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L'acoustique constitue le moyen privilégié d'observation du milieu sous-marin, permettant l'accès à une gamme d'informations qui sont un peu du même ordre que celles obtenues par l'utilisation de la lumière en milieu terrestre. Le monde sonore permet aux océanographes de "voir" ce qui se passe dans un milieu où nos sens ne sont d'aucune utilité. Ainsi, il est possible de comparer l'effort des chercheurs pour décrire et analyser les signaux acoustiques au travail des taxinomistes lors de la préparation d'une clé d'identification. Les démarches sont équivalentes, seuls les moyens physiques d'observation changent. Ensuite, l'acoustique permet un échantillonnage en continu à des échelles qu'aucun autre moyen de prélèvement ne pourrait égaler. D'un point de vue pratique, l'identification acoustique des espèces de poissons pélagiques, par exemple, permettrait de réduire le nombre de chalutages d'échantillonnage lors d'une campagne en mer.
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Figure 1 : Représentation de l'acquisition de données pendant un chalutage. (10) sonar omnidirectionnel, (9) sondeur vertical, (1) et (7) panneaux du chalut, (3) netsonde, (4) capteur de pression et (5) capteur de température. Les bancs de poissons insonifiées par le sondeur vertical sont normalement rabattus par les panneaux du chalut et capturés. Les images fournies par le netsonde permettent de contrôler l'entrée des bancs dans le chalut. |
Mettre au point une identification automatique
L'identification acoustique peut être utile en halieutique, où une évaluation plus précise des stocks de poissons pélagiques constitue une étape importante pour une gestion plus efficace de ressources. La mise à disposition d'un système d'identification automatique pour la pêche professionnelle permettrait également de réduire les coûts d'exploitation et d'améliorer l'efficacité des mesures de gestion. En effet, le pêcheur ayant la possibilité de réaliser une identification préalable des espèces pourra effectuer une pêche plus sélective et éviter, par exemple, la capture d'espèces non désirables ou d'espèces dont le quota est atteint. Ainsi, depuis 1992, l'équipe du Laboratoire acoustique-pêche de l'Ifremer, en collaboration avec l'Ecole nationale supérieure des télécommunications de Bretagne et la formation doctorale en océanographie biologique de l'université de Bretagne occidentale, a mis en place un programme de recherche afin de développer un système acoustique capable d'identifier les espèces de poissons pélagiques du golfe de Gascogne.
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| Figure 3 : Points de référence du banc acoustique pour le calcul des descripteurs de taille, de morphologie et de position bathymétrique. |
Toutes figures : crédits Ifremer
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A bord Du NRH Thalassa
Pour ce programme, l'acquisition de données acoustiques a été réalisée à bord de la Thalassa (navire de recherche halieutique) avec un sondeur vertical monofaisceau opérant à la fréquence de 38 kHz. Cette technologie est aussi largement employée à bord de navires de pêche, d'où l'intérêt de l'utiliser pour l'identification des espèces. Les données acoustiques (figure 1) sont visualisées sur l'écran du sondeur et forment des images appelées échogrammes (figure 2). C'est à partir de l'observation des échogrammes de bancs de poissons que la perspective d'identifier les espèces par l'analyse du signal acoustique est apparue. Déjà dans les années 40, les chercheurs de l'ISTPM (Institut scientifique et technique des pêches maritimes) s'étaient aperçus qu'il était possible d'associer les écho-traces en forme de comète aux bancs de sprats et les écho-traces en forme de plume aux bancs de harengs, de maquereaux ou de sardines selon l'intensité de l'énergie rétro-diffusée.
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Figure 2 : Exemples d'échogrammes numérisés présentant une séquence de bancs de sardines (en haut), d'anchois (au centre) et de chinchards (en bas). |
Interpréter les échogrammes
L'interprétation visuelle des échogrammes en fonction de certaines caractéristiques, telles que la forme et la taille des bancs, l'intensité de l'énergie réfléchie, la période de l'année et la position géographique, constitue la base des méthodes empiriques utilisées par les chercheurs et les pêcheurs pour établir l'identification d'une espèce recherchée. Toutefois, l'interprétation visuelle est très subjective et dépendante des réglages et des équipements utilisés. L'objectif de l'Ifremer était de développer un système capable d'extraire automatiquement un certain nombre d'attributs (figure 3) caractérisant les bancs de poissons détectés. Ces attributs caractérisant les bancs de chaque espèce étudiée ont été ensuite utilisés pour l'élaboration d'une méthodologie de classification, permettant d'identifier automatiquement l'espèce à laquelle appartient un nouveau banc détecté par le sondeur. Les résultats obtenus par ce programme de recherche ont permis jusqu'à présent de bien identifier les bancs de sardines, d'anchois et de merlans bleu. Cependant, la qualité des résultats se dégrade lorsque des bancs de chinchards sont présents dans la zone de prospection : la méthode développée ne semble pas être adaptée à l'identification de ce poisson. Des nouvelles technologies acoustiques, comme par exemple les sondeurs multifaisceaux, pourront être utilisées pour tenter de résoudre le problème posé par l'identification du chinchard. Pour cela il faudra attendre les premiers résultats du nouveau projet européen Avitis, mené par l'ENST de Bretagne et l'Orstom (1). Ce projet permettra d'ici un an de visualiser et d'extraire les attributs des bancs de poissons dans leurs trois dimensions. Il sera alors possible de découvrir l'attribut manquant qui pourrait discriminer les bancs de chinchards de ceux des autres espèces. |
