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FAO DOCUMENT TECHNIQUE SUR LES PÊCHES 295






Application de la télédétection à la pêche marine: manuel d'initiation







M.J.A. Butler
Maritime Resource Management Service (MRMS) Inc.
Amherst, Nova Scotia, Canada
M. - C. Mouchot
Canada Centre for Remote Sensing (CCRS)
Ottawa, Ontario, Canada
V. Barale
Task Research and Development
Ispra (VA), Italie
C. LeBlanc
Maritime Resource Management Service (MRMS) Inc.
Amherst, Nova Scotia, Canada

Les appellations employées dans cette publication et la présentation des données qui y figurent n'impliquent de la part de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture aucune prise de position quantau statut juridique des pays, territoires, villes ou zones, ou de leurs autorités, ni quant au tracé de leurs frontières ou limites.

M-40
ISBN 92-5-202694-0

Tous droits réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite, mise en mémoire dans un système de recherche bibliographique ni transmise sous quelque forme ou par quelque procédé que ce soit: électronique, mécanique, par photocopie ou autre, sans autorisation préalable. Adresser une demande motivée au Directeur de la Division des publications, Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, Viale delle Terme di Caracalla, 00100 Rome, Italie, en indiquant les passages ou illustrations en cause.

ORGANISATION DES NATIONS UNIES POUR L'ALIMENTATION ET L'AGRICULTURE Rome, 1992
© FAO


PREPARATION DE CE DOCUMENT

Le bien-être économique d'une nation ou d'une région est directement dépendant des ressources à sa disposition et de la capacité de sa population à utiliser ces ressources à son avantage. La déclaration des zones économiques exclusives (ZEE), par les Etats côtiers, souligne l'importance économique des ressources de la pêche. Autréfois, le succès de la pêche dépendait beaucoup de la vue, de l'odorat et de l'ouïe du pêcheur. La science moderne de la télédétection a étendu les perceptions de l'homme bien au-delà des limites de ses sens. Ce manuel veut être une invitation au domaine en développement rapide de la télédétection pour les personnes participant à l'étude, la gestion, ou l'utilisation des ressources de la pêche, principalement dans les pays en développement.

REMERCIEMENTS

Les auteurs et éditeurs aimeraient remercier J.F. Caddy (Fonctionnaire principal, Spécialiste halieutiques des ressources, Département des pêches, FAO) et M.D. Kalensky, (Fonctionnaire principal, Groupe d'appui technique, Centre de télédétection, FAO) qui ont lancé et soutenu ce projet.

T.T. Alföldi du Centre Canadien de Télédétection (CCRS Canada Centre for Remote Sensing) a donné ses conseils professionnels et son assistance quant au contenu du manuel. N.M. Butler s'est chargé de toute la mise en forme, principalement sur le plan de la syntaxe, de la compréhension et de la cohérence. Nous les remercions vivement de leur précieuse collaboration.

D. Jayansinghe et T. Perrott ont apporté une importante contribution aux versions initiales de ce manuel. Nous souhaitons également remercier G. Landi de la FAO et les employés de “MRMS”, notamment C.A. Speight, B.R. Rowley et M.L. Mc Court pour leurs conseils techniques, M.E. Campbell pour son aide dans la recherche bibliographique et M. Jones, M.P. Donovan et M. Stewart pour le traitement de texte. Nous remercions également de leurs critiques constructives les participants au 12ème Stage de formation internationale Nations-Unies/FAO organisé en coopération avec le gouvernement Italien: contribution de la télédétection à la pêche marine (Rome - Italie, 11–30 mai 1987). R. Sudarshana de l'Institut Indien de Télédétection, a fourni des informations précieuses concernant le Programme Indien de l'Espace. La couverture du manuel est une adaptation d'un dessin original de K. Coldwell, ancien étudiant en cartographie au Collège des sciences géographiques, Lawrencetown, Nouvelle Ecosse.

La production de ce manuel de formation est, au vrai sens du terme, le résultat du travail d'une équipe d'auteurs, de rédacteurs, de conseillers et d'opérateurs de traitement de texte. Nous tenons à rendre hommage à leurs efforts collectifs.

Butler, M.J.A.; Mouchot, M. -C.; Barale, V.; LeBlanc, C.
Application de la télédétection à la pêche marine: manuel d'initiation.
FAO Document technique sur les pêches. No. 295. Rome, FAO.1992. 203p.
RESUME
La télédétection, science et technologie, est présentée du point de vue de son histoire, de ses concepts et de son langage, ainsi que de son application à l'exploitation et à la gestion des pêches marines. La physique du rayonnement électromagnétique est étudiée en liaison avec les interactions de l'atmosphère et des cibles. Les diverses plate-formes des capteurs et les divers types de capteurs sont décrits, ces derniers dans le contexte des systèmes d'acquisition, soit global, soit séquentielle. Les satellites d'environnement, leurs capteurs associés et les techniques de traitement d'image numérique sont aussi présentés. Les applications directes et indirectes de la technologie de la télédétection à la pêche sont exposées de faç générale, suivies par une série d'études de cas spécifiques. Les ouvrages de référence recommandés, un lexique de termes et de sigles, des sources de données satellites océanographiques et une liste choisie d'instituts de formation figurent à la fin de ce manuel.

Distribution:

Département des pêches de la FAO
Fonctionnaires régionaux des pêches de la FAO
Auteurs
Spécialistes des sciences marines (en général)

AVANT PROPOS

Ce manuel est conçu pour le personnel des départments des pêches et autres organismes qui s'occupent de la mise en valeur et de la gestion des ressources marines. Il n'est pas nécessaire que le lecteur ait une connaissance étendue des pêches ou de la science de la télédétection.

On reconnait maintenant largement l'importance du secteur des pêches pour l'economie de la plupart des nations. A cause de la demande croissante de produits de la pêche et de la nécessité d'exploiter les ressources marines d'une façon rentable, l'introduction et l' application des techniques modernes sont devenues des considérations importantes. La science en plein essor la télédétection n'est qu'une technique parmi d'autres. Ce n'est pas une panacée mais, comme ce manuel l'indique, elle offre un potentiel considérable pour aider les pêcheurs, les scientifiques et les directeurs des pêches, les services de sauvetage aérien en mer et beaucoup d'autres personnes qui ont des responsabilités dans ce secteur des ressources naturelles. A ce jour, seules appliquent les informations obtenues par télédétection dans le secteur halieutique les flottilles des pays industrialisés. Cette situation changera, cependant, à mesure que l'on prendra conscience des applications de la télédétection, que les données informatiques de télédétection, seront plus abondantes, que la demande et l'offre de formation s'accroissant et que l'on reconnaîtra, même si c'est tardivement, que l'une des techniques de télédétection les plus anciennes et les plus largement utilisées, celle de la photographie aérienne, est facilement accessible à tous les pays.

Le manuel est conçu pour initier le lecteur à quelques concepts fondamentaux de la télédétection et à leur application aux pêches. En outre, cet ouvrage permet de comprendre le langage de la télédétection, notamment ses multiples sigles.

L'introduction, chapitre 1, donne un aperçu historique, initie le lecteur à la terminologie de base de la télédétection et indique le type d'études liées à la pêche, auxquelles cette technique peut être appliquée. Le chapitre 2 examine les interactions avec l'atmosphère et les océans. Les chapitres 3 et 4 traitent des différents types de systèmes et de plate-formes de capteurs qui s'appliquent à l'océanographie en général et à la pêche en particulier. Les plus importants satellites d'environnement et leurs capteurs liés aux océans sont examinés selon leurs spécifications techniques au chapitre 5. Les tâches et les techniques associées au traitement des images numériques et l'analyse des données acquises par télédétection sont étudiées au chapitre 6.

Les applications de la télédétection à la pêche sont examinées 'plus longuement au chapitre 7, en ce qui concerne les méthodes directes ou indirectes de détection des poissons et d'evaluation des pêcheries, et l'aide aux opérations de pêche. Le chapitre 8 regroupe vingt-deux études de cas qui couvrent la majorité des applications de la télédétection aux pêche dans une perspective théorique et pratique. La Bibliographie, chapitre 9, présente une sélection de textes sur la télédétection et d'ouvrages scientifiques qui devraient être utilisés pour compléter le manuel. L'ouvrage en deux volumes - “ Manual of Remote Sensing”, dirige par R.N. Colwell et publié par l'American Society of Photogrammetry, traite le sujet de manière particulièrement détaillée.

Enfin, ce manuel est complété par quatre annexes: un lexique de termes et de sigles; une liste des sources de données de satellites océanographiques; une liste choisie d'institutions nationales et internationales qui dispensent une formation sur la technologie de la télédétection; enfin, des tables de conversion pour les unités de mesure utilisées habituellement en télédétection.

En conclusion, le manuel ne préten nullement être un ouvrage exhaustif. Les lecteurs devront se reporter aux textes spécialisés chaque fois qu'ils auront besoin d'informations supplémentaires demandée. Aprés avoir étudiée ce manuel, ils devraient se sentir à prêts à évaluer les applications de la télédétection en liaison avec les problèmes de l'exploitation et de la gestion des pêches, et à communiquer avec les spécialistes de la télédétection.

Les liens hypertextes vers d'autres sites de l'Internet ne signifient nullement que l'Organisation approuve officiellement les opinions, idées, données ou produits qui y sont présentés, qu'elle en assume la responsabilité ou qu'elle garantit la validité des informations qui s'y trouvent. Leur seul objectif est d'indiquer où trouver un complément d'informations sur des thèmes apparentés.

TABLE DES MATIERES

1.INTRODUCTION
 1.1Bref historique
 1.2Les termes et les concepts de base
 1.3Les applications de pêche
2.SOURCES D'ENERGIE ET INTERACTIONS
 2.1Le rayonnement électromagnétique (REM) et ses propriétés
 2.2Interactions Atmosphériques
 2.3Interactions des cibles
3.PLATE-FORMES DE CAPTEURS
 3.1Bateaux
 3.2Ballons
 3.3Avions
 3.4Satellites
  3.4.1Paramètres Orbitaux
4.GROUPES CAPTEURS
 4.1Systèmes d'acquisition globale
  4.1.1Appareils de photographie aérienne
  4.1.2Caméra VRF (Vidicon à retour de faisceau)
 4.2Systémes d'acquisition séquentielle
  4.2.1Capteurs passifs
  4.2.2Capteurs actifs
5.SATELLITES DE L'ENVIRONNEMENT
 5.1Les séries LANDSAT
  5.1.1Première génération: LANDSAT 1, 2 et 3
  5.1.2Deuxième génération: LANDSAT-4/5
 5.2Séries NOAA
  5.2.1Première génération: NOAA-2 à 5
  5.2.2Deuxième génération: TIROS-N, NOAA 6 à 9
 5.3Heat Capacity Mapping Mission (HCMM)
  5.3.1Heat Capacity Mapping Radiometer (HCMR)
 5.4Séries NIMBUS
  5.4.1Capteur CZCS
 5.5SEASAT-A
  5.5.1Radiomètre hypofréquence multicanal à balayage (SMMR)
  5.5.2Altimètre à radar (Alt)
  5.5.3Diffusomètre du satellite SEASAT-A
  5.5.4Radar à synthèse d'ouverture (SAR)
  5.5.5Radiomètre visible et infra-rouge
 5.6Séries GOES/METEOSAT
 5.7SPOT
  5.7.1Radiomètre à haute résolution visible (HRV)
 5.8Navettes et stations spatiales
 5.9Séries Bhaskara
 5.10MOS-1
 5.11Satellites de l'avenir
6.TRAITEMENT D'IMAGES NUMERIQUES
 6.1 Images numériques
  6.1.1Affichage des images
 6.2Traitement d'images
  6.2.1Les corrections radiométriques
  6.2.2Corrections géométriques
  6.2.3Accentuation d'images
  6.2.4Interprétation de l'image
7.APPLICATION DE LA TELEDETECTION A LA PECHE
 7.1Méthodes directes de détection de poisson
 7.2Méthodes indirectes d'évaluation de la pêche
  7.2.1Propriétés optiques de surface
  7.2.2Température de surface
  7.2.3Caractéristiques de circulation
  7.2.4Salinité
  7.2.5Pollution par le pétrole
  7.2.6Etat de la mer
 7.3Aides générales aux opérations de pêche
8.TELEDETECTION - ETUDE DE CAS
 8.1Etude de cas n° 1
 8.2Etude de cas n° 2
 8.3Etude de cas n° 3
 8.4Etude de cas n° 4
 8.5Etude de cas n° 5
 8.6Etude de cas n° 6
 8.7Etude de cas n° 7
 8.8Etude de cas n° 8
 8.9Etude de cas n° 9
 8.10Etude de cas n° 10
 8.11Etude de cas n° 11
 8.12Etude de cas n° 12
 8.13Etude de cas n° 13
 8.14Etude de cas n° 14
 8.15Etude de cas n° 15
 8.16Etude de cas n° 16
 8.17Etude de cas n° 17
 8.18Etude de cas n° 18
 8.19Etude de cas n° 19
 8.20Etude de cas n° 20
 8.21Etude de cas n° 21
 8.22Etude de cas n° 22
9.BIBLIOGRAPHIE
ANNEXEA    GLOSSAIRE DES TERMES ET SIGLES
 BSOURCES DE DONNEES OCEANOGRAPHIQUES OBTENUES PAR SATELLITE
 CLISTE CHOISIE D'INSTITUTS NATIONAUX ET INTERNATIONAUX QUI DISPENSENT UNE FORMATION A LA TECHNOLOGIE DE TELEDETECTION
 DTABLEAUX DE CONVERSION

LISTE DES FIGURES

2.1Une onde électromagnétique et ses composantes
2.2Spectre électromagnétique montrant les bandes utilisées en télédétection
2.3Tracé du rayonnement d'un corps noir en fonction de la longueur d'ondes, avec la température comme variable.
2.4Transmission de l'énergie à travers l'atmosphère en fonction de la longueur d'onde.
2.5Réflexion radar spéculaire et diffuse.
2.6Réflectance spectrale de l'eau de mer et d'une fine couche de pétrole brut.
2.7Effet des différences d'émissivité sur la température radiante.
2.8aAbsorption de la lumière par 10 mètres d'eau pure en fonction de la longueur d'onde.
2.8bVariation de la transmission de lumière en fonction de la profondeur pour différentes eaux de mer.
3.1Orbites de satellites.
4.1Principaux éléments d'un appareil photographique à un seul objectif.
4.2Eléments d'un signal micro-ondes passif.
4.3Système IR thermique à balayage.
4.4Orientation de LANDSAT MSS
4.5Caractéristiques générales d'un radiomètre à barrettes de détecteurs.
4.6Concept du champ de visée angulaire (AFOV) et du champ de visée instantané (IFOV) au sol.
4.7aPrincipe de fonctionnement d'un radar à visée latérale.
4.7bPropagation d'une impulsion radar
4.7cSignal de retour d'antenne
4.8Système de radar à synthèse d'ouverture (SAR)
4.9Mesures d'un diffusomètre sur un iceberg en fonction du temps pour les différents angles d'incidence
4.10Principe de fonctionnement du lidar bathymétrique aéroporté
4.11Principe de fonctionnement du lidar aéroporté à fluorescence
5.1aConfiguration LANDSAT
5.1bTrajectoires caractéristiques d'orbites diurnes de LANDSAT pour une seule journée
5.1cOrbites de LANDSAT au-dessus des Etats-Unis de jour après jour.
5.2Configuration SEASAT-A
5.3Positions des 5 satellites météorologiques géosynchrones qui fournissent des observations atmosphériques mondiales
5.4Système de saisie des données METEOSAT.
5.5Possibilités du systéme SPOT
5.6Configuration de l'ERS-1
7.1Concentrations de sédiments en suspension dans la baie de Fundy, Canada, d'après les données LANDSAT MSS
7.2Concentrations de chlorophylle au large de la Côte Ouest de la France, d'après une image CZCS de juillet 1981
7.3Photographie aérienne, infra-rouge couleur (1:10.000) des îles Chausey, France, prise le 24 avril 1982 à marée basse
7.4Image de la température de surface de l'Atlantique Nord-ouest, enregistrée par radiomètre IR à bord de NOAA-9
7.5Image SEASAT du Détroit de Juan de Fuca prise par SEASAT le 13 août 1978 à une altitude de 805 km.
7.6Image de bande visible prise de GOES-Ouest prise à 18h00, le 15 novembre 1984
8.1Trajectoire de vol pour l'observation visuelle du 22 septembre 1984
8.2Trajectoire de vol pour l'observation visuelle du 23 septembre 1984
8.3Changements dans les bancs de poissons, en forme ovale, tracés à partir de photographies verticales ou obliques
8.4Changements dans les bancs de poissons, en forme allongée et intermédiaire représentés comme à la figure 8.3
8.5Schéma de la répartition des bateaux de pêche marine, dans la zone de projet couverte par l'AFS, par degré de latitude
8.6Dimensions du faisceau sonore d'un écho sondeur, à 20 m de profondeur, par rapport à la distance entre les portes du chalut et les extrémités du chalut
8.7Exemple d'enregistrements d'écho type “A” de poissons démersaux et semi-démersaux
8.8Exemple d'enregistrements d'écho type “B” de poissons pélagiques dispersés
8.9Exemple d'enregistrements d'écho type “C” de bancs de petits poissons pélagiques entre enregistrements de grands poissons pélagiques dispersés
8.10Grand banc luminescent de harengs de 160 mètres (500 pieds) de diamètre, amplifié par un capteur aéroporté de faible luminosité
8.11Répartition du plancton et positions observées des bancs de pilchard, cumul sur 10 jours
8.12Surveillance des limites frontales de chlorophylle dans le Golf du Lyon toute l'année 1979
8.13Classification des données de LANDSAT MSS du 20 mai 1975 en zones à forte et faible probabilités pour la pêche du menhaden, dans la moitié Est du détroit du Mississipi
8.14Répartition des oeufs d'anchois superposée sur l'image thermique de la baie de la Californie du Sud
8.15Carte d'analyse océanographique NOAA/NESDIS (National Environmental Satellite Data and Information Service) pour le 18 juin 1984
8.16Sous division de la carte NOAA/NESDIS présentée à la figure 8.15, modifiée par le NMFS (National Marine Fisheries Service)
8.17Agrandissement de la zone (région) Est de Long Island, fourni aux pêcheurs
8.18Réseau de collecte et de traitement de données satellitaires, utilisé par le service national des pêches maritimes des Etats-Unis (Centre Sud-Ouest de la pêche)
8.19Prises quotidiennes de germon de la Californie centrale, du 27/09/81 au 02/10/81, superposées sur la SST du capteur AVHRR de NOAA-7 le 30/09/81 à 14h02 PST
8.20Prises quotidiennes de germon de la Californie centrale, du 27 septembre au 2 octobre 1981, superposées sur l'image du rapport de couleur bleu-vert et sur la concentration du pigment de phytoplancton du CZCS de NIMBUS-7, le 29 septembre 1981, à 11h30 PST
8.21Carte expédiée par télécopieur aux stations de radiodiffusion fac-similé pour transmission ultérieure aux navires de pêche concernés
8.22Carte représentative issue de l'effort de démonstration de pêche
8.23Carte de l'océan Pacifique Est Equatorial, indiquant les caractéristiques principales de la bathymétrie sous-marine
8.24Répartition de fréquence cumulée des concentrations en pigment de phytoplancton obtenues par satellite (en mg/m³) par rapport au pourcentage de toute la surface sans nuage, couverte par chaque gamme de concentration pour le Pacifique Est Equatorial, comme observé par le CZCS
8.25Répartition de fréquence de concentrations en pigment de phytoplancton mesurées par satellite (en mg/m³) par le rapport au pourcentage de toute la surface sans nuage, couverte par chaque gamme de concentration pour la région s'étendant entre 0° et 10° au sud et 87 et 78 à l'Ouest, comme observé par le CZCS
8.26Conditions moyennes du champ de couleur de surface dans la mer Adriatique Nord: moyenne annuelle (a) et écart-type (b) de la concentration en pigment de phytoplancton pour l'année 1979; moyenne (c) et écart-type (d) de la concentration en pigment de phytoplancton pour 1980
8.27Comparison du débit moyen mensuel du fleuve Pô (en m³/seconde) avec l'échelle de la plume du fleuve Pô et celle de la couche côtière ouest (en km) d'août 1978 à décembre 1980
8.28Carte des emplacements de bouées - pêche réelle
8.29Récif de Tetembia: thèmes généraux
8.30Récif de Tetembia: thèmes “fond dur”
8.31Exemple de photographie IRC à haute altitude (échelle d'origine 1:125.000) et études de superficie du varech interprétées manuellement à quatre dates
8.32Etudes de superficie du varech à partir de quatre dates de traitement d'image LANDSAT
8.33Traitement numérique de l'image SPOT
8.34Image classée de St. John, Iles Vierges américaines
8.35Contour des profondeur (5 m) sur le site de l'étude en comparaison avec l'impression binaire de la structure de répartition de la radiance de l'OCS-4, pour un seul niveau de gris dans cette gamme de profondeur
8.36Image SAR de SEASAT
8.37Méthode de recherche des mers pour calculer les vecteurs de courant

LISTE DES TABLEAU

1.1Espèces de poissons pouvant être observées d'un avion à basse altitude
4.1Longueurs d'ondes et fréquences radar utilisées en télédétection
5.1Caracteristiques du MSS LANDSAT-2
5.2Caractéristiques du T.M. de LANDSAT
5.3NOAA-7: Caractéristiques de l'AVHRR
5.4Caractéristiques de HCMM et HCMR
5.5Caractéristiques du Capteur CZCS de NIMBUS-7
5.6NIMBUS-7/SEASAT - Caractéristiques du radiomètre SMMR
5.7Caractéristiques de l'altimètre à radar du SEASAT
5.8Caractéristiques du diffusomètre à radar du SEASAT
5.9Caractéristiques du radar à synthèse d'ouverture du SEASAT
5.10Caractéristiques du radiomètre à balayage de METEOSAT
5.11Caractéristiques du HRV de SPOT