Photogrammétrie

Mesurer les mammifères marins sans les toucher

À moins de mesurer un spécimen échoué sur la plage, il est presque impossible de mesurer une baleine en train de nager dans l’océan. Toutefois, les biologistes ont besoin de ces informations — la longueur, la largeur, la hauteur, la circonférence, la masse, etc. — pour avoir une idée de l’état de santé d’un animal.

Prendre des mesures précises de la morphologie des cétacés présente plusieurs défis : ils sont immergés dans l’eau, fréquemment en mouvement et leur corps, loin d’être plat comme une crêpe, est tout en courbe.  Les chercheurs ont donc développé plusieurs méthodes pour y arriver : certaines se font en présence de l’animal, comme la photogrammétrie, alors que d’autres ne requièrent pas la présence de l’animal, comme la mesure de la taille de la bouse produite par un éléphant pour connaitre sa masse.

Transformer des photos en mesures

Aimé Laussedat © Wikimedia Commons

Au 19e siècle, Aimé Laussedat, colonel et professeur de géométrie français, découvre qu’il est possible de mesurer des distances à l’aide de photographies de paysages. Les mesures d’un objet ou d’un animal peuvent être calculées à partir de photographies lorsque le ratio de la longueur focale de la lentille et la distance entre la caméra et l’objet sont connus. Cette méthode est encore utilisée de nos jours, par exemple pour mesurer des cachalots macrocéphales en surface. Les chercheurs doivent combiner la méthode d’Aimé Laussedat avec un lasermètre (range finder) pour connaitre la distance entre la caméra et l’objet.

Les biologistes peuvent aussi utiliser des lasers parallèles pour obtenir directement une échelle de mesure. Grâce aux lasers, la mesure est projetée sur l’animal. De cette façon, plus besoin d’un lasermètre ou d’analyses complexes. Cette méthode est utilisée sur des cétacés faisant surface.

Depuis quelques années, la photogrammétrie est combinée avec une caméra haute résolution perchée sur un drone afin de capter des images des baleines sans faire intrusion dans leur quotidien. Les drones sont peu bruyants et stables en vol, ce qui leur permet de voler près de l’eau sans perturber les baleines. Grâce à cette méthode peu intrusive, plus besoin d’utiliser des sédatifs pour immobiliser les animaux, de les toucher et d’amener de l’équipement encombrant sur le terrain.

L’équipage du Bleuvet, le bateau de recherche du GREMM, utilise des images prises à l’aide d’un drone, combinées à la photogrammétrie, pour mesurer l’état de santé des bélugas du Saint-Laurent. © GREMM

Les photos sont-elles fiables?

Pour décrire les mammifères marins, les biologistes combinent les données obtenues par photogrammétrie avec des modèles morphologiques. Mathématiquement, ils transforment l’animal en une série de cônes tronqués pour estimer les mesures de l’animal.

La prochaine étape est de s’assurer que les modèles sont fiables : est-ce que les résultats s’approchent de la réalité? Pour ce faire, on calcule la différence entre les données du modèle mathématique et celles des mammifères en chair et en os (soit en captivité ou des carcasses échouées). Si la variation est petite, on peut considérer que les mesures obtenues par photogrammétrie sont aussi efficaces qu’un mètre ou une balance!

Les biologistes utilisent les cônes tronqués pour calculer le volume du pannicule du phoque de Weddell (Leptonychotes weddellii). Cette couche de gras protège les mammifères marins du froid dans les eaux glaciales. Le pannicule fournit une indication de la balance énergétique de l’animal. © Shero et al.

Pour en savoir plus

Comment mesurer la longueur d’une baleine? (Baleines en direct, 01/11/2017)

Avec les bélugas… et leur tour de taille (Baleines en direct, 27/07/2018)

Sources

(2007) Waite, J.N., W.J. Schrader, J.A.E. Mellish et M. Horning. Three-dimensional photogrammetry as a tool for estimating morphometrics and body mass of Steller sea lions (Eumetopias jubatus). Can. J. Fish. Aquat. Sci. 64, 293-303

(2011) Rohner, C.A., A.J. Richardson, A.D. Marshall, S.J. Weeks et S.J. Pierce. How large is the world’s largest fish? Measuring whale sharks Rhincodon typus with laser photogrammetry. Journal of Fish Biology, 78, 378–385

(2014) Polidori, L., E. Simonetto et E. Labergerie. L’enseignement de la photogrammétrie au conservatoire national des arts et métiers: De Laussedat à la formation des géomètres en photogrammétrie numérique. Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, 206 :55-61.

(2014) Shero, M. R.,  L.E., Pearson, D.P., Costa et J.M. Burns. Improving the Precision of Our Ecosystem Calipers: A Modified Morphometric Technique for Estimating Marine Mammal Mass and Body Composition. PLoS ONE 9(3): e91233

(2015) Durban J.W., H. Fearnbach, L.G. Barrett-Lennard, W.L. Perryman, et D.J. Leroi. Photogrammetry of killer whales using a small hexacopter launched at sea. J. Unmanned Veh. Syst. 3: 131–135

(2016) Chapman, S.N., H.S. Mumby , J.A. H. Crawley, K. U. Mar, W. Htut, A. T. Soe, H. H. Aung et V. Lummaa. How Big Is It Really? Assessing the Efficacy of Indirect Estimates of Body Size in Asian Elephants. PLoS ONE 11(3)

Mise à jour: aout 2018