prélevés sur le terrain afin de tester l’exactitude des cartes produites. Il faut tenir compte de ces

échantillons de validation dans le cahier des charges de la campagne de terrain.

L’optimisation de la campagne de terrain est souvent un processus itératif qui doit conserver une certaine souplesse. Une ébauche du plan de campagne peut être remise aux opérateurs de terrain pour qu’ils en vérifient la faisabilité opérationnelle (accès aux sites, dangers de navigation, santé et sécurité au travail, etc.). Par contre, les détails du plan de campagne dépendent souvent des résultats de la télédétection et des conditions qui prévalent sur le terrain au moment de l’échantillonnage.

2.5.1 - Exigences relatives à une campagne de terrain

Le rôle d’une campagne de terrain est double. Premièrement, elle doit donner l’information biologique et physique nécessaire pour déterminer ou identifier une classe

échantillons pour affecter une classe d’habitat aux types de terrain ou aux polygones où

2 - Que veut-on cartographier ? 133 les échantillons ont été prélevés. La campagne de terrain ne devrait pas avoir une grande influence sur la segmentation du territoire à lever ; son rôle se limite à déterminer les

classes d’habitat dans des territoires qui ont déjà été cartographiés par interprétation directe d’images de télédétection (photographies aériennes ou mosaïques de faciès acoustiques). Vue ainsi, la cartographie directe ressemble à de la « peinture à numéros », où l’on affecte un attribut (une couleur) à une zone prédéfinie. Par contre, dans la

cartographie « modélisée », la segmentation initiale du territoire à lever ne fait qu’orienter la campagne de terrain. Une fois les échantillons recueillis, la segmentation initiale est abandonnée, et l’on procède à une analyse intégrée des données biologiques et physiques ainsi que des données sur la couverture (données de télédétection ou résultant d’un modèle spatial) pour produire une carte où les habitats sont classifiés. Ainsi, les données de terrain ont une influence non seulement sur la classification, mais aussi sur la délimitation des habitats. Le chapitre 4 « Comment réalise-t-on une carte ? », fournit des explications plus détaillées sur ces deux approches de la cartographie, mais les deux exigent des données fondamentales sur la nature physique des substrats et sur leurs

biocénoses. Voir à ce sujet les paragraphes 2.5.1.1 « Données physiques » et 2.5.1.2

« Données biologiques » du présent chapitre.

En second lieu, une campagne de terrain donne l’occasion de vérifier la validité, la nature et l’emplacement des frontières supposées entre les types de terrain, les segments ou les

habitats déterminés auparavant, ce qui requiert une forme d’échantillonnage par l’observation. Pour des cartes vectorielles aussi bien que maillées, il faut vérifier que les frontières tracées correspondent sur le terrain à de réels changements d’habitat et non à des artefacts des données de télédétection ou à des erreurs d’interprétation. Un ciel partiellement nuageux risque de produire des ombres différentes sur des photographies aériennes, tout comme les changements de pente sur les images produites par un sonar

à balayage latéral. Mais dans un cas comme dans l’autre, cela ne correspond à aucun changement réel de type d’habitat sur le terrain. Le seul fait de constituer des mosaïques d’images peut introduire de fausses frontières d’ombre (voir les orthophotographies de la figure précédente). Lorsqu’une image montre une gradation d’un type de terrain à un autre, l’observation sur le terrain contribue à déterminer la position exacte et le type de frontière (nette ou progressive) entre différents habitats.

Effort d’échantillonnage

L’ampleur de la campagne de terrain requise dépend de plusieurs facteurs, dont l’hétérogénéité du territoire étudié ainsi que les exigences du programme quant au degré de fiabilité des cartes et au niveau de détail de classification des habitats.

Évidemment, un territoire hétérogène comportant plusieurs types de terrain demande davantage d’échantillonnage qu’un territoire homogène où les types de terrain sont peu nombreux. De plus, si un type de terrain est lui-même hétérogène (c’est-à-dire un substrat mixte), il faut davantage d’échantillons pour déterminer la gamme des habitats qu’il contient (voir plus loin la notion d’« analyse d’allocation optimale »).

Le degré de fiabilité d’une carte tend à augmenter avec le nombre d’échantillons, qui abaisse le degré d’incertitude quant à l’exactitude de la classification. L’affectation d’une

classe d’habitat sur la foi d’un seul échantillon est moins sûre que si l’on dispose par exemple de cinq échantillons qui ont tous les mêmes caractéristiques. Par conséquent, il faut une densité d’échantillonnage plus grande dans les programmes qui exigent des

cartes d’un haut degré de fiabilité. Quatre stratégies d’échantillonnage théoriques ont été présentées à la sous-section 2.3.4 « Stratégie d’une campagne de terrain » et le chapitre

5 « Jusqu’à quel point une carte est-elle bonne ? » aborde plus en détail l’évaluation de la

fiabilité d’une carte.

Il est dans la nature des typologies hiérarchiques de faire appel à différents types d’information à différents niveaux typologiques. Par conséquent, plus la classification doit

être précise, plus il faut d’information (voir plus haut le tableau du paragraphe 2.1.1.1

134 2 - Que veut-on cartographier ? d’exemples des niveaux 3, 4 et 5 de la typologie E

UNIS

). Certains niveaux de la hiérarchie ne requièrent que des données physiques, alors que d’autres nécessitent des données physiques et biologiques, ce qui peut entraîner des exigences d’échantillonnage supplémentaires. Par contre, si un niveau exige à peine plus de détails que le niveau précédent (p. ex. identification de l’espèce plutôt que de la famille des organismes), cette exigence peut être satisfaite par une analyse plus poussée des échantillons disponibles.

Une biocénose comprend à la fois l’endofaune et l’épifaune (en plus de la flore), et il faut donc échantillonner les deux pour obtenir une description complète de l’habitat. Un prélèvement ou appareil unique est rarement adéquat pour l’échantillonnage des deux types de faune. Il est donc normal de les échantillonner séparément avec des appareils et des protocoles spécialement adaptés (voir le chapitre 3 « Comment se fait l’acquisition des données ? »).

Campagne de terrain orientée

Les techniques de terrain peuvent différer grandement entre les domaines intertidal et subtidal. L’observation humaine directe est une technique de terrain particulièrement efficace et très souvent employée en zone intertidale, où les sites d’échantillonnage sont facilement accessibles. Chaque observateur recueille effectivement un grand nombre d’« échantillons » visuels sur une vaste gamme d’échelles spatiales. Il a la capacité d’évaluer très rapidement le littoral par rapport à la carte issue de la télédétection (p. ex. une photographie aérienne) et d’orienter l’effort (ad hoc) d’échantillonnage vers les zones où il est le plus nécessaire. Un simple levé à pied peut suffire à compléter sur le terrain les données de télédétection. Dans les zones subtidales de petit fond, des plongeurs arrivent à faire des observations directes aussi efficaces, mais les zones qu’ils couvrent sont limitées par la mobilité et la visibilité sous l’eau.

Exemples de diverses techniques de campagne de terrain. De gauche à droite : levé à pied, plongée en eau peu profonde, levé vidéo, prélèvement à la benne. (Crédits photo : 1 et 2 – JNCC, 3 et 4 –

Cefas)

Pour les zones de plus grand fond du domaine subtidal (en général au large du littoral), la campagne de terrain repose souvent entièrement sur l’utilisation d’une variété de dispositifs d’échantillonnage à distance tels que bennes, chaluts, caméras vidéo et appareils photographiques, dont le choix est abordé à la sous-section 2.5.2 « Choix d'un ensemble d'outils ». Comme l’effort d’échantillonnage ne peut pas être orienté ad hoc par des observations directes, il faut déterminer la densité d’échantillonnage d’après des règles a priori. Ces règles sont abordées plus en détail à la sous-section 2.5.3

« Conception d'une campagne de terrain ».

Nombre d’échantillons

La campagne de terrain constitue une étape cruciale de la classification des habitats. Elle doit donc être efficace sans être excessive. Le risque d’être surchargé d’échantillons tient

à la fois au nombre d’échantillons et aux modalités d’analyse. Comme l’acquisition d’échantillons est souvent la partie la plus coûteuse d’une campagne de terrain, il semble

2 - Que veut-on cartographier ? 135 normal de s’assurer que l’on tire le maximum de chaque échantillon en le traitant d’une manière approfondie. Il est toujours possible de regrouper des données détaillées pour produire une carte à échelle globale, mais l’inverse est impossible : on ne peut pas déduire des détails à partir de données superficielles. À long terme, il est plus rentable d’acquérir des données une seule fois et de les utiliser à plusieurs reprises, plutôt que de devoir répéter l’échantillonnage pour répondre à différents besoins.

Le choix stratégique d’un ensemble de techniques d’échantillonnage peut réduire l’effort total exigé par une campagne de terrain, étant donné que plusieurs techniques fournissent des données à la fois physiques et biologiques. Par exemple, un prélèvement

à la benne est susceptible de donner de l’information tant sur la nature des sédiments que sur la composition de la biocénose. Dans la conception d’une campagne de terrain, il est important de considérer la complémentarité à la fois des sites et des techniques d’échantillonnage. Pour plus de détails à ce sujet, voir les sous-sections 2.5.2 « Choix d'un ensemble d'outils » et 2.5.3 « Conception d'une campagne de terrain ».

Descripteurs des conditions environnementales importantes pour la détermination des classes d’habitat des zones littorale, infralittorale et circalittorale

Salinité

(parties/1000)

Courant de marée

(nœuds) [m/s]

Exposition aux vagues

(catégorie)

Faible

(< 18)

Réduite

(18–30)

Normale

(30–35)

Variable

(18

↔35)

Très faible

([négligeable])

Faible

(< 1) [< 0,5]

Modéré

(1–3) [0,5–1,5]

Fort

(3–6) [1,5–3]

Très fort

(> 6) [> 3]

Extrêmement abrité

Très abrité

Abrité

Modérément abrité

Exposé

Données connexes

Une campagne de terrain constitue également une occasion d’acquérir des données ou de l’information (observations) environnementales servant de descripteurs des classes d’habitat, telles que la salinité, les courants de marée et l’exposition aux vagues (voir le tableau ci-dessus). Des mesures précises des variables (p. ex. le courant de marée) ne sont généralement pas nécessaires, et les bornes des catégories mentionnées dans le tableau (p. ex. « fortes marées » pour un courant de marée de 1,5 à 3,0 m/s) sont données à titre indicatif et non définitif.

2.5.1.1 - Données physiques

La campagne de terrain doit viser à fournir de l’information sur les propriétés géophysiques du substrat benthique, qui ont une forte influence sur les types d’organismes qu’il est capable d’héberger. Il est sage de déterminer avec précision le genre d’information physique que les échantillons de la campagne de terrain doivent donner, car cela permet de savoir si une analyse sommaire suffit ou s’il faut une analyse détaillée (beaucoup plus longue et coûteuse).

136 2 - Que veut-on cartographier ?

Dans le cas de sédiments, une analyse granulométrique peut être requise pour déterminer la répartition de la taille des grains. En plus de donner le type des grains

(vase, sable, gravier, etc.), cette analyse indique jusqu’à quel point les sédiments sont uniformes ou mixtes (p. ex. gravier sableux, sable vaseux, sable graveleux). Une analyse des caractéristiques physiques et chimiques des sédiments (p. ex. compacité, tensions de

cisaillement, porosité, contenu en oxygène selon la profondeur, etc.) peut également être souhaitable. La proportion de matériaux biogènes (p. ex. fragments de coquille) peut aussi influencer l’adéquation d’un substrat comme habitat pour un organisme particulier.

Des comptes rendus d’analyses granulométriques et géophysiques sont donnés dans la recension M

ESH

des normes et protocoles pour la cartographie des habitats benthiques, contenue dans le fichier M

ESH

_Standards_&_Protocols_2nd Edition_26-2-07.pdf

(Coggan

et al., 2007). Il est à noter que les analyses détaillées de sédiments sont longues et coûteuses, et qu’elles donnent parfois beaucoup plus d’information que certaines

typologies des habitats n’en requièrent.

Détermination de la répartition de la taille des grains d’un échantillon de sédiment (à gauche) par des techniques de tamisage à sec (au centre) et humide (à droite) (photos gracieuseté du Cefas)

Dans le cas des substrats durs (rocher, blocs, gros cailloutis), une interprétation lithologique peut être utile, car divers types de roche ont des propriétés physiques différentes (p. ex. dureté, friabilité) qui ont une influence sur les types d’organismes qui les colonisent (p. ex. les organismes fouisseurs préfèrent des roches plus tendres).

Pour certaines typologies, une description générale suffit si elle comporte une indication du type principal de substrat et sableux, sable vaseux, etc.). Il existe plusieurs typologies des sédiments. Le tableau ci-après compare les trois

typologies les plus souvent employées pour les programmes européens de

cartographie des habitats : les typologies

Folk, Wentworth et MNCR. La typologie

E

UNIS

utilise la terminologie de la

typologie MNCR, mais à certains niveaux elle recourt à des termes vagues tels que

« mixte » ou « grossier », faciles à affecter à une structure par simple observation visuelle.

2 - Que veut-on cartographier ? 137

2.5.1.2 - Données biologiques

L’information biologique recherchée dans la campagne de terrain dépend en grande partie de la portée du programme de cartographie. Certains programmes ne demandent qu’une description sommaire des habitats et n’exigent aucune information biologique.

D’autres se contenteront d’une description générale des biotes à l’aide de catégories des formes de vie telles que « prairie de Laminaires » ou « herbier de Zostera » que l’on peut déterminer par simple observation. D’autres exigeront une analyse quantitative complète visant l’identification des habitats à un niveau détaillé d’une typologie (p. ex. niveaux 5 et

6 de la typologie E

UNIS

), ou encore une analyse statistique solide afin de distinguer des

biocénoses selon leur composition. Le niveau de détail requis doit être déterminé à partir du rapport sur la portée du projet (voir sous-section 2.1.2) et du cahier des charges des levés (voir sous-section 2.3.5).

Aux fins de la cartographie des habitats, l’information biologique se limite à la macrofaune et à la macroflore. La macroflore se limite à la zone photique et est généralement fixée à un substrat. La macrofaune est présente à toutes les profondeurs. Elle comprend l’endofaune (vivant dans le substrat) et l’épifaune (vivant sur le substrat) ; elle est sessile ou mobile. Cela a des conséquences sur le cahier des charges de la campagne de terrain, car il n’y a pas de méthode unique permettant d’échantillonner de manière efficace tous ces éléments fauniques. Certains se prêtent mieux que d’autres à l’échantillonnage (ou au recensement), avec pour résultat que les typologies existantes peuvent favoriser l’endofaune dans une partie et l’épifaune dans une autre. Il faut dont une bonne connaissance pratique des typologies existantes pour que la campagne sur le terrain fournisse l’information biologique voulue.

Lorsque le programme de cartographie commande des prélèvements (par opposition à une simple observation), l’objectif visé est de décrire la composition de la biocénose par la liste et l’abondance relative des espèces présentes, qui peuvent être établies par des moyens quantitatifs ou semi-quantitatifs. Des mesures quantitatives sont données par l’abondance (nombre d’individus de chaque espèce) ou la biomasse (poids total des individus de chaque espèce). Il est souvent bon de noter les deux, afin de ne pas laisser de côté les organismes coloniaux ou incrustés, indénombrables du fait qu’ils n’existent pas en tant qu’« individus ». L’abondance et la biomasse des organismes sont les quantités les plus souvent mesurées lorsque l’on fait des prélèvements, par exemple à la benne ou au chalut. Par convention, on exprime l’abondance en nombre par unité d’aire, même dans le cas de prélèvements à la benne ou de carottages susceptibles de donner chaque fois des volumes de sédiments différents.

Des mesures semi-quantitatives consistent à noter la présence de chaque espèce sur une

échelle d’abondance relative comme l’échelle « SACFOR » (voir le tableau suivant) mise au point pour les études du programme MNCR (Marine Nature Conservation Review –

Examen de la conservation de la nature en milieu marin) sur les habitats marins (voir la page http://www.jncc.gov.uk/page-2684 pour de plus amples détails sur son utilisation).

De telles échelles conviennent surtout lorsque l’on observe les biocénoses sur place, par exemple sur le littoral, en plongée ou avec des photographies et vidéos sous-marines.

Elles sont particulièrement utiles dans les habitats où la faune et la flore caractéristiques sont fixées au substrat (p. ex. un affleurement rocheux) et ne se prêtent pas à des mesures quantitatives de l’abondance et de la biomasse. On évalue alors l’abondance relative des espèces selon leur densité ou leur pourcentage de couverture d’une certaine surface (p. ex. 1 m

2

).

138 2 - Que veut-on cartographier ?

S

Échelle « SACFOR » d’abondance relative des espèces

Code Signification

Surabondante

A

Abondante

C

Commune

F

Fréquente

O

Occasionnelle

R

Rare

2.5.2 - Choix d’un ensemble d’outils

Certains programmes de cartographie requièrent une information qui va au-delà de l’observation directe, parce que le territoire n’est pas complètement accessible (p. ex.

habitats sublittoraux) ou que certaines données quantitatives sont nécessaires pour fournir une information détaillée sur la composition de la biocénose et la nature des sédiments. La campagne de terrain doit alors recourir à des dispositifs (outils) de prélèvement d’échantillons à analyser. Comme aucun outil ne permet d’échantillonner de manière efficace tous les types de substrat et de biote, il faut choisir un ensemble d’outils.

Le tableau ci-après énumère les types et variantes d’outils les plus souvent utilisés pour l’échantillonnage du fond de la mer, déjà abordés à la sous-section 2.3.2 « Outils et techniques d’échantillonnage ».

Technique

Prélèvements à la benne

Techniques et outils d’échantillonnage du fond de la mer

Variations

Hamon, Day, Smith-McIntyre, Van Veen, Shipek,

Carottage Carottier-boîte, Nioz, Vibrocore, carottage multiple

Dragage

Vidéo et photographie

Drague à huîtres, drague à coquilles St-Jacques, Naturalist, Rallier du Batty, drague à roches, drague à ancre

Caméras remorquées ou fixées sur un bâti vertical, véhicules téléguidés, imagerie des profils sédimentaires (IPS)

L’importance du choix de techniques adaptées aux conditions de levé prévues (p. ex. profondeur, état de la mer, type de substrat, turbidité, etc.) a également été abordée plus tôt, au paragraphe 2.3.2.2 « Adéquation des outils de levé ». Après avoir déterminé qu’une technique est adéquate, il faut ensuite réfléchir aux outils ou variantes de cette technique qui seront les plus utiles. Les variantes tendent à se multiplier parce qu’un outil unique n’est pas toujours adapté dans toutes les circonstances. À titre d’exemple, les bennes à double godet de Day, Smith-McIntyre et Van Veen ont tendance à ne pas bien fonctionner pour des substrats grossiers, car des pierres se coincent entre les mâchoires et les empêchent de se fermer et de retenir l’échantillon prélevé. La benne Hamon est plus efficace dans les substrats grossiers puisqu’elle comporte un seul godet qui fonctionne comme une cuillère plutôt que comme des mâchoires. Une description plus détaillée des outils disponibles ainsi que de leurs possibilités et limites est donnée dans la

2 - Que veut-on cartographier ? 139 recension M

ESH

des normes et protocoles pour la cartographie des habitats benthiques, contenue dans le fichier M

ESH

_Standards_&_Protocols_2nd Edition_26-2-07.pdf

(Coggan

et al., 2007).

Le choix des outils doit également correspondre aux capacités du navire à partir duquel on les utilise. Évidemment, le navire doit permettre de déployer et de récupérer l’instrument en toute sécurité, mais il faut aussi prendre en considération le pilotage du navire pendant l’utilisation de l’instrument. Souvent, une caméra exige que le navire avance et maintienne son cap à une vitesse très réduite (~ 0,5 nœud). Un véhicule téléguidé de grande taille peut avoir besoin de câbles de treuillage et d’une alimentation

électrique propres.

Dans la plupart des cas où l’échantillonnage se fait à partir d’un navire, il faut recourir à au moins deux techniques de prélèvement de la faune à chaque station, une pour l’endofaune (p. ex. benne ou carottage) et une pour l’épifaune (p. ex. chalut ou drague).

Dans les habitats du domaine subtidal, des techniques visuelles (plongeur ou caméra) peuvent également être nécessaires pour échantillonner des organismes, notamment incrustés ou fixés, qui ne se prêtent pas à d’autres techniques de prélèvement. Dans les zones intertidales, l’échantillonnage visuel direct est généralement suffisant pour déterminer la macrofaune et la macroflore, mais il faut prélever des échantillons de sédiments pour déterminer l’endofaune. Dans certains cas, on prélève des échantillons quantitatifs de l’épifaune intertidale si celle-ci n’est pas facile à étudier sur place.

Échantillonnage biologique d’une vasière intertidale (à gauche) par des moyens visuels pour l’épifaune et par carottage à la main pour l’endofaune (à droite). En eau profonde, on peut avoir besoin de techniques visuelles pour échantillonner la faune fixée ou incrustée (au centre), et de bennes ou de carottiers pour l’endofaune. (Photos : Alterra, Cefas, JNCC)

Le besoin d’échantillonner une gamme de substrats, de la vase jusqu’au rocher, à la recherche d’organismes sessiles ou mobiles vivant sur ou dans les sédiments peut donner l’impression qu’il faut une quantité considérable d’outils de prélèvement et une campagne de terrain exhaustive. Cela ne devrait pas être le cas. Il est évident que certaines techniques d’échantillonnage sont capables de fournir de l’information pertinente sur les aspects physique et biologique des habitats. À titre d’exemple, des prélèvements à la benne donnent des échantillons qui permettent de décrire le type de sédiment et l’endofaune, et la vidéo sous-marine procure de l’information sur les sédiments de surface et l’épifaune. La campagne de terrain peut être optimisée par le choix judicieux de quelques outils donnant plusieurs types d’information, comme on l’explique ci-après dans Techniques complémentaires d’échantillonnage sur le terrain.

Techniques complémentaires d’échantillonnage sur le terrain

On a plusieurs fois fait allusion au choix de techniques d’échantillonnage complémentaires comme moyen d’optimiser une campagne sur le terrain. Cela suppose d’examiner les possibilités des diverses techniques au regard du type d’information ou d’échantillons que la campagne de terrain doit fournir. Cette partie du Guide M

ESH

vise à vous orienter quant aux questions à se poser plutôt qu’à donner « la réponse ». Comme chaque campagne de terrain est menée dans des circonstances qui lui sont propres, il ne

140 2 - Que veut-on cartographier ? serait pas approprié de faire ici des recommandations autrement qu’en termes très généraux.

Le tableau suivant donne une évaluation d’un certain nombre de techniques d’échantillonnage selon les types d’information recherchés dans une campagne de terrain. Les cases sont colorées en vert dans le cas des techniques pertinentes pour un type d’information, et en rose sinon. Les cases en vert contiennent une cote qui indique l’efficacité relative de la technique :

3 = totalement efficace (ou quantitative)

2 = modérément efficace (ou semi-quantitative)

1 = partiellement efficace (ou qualitative)

Il s’agit de choisir un ensemble de méthodes qui donnent au total l’échantillonnage le plus efficace. Pour cela, on additionne les cotes d’une même ligne, l’objectif étant d’atteindre une cote totale de 3 (totalement efficace) sans trop la dépasser. L’exemple qui suit se rapporte à un échantillonnage en domaine subtidal sur un fond de sédiments mixtes

(N.B. : On suppose ici que les plongeurs ne font que des observations visuelles, c’est-àdire qu’ils ne sont pas munis d’autres appareils d’échantillonnage).

Types d’information à obtenir

Prélève

-ment à la benne

Carottage

Techniques générales d’échantillonnage

Imagerie des profils sédimentaires

Chalu- tage

Plongée Vidéo

Photographie

Description des figures

sédimentaires

Description des substrats

3 3 3

2

2

2

2 2

Analyse granulométrique

3 3 2

Mesures géotechniques

Examen du profil sédimentaire

Détection des frontières entre habitats

Échantillonnage de l’épifaune

Échantillonnage de l’endofaune

3

3

3

3

1

3

2

1

3

1

1

3

1 1

Pour échantillonner à la fois l’endofaune et l’épifaune, il faut une combinaison de prélèvements à la benne ou de carottage, et de chaluts avec une technique d’observation

(plongeur, caméra vidéo ou appareil photographique). Ni les chaluts, ni les techniques d’observation ne sont totalement efficaces pour l’échantillonnage de l’épifaune, mais une combinaison des deux serait très bonne. Combinés aux prélèvements à la benne, ils constituent un ensemble bien adapté à l’échantillonnage de sédiments grossiers, où le carottage est moins efficace. Pour des sédiments plus meubles, il serait préférable de

2 - Que veut-on cartographier ? 141 remplacer le prélèvement à la benne par l’utilisation d’un gros carottier, par exemple un carottier-boîte ou un carottier NIOZ.

Il n’y a pas beaucoup à gagner à utiliser à la fois le carottage et l’imagerie des profils sédimentaires (IPS), puisque toute l’information fournie par l’ISP peut être obtenue par carottage, parfois de manière plus efficace. Par contre, si le carottage n’est pas possible, l’ISP combiné à des prélèvements à la benne est un substitut raisonnable.

Évidemment, certaines techniques sont impraticables selon les conditions, par exemple les caméras vidéo en eau trouble, le prélèvement à la benne ou le carottage dans des substrats rocheux, etc. Certains outils peuvent être plus efficaces que d’autres, mais coûter beaucoup plus cher (p. ex. un véhicule téléguidé par rapport à une caméra fixée sur un bâti vertical). Le choix d’un ensemble d’outils d’échantillonnage doit donc

évidemment reposer sur une connaissance des circonstances des levés et des conditions dans lesquelles ces instruments seront utilisés. Il est toutefois vrai que plus les techniques choisies sont complémentaires, plus les levés seront efficaces.

2.5.3 - Conception d’une campagne de terrain

Les éléments à considérer dans la conception d’une campagne de terrain ne sont pas les mêmes en zone intertidale et en domaine subtidal. Cela tient en grande partie au fait que les estrans sont facilement accessibles et permettent une approche adaptative des levés, où les décisions précises concernant le lieu et la nature de l’échantillonnage peuvent être prises sur le terrain. Dans le cas d’une campagne de terrain à bord d’un navire, on a beaucoup moins de souplesse puisqu’il faut amener le navire à un endroit prédéterminé pour recueillir un ou plusieurs échantillons en se servant d’un ensemble d’outils choisis à l’avance. Cela est illustré plus abondamment aux paragraphes 2.5.3.1 « Campagne de terrain en zone intertidale » et 2.5.3.2 « Campagne de terrain en domaine subtidal », plus loin dans ce chapitre, mais ici nous mettons l’accent sur des considérations plus générales applicables à la fois aux campagnes de terrain en zone intertidale et en domaine subtidal.

Échantillonnage représentatif

Comme on l’a déjà mentionné, l’échantillonnage doit être représentatif plutôt qu’exhaustif.

Il doit donc être conçu de manière à ce que tous les types de terrain soient couverts et qu’un nombre comparable d’échantillons soient obtenus pour chaque type de terrain. Ce dernier point est particulièrement important lorsque les échantillons font ultérieurement l’objet d’une forme quelconque d’analyse statistique (p. ex. analyse des groupes ou

classification supervisée des données de télédétection), afin de minimiser les effets des biais d’échantillonnage. Dans la sous-section 2.3.4 « Stratégie d'une campagne de terrain », on a vu quatre stratégies donnant un échantillonnage équilibré. On a aussi mentionné le besoin de stratifier l’échantillonnage en fonction des gradients des variables environnementales importantes (p. ex. profondeur, salinité, vitesse du courant, exposition aux vagues) ainsi que des zones biologiques reconnues (littorale, infralittorale, circalittorale, etc.).

142 2 - Que veut-on cartographier ?

Exemples de quatre stratégies de campagne de terrain donnant un

échantillonnage équilibré potentiellement représentatif de chaque type de terrain.

La stratégie choisie dépend de la portée et de la finalité du programme de cartographie.

La première convient pour une carte à échelle globale donnant une information sommaire, et la quatrième pour une carte à échelle fine utilisée à des fins de surveillance. Si le financement le permet, on peut adopter une stratégie semblable à la quatrième

(nombreux échantillons de chaque zone) pour une carte à échelle globale qui exige un degré de certitude plus élevé que ce que donne l’option 1 (peu d’échantillons de chaque type de terrain). La stratégie est aussi fonction de la segmentation du territoire résultant des levés par télédétection, qui dictent les grandes lignes du plan de campagne de terrain, comme le montre la figure ci-après.

Exemple de stratégie d’échantillonnage appliquée à un territoire segmenté

L’effort d’échantillonnage vise à cibler les divers types de terrain d’une manière

(relativement) équitable. Chaque point du schéma représente un site d’échantillonnage, qui définit de manière générale l’endroit où l’échantillonnage aura lieu. Dans chaque type de terrain, les sites d’échantillonnage sont répartis de façon aléatoire ou désordonnée, afin de minimiser les effets d’autocorrélation spatiale : les échantillons prélevés à proximité les uns des autres sont plus susceptibles d’être semblables que ceux prélevés à une plus grande distance (autrement dit, la similarité des échantillons est en relation inverse de la distance entre les sites d’échantillonnage). Lorsque la télédétection donne certains détails à l’intérieur d’un polygone cartographié, comme de grandes ondulations dans une zone de dunes hydrauliques, on peut vouloir placer des points d’échantillonnage de manière à cibler des parties précises de cette structure, par exemple les crêtes ou les creux des vagues.

2 - Que veut-on cartographier ? 143

Sites et stations d’échantillonnage

Il est facile de comprendre la différence entre un site et une station d’échantillonnage si l’on considère qu’un site est un lieu général où l’on compte prélever un échantillon, alors qu’une station est le lieu où le prélèvement est réellement effectué. Un site

d’échantillonnage est donc un lieu proposé, et une station un lieu d’échantillonnage effectif. La distinction est importante parce que, une fois arrivé sur un site

d’échantillonnage, on peut se rendre compte que le lieu désigné ne convient pas, et ce pour diverses raisons : il est occupé par une autre personne (ou un autre navire), ou il y a un petit bout de terrain dur là où l’on comptait faire un prélèvement à la benne. Dans un cas comme dans l’autre, il faut s’éloigner de l’endroit prévu pour prélever l’échantillon voulu. Si elles sont différentes, il est important de noter la position réelle plutôt que la position prévue de l’échantillonnage, en particulier s’il faut être capable de revenir ultérieurement au même endroit afin de faire un suivi.

En zone intertidale, les sites d’échantillonnage peuvent être spécifiés sous forme d’une liste de structures à échantillonner, par exemple une plage ou un affleurement rocheux, et il incombe aux opérateurs de terrain de faire une reconnaissance du site afin de décider des meilleurs lieux d’échantillonnage. Une autre possibilité consiste à spécifier dans le plan de campagne les positions précises d’échantillonnage, par exemple un cheminement dans un marais maritime.

En domaine subtidal, il est normal de prévoir des stations d’échantillonnage à des points précis où le navire doit aller, mais il est irréaliste d’espérer que le navire s’arrête ou maintienne sa position exactement aux endroits prévus. En pratique, on considère une position prévue comme le centre d’un cercle dans lequel l’échantillon doit être prélevé.

Une station d’échantillonnage est donc définie par un point et par un cercle centré autour de ce point

Station d’échantillonnage

définie par un point et un cercle de 200 m de diamètre autour de ce point

Cette façon de faire est très commode pour les levés en mer, puisque le navire n’a qu’à demeurer à l’intérieur du cercle pendant l’échantillonnage et qu’il peut remorquer un chalut et des traîneaux munis de caméras à l’intérieur du cercle dans la direction qui convient le mieux étant donné les conditions de marée et de vent. Le diamètre du cercle est ajustable en fonction de la précision spatiale voulue. Dans le cas de navires peu sophistiqués, la position prise en note de la station d’échantillonnage peut être celle du point central du site, qualifiée par une mesure de précision spatiale (p. ex. ± 100 m pour un cercle de 200 m de diamètre). Dans le cas de navires et de levés plus perfectionnés, un GPS permet d’enregistrer la position précise de la station d’échantillonnage à l’intérieur du site. Dans le cas de prélèvements en un point précis (p. ex. à la benne ou par carottage), la position doit être enregistrée au moment où l’appareil touche le fond. Dans le cas d’un échantillonnage linéaire (p. ex. au chalut ou à l’aide d’une caméra remorquée), on peut enregistrer la position au début et à la fin de la prise de l’échantillon, ou encore l’enregistrer automatiquement à intervalles rapprochés (p. ex. toutes les 30 secondes) pendant la durée de l’opération. Il faut se rappeler que la position enregistrée est celle de l’antenne du GPS. Si l’instrument d’échantillonnage est à une distance notable (> 5 m) de

144 2 - Que veut-on cartographier ? l’antenne, il faut tenir compte de ce décalage par rapport à la position enregistrée. Il y a aussi un intérêt scientifique à savoir que des échantillons de l’endofaune, de l’épifaune et des substrats viennent tous d’une aire bien définie et qu’ils peuvent être considérés comme représentatifs d’un même habitat (à condition évidemment de supposer ou de démontrer que l’habitat est uniforme dans tout le cercle en question).

Réplicats

L’une des tâches les plus difficiles de la conception d’une campagne de terrain est de déterminer le nombre de réplicats nécessaires pour obtenir une couverture représentative d’un type de terrain. Si la stratégie de base des levés a établi qu’il y aurait une station

d’échantillonnage par segment (polygone cartographié), la seule question porte sur la meilleure combinaison d’outils à employer dans la limite des budgets disponibles. Par contre, s’il est prévu de prélever plusieurs échantillons, la répartition optimale de l’échantillonnage risque d’être complexe à établir, étant donné le grand nombre de variables à prendre en considération.

Premièrement, il faut tenir compte de la variété des types de terrain à échantillonner et de l’ensemble d’outils choisi (voir plus haut). Deuxièmement, il faut considérer l’information que ces outils doivent fournir (voir également plus haut). Troisièmement, il faut tenir compte de ce qui est faisable en pratique dans les limites des ressources disponibles

(temps, budget, équipement, personnel). Un certain nombre de règles empiriques simples constituent un point de départ utile pour l’élaboration d’un plan de campagne plus complexe.

La première règle a trait au nombre minimal d’échantillons requis. L’utilisation de réplicats

à l’intérieur d’un polygone ou type de terrain vise à tester l’hypothèse selon laquelle la zone en question est homogène. Un seul échantillon suppose une telle homogénéité et ne permet pas de la tester. Deux échantillons pourraient en théorie fournir une réponse

« oui » ou « non », mais en pratique jamais deux échantillons d’un habitat benthique ne sont identiques (avec exactement le même type de sédiment et la même composition de la biocénose), de sorte que deux échantillons sont peu utiles en pratique, sauf si l’on fait appel à l’avis d’experts, auquel cas cela revient à tester les deux échantillons par rapport aux nombreux « échantillons virtuels » qui constituent l’expérience de l’expert. Il faut disposer d’au moins trois échantillons réels pour évaluer formellement le degré d’hétérogénéité ou d’homogénéité d’un type de terrain, à l’aide d’indices univariés de dispersion (moyenne, variance, dissymétrie, etc.) décrivant la variabilité des échantillons.

De telles statistiques sont rarement citées dans le contexte de la cartographie des

habitats, mais elles constituent le fondement de notre avis subjectif. Il est toutefois probable qu’on les utilisera de plus en plus souvent pour indiquer le degré de fiabilité d’une carte.

La première règle empirique est donc qu’il faut au moins trois échantillons partout où le cahier des charges des levés indique qu’il faut des réplicats.

La seconde règle a trait au besoin de maintenir le caractère représentatif des échantillons avec l’augmentation de la taille d’un segment « homogène ». Plus un segment est grand, plus la probabilité de différences dans l’habitat est grande. Le nombre d’échantillons prélevés devrait donc augmenter proportionnellement à la taille du segment. Chacun peut ici fixer sa propre règle empirique selon les besoins perçus et les circonstances des levés.

L’exemple donné dans le tableau ci-dessous a été utilisé pour des levés à échelle

intermédiaire de substrats de sable et de gravier au large des côtes en Manche et en mer du Nord. À partir d’un minimum de trois échantillons dans toute zone « homogène » d’au plus 1 km

2

, on augmente de 1 le nombre d’échantillons pour chaque km

2

supplémentaire

(voir le paragraphe 2.5.3.2 « Campagne de terrain en domaine subtidal »).

2 - Que veut-on cartographier ? 145

Règle empirique d’échantillonnage de zones homogènes pour des levés d’habitats benthiques en mer

Aire de la zone Nombre d’échantillons

< 1 km

2

3

De 1 à 2 km

2

4

De 2 à 3 km

2

5

De 3 à 4 km

2

6

De 4 à 5 km

2

7

Etc. Etc.

Ces règles de base aident à fixer le nombre minimal de sites d’échantillonnage, mais il est

évident qu’elles ne s’appliquent pas à toutes les situations. Il faut les modifier dans le cas d’une zone très hétérogène, par exemple un littoral étroit, ou d’un type de terrain qui s’étend très loin au large des côtes.

Un autre scénario est celui où la télédétection a donné une segmentation complexe du territoire, ce qui est typique des cartes maillées produites à l’aide d’un SACLAF (voir le impraticable, et la campagne de terrain vise plutôt à faire un échantillonnage représentatif de chaque type de terrain. Foster-Smith (2007) recommande d’obtenir au moins cinq échantillons de chaque type de terrain.

Exemple de segmentation

matricielle

d’un territoire par un SACLAF. Chaque couleur représente un type de terrain différent.

Des méthodes statistiques peuvent aider à déterminer de manière plus objective le nombre d’échantillons requis pour caractériser un type de terrain, et une technique appelée Analyse d’allocation optimale (AAO) a été étudiée dans le cadre du projet M

ESH

.

Les concepts sous-jacents sont en principe simples :

– plus un type de terrain est hétérogène, plus il faut d’échantillons pour le caractériser ;

– pour que l’échantillonnage demeure représentatif, le nombre de réplicats doit augmenter avec l’aire de la zone à échantillonner ;

– plus le nombre d’échantillons est grand, plus la variabilité est établie avec une bonne

précision statistique.

146 2 - Que veut-on cartographier ?

Le nombre d’échantillons requis dépend donc de l’hétérogénéité du type de terrain, de son aire et de la précision statistique voulue. Il est possible d’évaluer l’hétérogénéité à l’aide d’un certain nombre de techniques modernes de télédétection qui produisent des données numériques. À titre d’exemple, un sonar à balayage latéral produit des images formées de pixels dont chacun a une teinte de gris. L’hétérogénéité à l’intérieur d’une partie de l’image correspondant à un type de terrain peut être décrite mathématiquement

à l’aide de fonctions statistiques de base (moyenne, variance, etc.). La variabilité donnée par la télédétection est un intermédiaire qui représente l’hétérogénéité d’un habitat, et l’analyse d’allocation optimale utilise cette mesure statistique pour calculer le nombre n d’échantillons nécessaire pour représenter la zone de manière adéquate et de rendre compte de V % de sa variabilité. Une simple opération algébrique permet de calculer V %

à partir d’un nombre n d’échantillons fixé à l’avance à cause de contraintes (budgétaires par exemple). L’application de l’analyse d’allocation optimale à la cartographie des

habitats en est à ses tout débuts, mais elle a des implications évidentes pour la conception (et les coûts) des campagnes de terrain. Le document OAA worked example v1.doc

donne des explications plus complètes ainsi qu’une étude de cas pilote. L’un des grands avantages d’une typologie hiérarchique des habitats est qu’il est toujours possible d’affecter une classe d’habitat à une zone. Par exemple, si tous les échantillons d’une zone montrent que le type de terrain est « sable fin », on lui affecte la classe « sable fin ».

Si certains échantillons montrent que le type de terrain est « sable fin » et que les autres montrent qu’il est de type « sable grossier », on peut affecter à la zone la classe moins précise mais néanmoins exacte de « sable ».

2.5.3.1 - Campagne de terrain en zone intertidale

En zone intertidale, la campagne de terrain a deux objectifs : la validation des données de télédétection et l’échantillonnage sur le terrain.

La validation est nécessaire pour vérifier l’exactitude horizontale et verticale du modèle

numérique de terrain (MNT) en faisant, par cinématique en temps réel à l’aide d’un GPS différentiel, des levés de sites de référence ou d’objets remarquables choisis sur des orthophotographies aériennes. Cela peut se faire à un moment quelconque du cycle de marée, car les points de référence sont généralement placés dans la partie supérieure des estrans ou en terrain sec. L’étude de cas Validating the digital terrain model.doc

présente la marche à suivre.

On fait une première interprétation des données de télédétection (images satellitaires, photographies aériennes, lidar, etc.) par classification non supervisée ou contourage manuel pour identifier les différents faciès et leurs frontières, et les représenter sur une

ébauche de carte physique. Les frontières peuvent être tranchées ou sous forme de transitions graduelles d’un type de faciès à un autre.

On planifie ensuite l’échantillonnage sur le terrain de manière à cibler différents faciès et frontières, en définissant un ensemble de cheminements et de lieux d’échantillonnage. La campagne sur le terrain se fait surtout par observation directe pour noter la nature des substrats et la biocénose qu’ils hébergent. Il faut faire un échantillonnage quantitatif de certains sites choisis représentant des types distincts de faciès, afin d’obtenir une

information détaillée sur la composition des biocénoses et la nature des sédiments (par analyse granulométrique).

2 - Que veut-on cartographier ? 147

Points d’échantillonnage et cheminements sur le terrain indiqués sur une orthophotographie d’un site d’étude au Croisic, en Bretagne

Si l’on analyse les données de télédétection à l’aide de techniques automatisées d’interprétation et de classification, il faut veiller à échantillonner avec soin les endroits qui serviront de « sites d’apprentissage » de la classification supervisée. Il faut un nombre suffisant d’échantillons et d’observations pour que les données acquises puissent être

« signatures » à employer pour la classification supervisée) et l’autre pour valider cette

interprétation par la suite.

Contrairement à une campagne en domaine subtidal, le travail de terrain en zone intertidale peut être beaucoup plus souple et s’adapter aux circonstances. Comme le terrain est facilement visible, il est possible de prendre des décisions et moduler le plan d’échantillonnage pendant le levé de telle sorte que les sites d’échantillonnage soient situés aux endroits les plus représentatifs. On peut également faire un échantillonnage ad

hoc, par exemple en traversant une zone de changement graduel d’un type de sédiment à un autre que l’on a reconnue sur place alors qu’elle n’était pas apparente dans les données de télédétection.

L’organigramme qui suit propose une séquence probablement optimale des opérations d’une campagne de terrain en zone intertidale. L’étude de cas Optimising intertidal zone field work.doc

fournit des détails supplémentaires.

Cet exemple illustre le fait que l’information acquise grâce à la campagne de terrain sert à faire une interprétation plus fine des données de télédétection afin de produire une carte morpho-sédimentaire. Si les données de télédétection comprennent des images numériques, on peut avoir recours à des techniques automatisées ou semi-automatisées de classification. Si l’on ne dispose que de photographies, l’interprétation se fonde sur l’avis d’experts. Les connaissances acquises grâce à la campagne de terrain servent à raffiner la carte et permettent d’identifier et de délimiter les habitats sur les plans physique et biologique selon la typologie utilisée (p. ex. E

UNIS

). La carte finale est ensuite validée à l’aide des données de validation.

Dans les zones de petit fond, la stratégie d’une campagne de terrain est semblable, à ceci près que l’échantillonnage et les observations sont plus difficiles à faire. Il arrive souvent

148 2 - Que veut-on cartographier ? que l’on utilise d’autres techniques de télédétection, telles que le sondeur monofaisceau, pour confirmer la présence de Laminaires, d’autres algues ou d’herbiers de phanérogames aux endroits les plus profonds et pour confirmer la nature du fond. Des plongeurs sont en mesure de faire des observations supplémentaires et l’on peut prélever

à la benne des échantillons de sédiments.

2.5.3.2 - Campagne de terrain en domaine subtidal

En domaine subtidal, la campagne de terrain vise à échantillonner les types de terrain et les structures reconnues par télédétection. Cela suppose donc que l’on alloue suffisamment de temps entre la campagne de télédétection et la campagne de terrain pour le traitement et l’interprétation des données de télédétection et la planification de la campagne de terrain. L’optimisation de la campagne de terrain comprend le choix de

2 - Que veut-on cartographier ? 149 techniques et de sites d’échantillonnage appropriés, et le temps que l’on passe à ce stade permet d’éviter des efforts inutiles consacrés à prélever des échantillons inadéquats à l’aide des mauvais instruments sur des sites non représentatifs.

Une bonne méthode consiste à faire appel à une série de techniques complémentaires qui, ensemble, donnent de l’information sur la nature des sédiments, de même que sur l’endofaune et l’épifaune qui leur sont associées. Dans le plan fictif ci-après, les différents faciès font l’objet de prélèvements à la benne pour échantillonner les sédiments et l’endofaune, et de prélèvements au chalut pour échantillonner l’épifaune. On utilise une caméra vidéo remorquée pour cibler et confirmer les frontières apparentes entre faciès.

Plan de campagne de terrain possible établi sur une

ébauche de carte physique résultant de levés effectués à l’aide d’un sonar à balayage latéral. Le territoire couvert mesure environ 4 km

× 10 km.

Dans le cas de substrats durs (gros cailloutis, blocs et rocher) le nombre de techniques d’échantillonnage efficaces est beaucoup plus réduit. On peut réussir à faire des prélèvements avec des dragues puissantes, mais le matériau biologique obtenu est alors généralement très endommagé. On préfère plutôt recourir à des techniques d’observation, à l’aide de caméras vidéo et d’appareils photographiques.

Il faut choisir les sites d’échantillonnage de manière à obtenir une bonne couverture spatiale de tout le territoire étudié, avec un certain nombre de réplicats au sein des divers types de terrain identifiés par télédétection. Il est souvent impossible d’échantillonner chaque occurrence de chaque type de terrain, mais il faut au minimum échantillonner au moins une fois chaque type de terrain, car l’absence d’échantillon limite sérieusement la possibilité d’affecter une classe d’habitat à un type de terrain. Un échantillonnage stratifié peut être nécessaire là où il y a une stratification manifeste du milieu, par exemple des différences importantes de profondeur ou de salinité, afin de disposer d’échantillons pour chaque strate environnementale.

Dans le cas d’un grand territoire (à l’échelon régional), il est impossible en pratique de réaliser un échantillonnage aussi dense que pour une zone ou un site, où la télédétection acoustique se fait avec une couverture totale. Souvent, dans les programmes de

cartographie régionaux ou à échelle globale, la couverture acoustique n’est que partielle.

La campagne de terrain se limite donc aux zones couvertes, là encore pour cibler les structures identifiées par télédétection. Dans ce cas aussi, il faut utiliser un ensemble de techniques d’échantillonnage, mais dans la pratique il faut exclure pour des raisons de

150 2 - Que veut-on cartographier ? coût l’utilisation de toutes les techniques à chaque station d’échantillonnage. Il faut donc prendre des décisions pragmatiques sur la ou les techniques à employer à chaque station. Cela exige une planification en soi et l’examen attentif des données acoustiques disponibles, afin de choisir les bons instruments pour chaque station potentielle d’échantillonnage. La figure ci-après illustre la campagne de terrain effectuée pour un levé géophysique à l’échelon régional dans le cadre du programme de cartographie des

habitats marins de la Manche orientale (James et al., 2007).

Campagne de terrain dans le cadre du programme de cartographie des

habitats

marins de la Manche orientale

Après avoir défini les exigences de la campagne de terrain (densité, techniques et

stations d’échantillonnage), il faut s’attarder à la logistique de la campagne, afin d’exploiter au mieux le temps de navigation disponible. Le plan de campagne détaillé doit faire l’objet de discussions avec le capitaine du navire pour détecter les éventuelles difficultés d’échantillonnage (couloirs de navigation, ou dangers dus à la présence d’engins de pêche fixes ou à la configuration du fond).

Si l’on compte faire appel à des techniques vidéo (en particulier des véhicules téléguidés), certains sites doivent être échantillonnés au moment d’une étale, afin d’éviter les moments de fort courant ou de turbidité élevée. Dans le cas d’un cheminement de caméra vidéo, il peut y avoir une direction préférentielle de parcours, par exemple tirer un traîneau dans le sens de la pente montante, contre la marée, ou d’un terrain lisse vers un terrain accidenté pour mettre fin au parcours lorsque les conditions de terrain deviennent trop difficiles (plutôt que de déposer la caméra en terrain accidenté et de devoir abandonner le remorquage). En outre, il est souvent préférable de guider une caméra fixée sur un bâti vertical du haut vers le bas d’un rocher abrupt plutôt que dans le sens inverse. Cela réduit le risque que le cadre de la caméra se coince contre le rocher.

2 - Que veut-on cartographier ? 151

Planification du cheminement d’une caméra vidéo fixée sur un bâti vertical audessus d’une structure en forte pente détectée par un sondeur multifaisceaux (les zones en vert sont moins profondes que celles en bleu). En commençant au sommet de la structure

(SOL) et en terminant à la base (EOL), on s’assure que la caméra ne traînera pas contre le rocher (image gracieuseté du Cefas).

On peut également réaliser des gains en répartissant le temps du navire entre diverses activités, par exemple les prélèvements à la benne et au chalut le jour, et l’échantillonnage vidéo ou photographique la nuit. Le fait de ne pas changer constamment d’instrument fait gagner beaucoup de temps. D’autre part, une telle répartition permet d’utiliser au mieux le temps du personnel. En effet, il faut généralement une équipe plus nombreuse pour prélever et trier des échantillons à la benne ou au chalut que pour faire fonctionner l’équipement vidéo. Si l’on alterne constamment entre les deux activités, plusieurs personnes risquent de rester à ne rien faire pendant les prises de vue.

La planification d’une campagne de terrain comprend l’évaluation du nombre de personnes requises et l’organisation du programme d’échantillonnage de manière à faire le meilleur usage possible de leur temps. Ici, l’équipage du RV Cefas Endeavour travaille au tri et au traitement d’un échantillon prélevé au chalut (photos gracieuseté du Cefas).