Test des systèmes de drone pour la cartographie, le suivi écologique et la surveillance des sites de la Réserve de Biosphère Transfrontalière du Delta du Mono (RBT Mono)

Contexte

Le projet Réserve de Biosphère Transfrontalière du Delta du Mono (RBT) a pour objectif d’appuyer la gestion et l’utilisation durable des ressources naturelles dans le Bas Mono au Bénin et au Togo. Situé entre le Benin et le Togo sur le delta du fleuve Mono, qui lui-même constitue en cette partie la frontière sud entre les deux pays, la RBT Mono contient des habitats naturels qui sont encore le refuge de nombreuses espèces animales dont le singe à ventre roux (Cercopithecus erythrogaster).

La RBT Mono est composée de nombreux sites dont certains sont protégés par un statut officiel et d’autres qui bénéficient des efforts de conservation des organisations non gouvernementales et des populations locales. Aux nombre des sites de la RBT nous pouvons compter le parc de Togodo-Sud et la réserve adjacente de Togodo-Nord au Togo, le site protégé de la commune d’Adjamey au Bénin, ainsi que trois sites reconnus dans le cadre de la Convention de RAMSAR pour la protection des zones humides dont deux au Togo et un au Bénin.

Carte de la RBT mono

Les sites de la RBT sont aussi sujets à de nombreuses pratiques illégales telles que le braconnage, les coupes illicites de bois ou des intrusions agricoles qui affectent la diversité biologique. Après la création de la réserve dans son ensemble, il est prévu la mise en place des outils de gestion sur chacun des sites d’intérêt écologique à travers :

  • L’élaboration d’une stratégie de surveillance ;
  • La mise en place d’un dispositif de suivi écologique ;
  • Le suivi de l’occupation du sol.

Outre les méthodes habituelles utilisées pour réaliser ces trois activités, la technologie des drones se révèle de plus en plus indispensable comme outil, pour fournir en temps réel des informations complémentaires et plus détaillées pour la gestion des sites relativement petits. C’est dans ce cadre que le projet RBT Mono a initié le test de l’utilisation des drones pour appuyer le processus de préservation et de gestion durable des sites. Ainsi, le projet RBT Mono a contracté les services de Global Partners pour une mission de test des systèmes de drones pour la cartographie, le suivi écologique et la surveillance sur les sites de la RBT Mono.

Pour ce faire, une l’analyse des cartes générées à partir des images collectées. La réalisation des cartes à partir des drones se fait suivant deux étapes essentielles : acquisition des images à l’aide des drones et assemblage et transformation des images en cartes 2D géoréférencées et 3D.

Acquisition des images à l’aide des drones

Pour obtenir des cartes à haute résolution avec chaque pixel des images originales projetées correctement sur le modèle de la surface numérique, sans distorsions de perspective, il est recommandé de faire voler le drone à une hauteur fixe avec un taux de chevauchement des images d’au moins 80%. Ceci peut se faire manuellement (avec des risques d’imprécisions liés aux manipulations par le pilote) ou de façon automatique à l’aide des logiciels d’assistance de vol (beaucoup plus précis). Sur chaque site, les contours de la zone d’intérêt à couvrir ont été délimités directement sur le logiciel. Ces contours servent de lignes directrices pour définir les zones de cartographie. Ensuite, sont rentrés dans le logiciel les paramètres de vol tels que la vitesse du drone, la hauteur du vol, le taux de chevauchement des images.

Préparation de missions de collecte sur les sites de la bouche du Roy

Analyse et traitement des données

L’un des principaux résultats de la mission est de pouvoir tester la capabilité des drones à réaliser des cartes des sites de suivi de la RBT. Pour la réalisation de chaque carte, les images sont rentrées dans les logiciels spécifiques suivis de leurs coordonnées géographiques (longitude, latitude, altitude) et de l’orientation extérieure de la camera au moment de la prise de l’image (omega, phi et kappa). Ceci permet d’obtenir une calibration géographique plus précise. Les images sont ensuite assemblées à partir de leur normalisation, des keypoints (générés en interne), et de leur association. Le résultat obtenu encore appelé orthomosaïque est une image en deux dimensions (2D). L’ensemble est ensuite orthoréctifié, les déformations liées à l’angle de prise de vue et aux défauts de la caméra étant corrigés afin de reproduire une image similaire à celle prise exactement à la verticale de notre échantillon. Les orthomosaiques sont enfin géo-référencées pour faciliter leur localisation dans l’espace. Nous en avons dérivé des cartes 2D. Pour le test de calcul des indicateurs tels que les volumes et surfaces par exemple, nous avons dérivé des cartes 3D.

Résultats

Le résultat de la superposition des images ortho-mosaïquées au zonage dans Google Earth a montré que les données recueillies à l’aide des drones, de par leur localisation géographique, peuvent être utilisées pour la réalisation des cartes des sites de la RBT. Nous pouvons aussi en obtenir les Digital Surface Model. Sur l’image ci-dessous nous pouvons localiser la position de notre échantillon par rapport au fleuve mono, la limite de la RBT au Togo et le noyau du site d’Adjamey.

Superposition des images ortho-mosaïquées au zonage dans Google Earth Pro

Identification des actes illégaux et calcul de superficie

L’analyse de ces images montre que nous pouvons distinguer divers objets à l’aide des images de drones. Notamment ces images nous ont permis d’identifier les cases de champs de cinq mètres de long, les branches d’arbre de deux mètres environ de longueur, le mirador se situant sur le site d’Adjamey d’environ deux mètres de long, et même des plants de maïs séparés d’environ 50 centimètres. Avec une résolution de 300m, les images collectées à l’aide du drone sont similaires à celles obtenues à partir des données satellitaires sur Google Earth. A 100m, on commence par observer une différence même si cette différence n’est pas prononcée. A 60m par contre, on peut toujours distinguer les détails sur l’image obtenue à l’aide du drone mais pas sur les images satellitaires de Google Earth.

L’un des objectifs de notre mission est d’évaluer l’utilité des drones dans la détection de l’emprise agricole et des indices de braconnage ainsi que la localisation géographique des sites sous ces pressions. Comme montré dans la de l’échantillon du site d’Adjamey ci-dessous, nous pouvons localiser la présence de champs agricoles près de la zone tampon.

Identification des superficies des champs sur le site d’Adjamey

Identification des superficies des champs sur le site d’Adjamey

Calcul d’indices

Un autre des objectifs du projet RBT est aussi d’évaluer l’évolution des superficies sous conservation à travers le calcul d’indices. Ici nous testons dans quelle mesure les drones peuvent être utiles pour calculer la superficie des sites sous conservation. Nous avons pris comme étude de cas le site de la Bouche du Roi à Azinko. De l’analyse des données, il ressort que le site de la Bouche du Roi à Azinko a un périmètre de 185 yards (169.16 km) et couvre une superficie de 2261 yd2 (0.189 ha). Ceci correspond aux mesures officielles de la zone fournies par les conseillers techniques du projet RBT Mono.

Calcul de la superficie du site de la Bouche du Roi à Azinko

Évolution de la végétation des sites sous protection

Un autre objectif du projet RBT est d’évaluer l’évolution de la végétation des sites sous protection. Au-delà de l’observation visuelle des indices de dégradation, il est souhaitable de quantifier l’évolution de ces dégradations. Cet exercice peut se faire en comparant les cartes orthomosaïques prises à des dates différentes en utilisant la classification supervisée ou non. Ici, dans cette étude de cas, nous avons choisi le site de Houin (lac Toho). Pour les besoins d’illustration de la pertinence d’une telle méthode, nous avons défini seulement deux classes: la végétation dense et les champs agricoles. Les résultats de la classification sur les classes définies donnent un niveau de précision acceptable, au moins 94%.

Cette analyse faite à deux dates différentes peut permettre d’identifier l’évolution des superficies des champs agricoles et des sites sous conservation. Mais il est recommandé que cette analyse soit faite avec des images obtenues grâce à des senseurs multispectraux et non des senseurs visuels.

Resultats de la classification de l’image du site de Houin

Conclusion

Bien que les drones ne puissent pas encore remplacer complètement les outils et systèmes d’observation de la terre déjà existants tels que les aéronefs ou les satellites, ils présentent plusieurs avantages par rapport à ces dispositifs plus traditionnels de télédétection. Mieux, dans le cas des aires protégées de petites surfaces, l’utilisation des aéronefs ou satellites sont prohibitifs de par leur coût et nécessite des ressources humaines qualifiées pour leur déploiement. Les drones peuvent collecter des images à très haute résolution (jusqu’à quelques centimètres carrés par pixel) en dessous du niveau des nuages, offrant beaucoup plus de détails que l’imagerie satellite.

Dans le cadre des sites de la Réserve de Biosphère Transfrontalière du Delta du Mono (RBT Mono), le test d’utilisation des drones s’est révélé concluant. Ils sont relativement faciles à utiliser. Les missions de collecte de données peuvent être programmées, le drone volant selon un chemin préprogrammé et à une altitude prédéfinie. Les drones peuvent être déployés à volonté, à condition que les conditions météorologiques soient favorables (pas de pluie et pas de vent fort) et que les réglementations nationales sont respectées. Le test a montré que les drones peuvent être utilisés pour la cartographie et le suivi des sites sous conservation. Les cartes obtenues à partir des images prises à l’aide des drones sont superposables au zonage de la RBT Mono. Les drones peuvent permettre de calculer des indices des sites de la RBT tels que leur périmètre et superficie. Les drones peuvent aussi permettre d’identifier et de localiser l’emprise agricole sur les sites. Finalement les différents types d’habitat sur chaque site peuvent être identifiés en classifiant (classification supervisée ou non) les orthomosaïques.

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