Programme Scientifique
Contribution à la validation d'une méthode d'identification des cétacés par voie acoustique
Les populations de cétacés sont très peu connues globalement, y compris en Méditerranée, et sont vulnérables aux macrodéchets. Dans le but de réaliser une avancée significative en matière de suivi des cétacés, une méthode acoustique novatrice a été mise au point récemment (1) par l’équipe d’H.Glotin du LSIS / UMR CNRS 6168 (Laboratoire partenaire, cf. Annexe). Celle-ci nécessite d’être validée à partir de données de terrain, et devrait permettre d’identifier de manière fiable et automatique les différentes espèces de cétacés le long de la trajectoire d’un navire, dans un rayon d’environ 4km autour de l’embarcation, et de comptabiliser les individus présents (une démonstration de la méthode est disponible en ligne à l’adresse : http://glotin.univ-tln.fr/PIMC/DEMO/).
La méthode sera validée si les espèces déterminées de manière acoustique se recoupent avec celles identifiées visuellement depuis le pont du bateau.
Le trajet proposé pour 2010 et 2011, élaboré
en rapport avec les zones qui seront prospectées pour les macrodéchets,
coïncident par ailleurs assez bien en Méditerranée Nord
Occidentale avec l’habitat préférentiel des espèces
dont les comportements sont encore peu connus (Cachalot et Globicéphale
notamment), et dont les répartitions estivales ont été
récemment modélisées (voir cartes ci-dessous).
En termes de matériel, 4 hydrophones reliés à un PC
par des câbles de connexions (2 hydrophones étant sur les flancs
du navire et 2 autres traînés à l’arrière
du bateau) seront ainsi installés à bord du navire de l’expédition.
Les signaux acoustiques seront enregistrés
sur l’ordinateur et traités en temps réel, puis a posteriori
par le LSIS.
Un autre objectif du travail sera d’identifier chaque animal
intercepté par la définition d’une signature acoustique
propre à l’individu, ce qui permettrait de construire la trajectoire
de chaque animal à long terme. Si la méthode est
probante, celle-ci pourrait devenir complémentaire de la méthode
classique de photo-identification utilisée en suivi des populations.
À partir de 2011, le parcours sera ajusté pour permettre l’étude
de problématiques spécifiques et actuelles sur les cétacés
par le biais de cette technique une fois celle-ci validée (exemple :
sortie des cachalots de Méditerranée par le détroit
de Gibraltar).
Par ailleurs, les données recueillies pendant la mission seront d’autant
plus riches pour la recherche en écologie des cétacés
qu’elles pourront être analysées conjointement avec les
relevés de température, salinité, et courants.
Ce volet de la mission M.E.D s’inscrit dans le projet
piloté par Hervé Glotin du LSIS intitulé « Plateforme
de traitement et recherche d’Informations Multimodales pour la Cétologie
(PIMC) - Détection et Identification automatiques pour Localisation
et Protection ». Ce projet PIMC a été labélisé
« ANR » via le pôle Mer en janvier 2009.
Les données d’observations des cétacés
seront également transmises aux organismes de recherche sur les espèces
vivant en Méditerranée (Groupement d’Intérêt
Scientifique pour les Mammifères Marins de Méditerranée
(GIS3M), WWF, FNH, CIMA / Université de Gênes…).
>>> Fondements théoriques
Les cétacés se distinguent en 2 classes en
termes de bathymétrie: ceux qui évoluent en surface et sub-surface
(orques, dauphins, rorquals...), et ceux qui évoluent aussi en plongée
profonde (baleines à bec, cachalots...). Seule l’acoustique
permet l’observation efficace de la 2ème catégorie d’animaux.
Le LSIS a élaboré une méthode unique pour détecter
les cétacés, identifier les espèces en présence,
comptabiliser les individus, les localiser et suivre leur trajectoire en
temps-réel sur un ordinateur embarqué
(2). Cette méthode acoustique est dite passive dans la mesure
où elle consiste à simplement écouter au moyen d’hydrophones
les signaux émis naturellement par les cétacés. Ce
qui en fait une méthode non intrusive et respectueuse des animaux.
Les difficultés du traitement des signaux acoustiques viennent de
la grande diversité des sons émis par les cétacés
(entre espèces et entre individus), de leurs différentes natures
(clics, vocalises) et qui se traduisent par un spectre fréquentiel
allant de la dizaine de Hertz jusqu’à la centaine de k-Hertz
couvrant ainsi tous les types de modèles de propagation. Ces difficultés
proviennent aussi de la nature non-stationnaire des signaux, la présence
de bruits parasites fluctuants au cours des acquisitions, et de la diversité
des conditions (propagations en grands fonds ou en petits fonds).
L’équipe d’ H.Glotin est la seule équipe dans le monde à avoir su produire de manière probante ce type de résultats conjointement et à partir des seuls sons émis par les cétacés.
1- Méthode brevetée par H.
Glotin, Pascale Giraudet, F. Caudal : “ Procédé de trajectographie
en temps réel sur ordinateur portable, de plusieurs cétacés
par acoustique passive ”, in : dépôt à L’institut
National de la Propriété Intellectuelle, INPI, 2007. Brevet
numéro : 07/06162.
2- Pour de plus amples détails sur la méthode voir :
Bénard F. et Glotin H. (à paraître en 2010) Automatic
indexing and content analysis of whale recordings and XML representation.
EURASIP Special Issue, Advances in Signal Processing for Maritime Applications,
pp. 10.
Glotin H., Caudal F. et Giraudet P. (2008) Whales cocktail party : a real-time
tracking of multiple whales. International Journal Canadian Acoustics, vol.
36, n° 1, pp. 139-145, ISSN 0711-6659.
Giraudet P. et Glotin H. (2006) Real-time 3D tracking of whales by precise
and echo-robust TDOAs of clicks extracted from 5 bottom-mounted hydrophones
records of the AUTEC. Applied Acoustics, vol. 67, n° 11-12, pp. 1106-1117.