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New quantitative indices from 3D modeling by photogrammetry to monitor coral reef environments / Isabel Urbina-Barreto (2020)  

Public Titre : New quantitative indices from 3D modeling by photogrammetry to monitor coral reef environments Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Isabel Urbina-Barreto, Auteur ; Medhi Adjeroud, Directeur de thèse Editeur : Saint Denis : Université de la Réunion Année de publication : 2020 Importance : 176 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Thèse pour obtenir le doctorat de l'Université de La Réunion, Spécialité Ecologie marine Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques [Termes IGN] analyse comparative [Termes IGN] données spatiotemporelles [Termes IGN] habitat (nature) [Termes IGN] Indien (océan) [Termes IGN] modélisation 3D [Termes IGN] Pacifique (océan) [Termes IGN] photogrammétrie sous-marine [Termes IGN] politique de conservation (biodiversité) [Termes IGN] récif corallien [Termes IGN] structure-from-motion Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) La complexité structurelle de l'habitat joue un rôle clé dans la structure, la dynamique et la capacité de résilience des communautés récifales. La situation critique des récifs coralliens plaide pour l’amélioration des méthodes de suivi, afin d’assister la mise en œuvre de mesures de conservation efficaces. Aujourd’hui, les nouvelles technologies aident les chercheurs et gestionnaires à recueillir des informations spatio-temporelles de haute précision. Parmi elles, la photogrammétrie par Structure-from-Motion (SfM) permet de créer des modèles tridimensionnels et de cartographier les zones récifales à partir de photos, afin de réaliser des suivis quantitatifs des communautés benthiques. Quatre objectifs ont structuré cette thèse : 1) définir des protocoles de photogrammétrie sous-marine pour créer des modèles 3D des colonies coralliennes et des récifs permettant de mener des analyses physiques et écologiques, 2) développer de nouveaux descripteurs quantitatifs de l'habitat récifal, 3) déterminer les liens entre ces descripteurs et les fonctions clés assurées par les assemblages de poissons associés, 4) comparer les méthodes photogrammétriques avec une méthode de suivi traditionnellement employée, le Line Intercept Transect (LIT). Au total, 120 colonies coralliennes, 24 paysages récifaux de pentes externes et deux structures artificielles (digues) ont été modélisés dans deux régions biogéographiques : la Nouvelle-Calédonie (océan Pacifique), l'île d'Europa et La Réunion (océan Indien). Deux protocoles photogrammétriques ont été mis au point, correspondant aux deux échelles d'étude : la colonie de corail (≤ 2 m3) et les paysages récifaux et digues (> 100 m2). Les analyses des modèles 3D de colonies coralliennes ont fourni des mesures 2D et 3D permettant de quantifier le volume de refuge qu’elles offrent. Des modèles linéaires de prédiction ont ensuite été développés pour estimer la capacité de refuge à l’échelle des paysages récifaux. La cartographie des paysages récifaux a permis le calcul de 22 nouveaux descripteurs de l'habitat. Parmi eux, sept ont été retenus pour leur pertinence (la complexité de la surface, la capacité et la diversité des refuges, l’abondance des colonies branchues, tabulaires et massives, et le recouvrement corallienne totale), expliquant respectivement 63 % et 70 % de la distribution des biomasses et des abondances de poissons. L’importance de ces descripteurs pour le maintien de la diversité et la biomasse des groupes de poissons assurant des fonctions clés écosystémiques (herbivorie-bioérosion, production secondaire, assimilation du plancton, prédation, broutage des polypes coralliens) a été montrée. Des comparaisons entre les outils photogrammétriques et la méthode LIT ont révélé que la méthode d’analyse surfacique sur les orthomosaïques, couplée aux modèles numérique d’élévation, est la plus efficace en termes de temps et d’information écologique. Le LIT reste la méthode la moins chronophage et la plus efficace pour les identifications taxonomiques précises. En revanche, elle est la plus limitée en terme de représentativité de l'écosystème. Dans l'ensemble, les travaux de cette thèse ont démontré la pertinence des applications de la photogrammétrie sous-marine par SfM pour les études scientifiques, la gestion et les programmes de sensibilisation des environnements récifaux. En outre, les données collectées et les analyses réalisées contribuent à établir une base de référence pour améliorer les suivis et les mesures de gestion des récifs, et s’inscrivent dans les ambitieux objectifs de conservation du 21ème siècle. Note de contenu : Chapter 1. General introduction 1.1 Structural complexity of ecosystems and coral reefs 1.2 Methods to quantify structural complexity of coral reef ecosystems 1.3 Photogrammetry science and underwater applications 1.4 Coral reef conservation issues, reef survey technologies, and photogrammetric tool contributions 1.5 General objectives and Thesis Chapter 2. Material and Methods 2.1 Study sites 2.2 Study scales and ecological methods 2.3 Photogrammetric equipment, underwater test and informatics 2.4 Photogrammetric protocols Chapter 3. Quantifying the shelter capacity of coral reefs using photogrammetric 3D modeling: from colonies to reefscapes 3.1 Introduction 3.2 Material and 3.3 Results 3.4 Discussion Chapter 4. Underwater photogrammetry reveals new links between the habitat traits and fishes that ensure key coral reef functions 4.1 Introduction 4.2 Material and Methods 4.3 Results 4.4 Discussion Chapter 5. Which method for which purpose? A comparison of Line Intercept Transect and underwater photogrammetry for coral reef surveys 5.1 Introduction 5.2 Materials and methods 5.3 Results 5.4 Discussion Chapter 6. General discussion 6.1 Reef habitat descriptor advances 6.2 Operability of photogrammetric tools 6.3 Adaptation of the conservation programs to changing coral reefs 6.4 Conclusions and perspectives Numéro de notice : 26535 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : BIODIVERSITE/IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Ecologie marine : Saint Denis (La Réunion) : 2020 Organisme de stage : Ecologie mariNe TROpicale des océans Pacifique et IndiEn ENTROPIE nature-HAL : Thèse Date de publication en ligne : 28/02/2021 En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03027095/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97677