Spatio-temporal monitoring of macroalgal communities on temperate rockyshores : a multi-site study using optical imagery and in situ sampling

Suivi spatio-temporel des communautés de macroalgues des estrans rocheux tempérés : étude multi-sites par imagerie optique et échantillonnage in situ

Wendy Diruit (1)

1 LEMAR - Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR)

This PhD thesis characterizes intertidal macroalgal distributions using optical imagery and field sampling. Studies were carried out at 9 sites along the Brittany coast.To study variations in macroalgal community structure, two biological sampling, lying and upright, methods were used to take account of the stratification of assemblages. In parallel, satellite (multispectral) and airplane/drone (hyperspectral) image acquisitions were carried out. Macroalgal covers were estimatedusing vegetation indices. The VCI provides a better representation of macroalgal covers and temporal evolution on rockyshores.Macroalgal species were then identified using supervised classification algorithms. Macroalgae of the orders Fucales/Laminariales and macroalgal groupings were identified on the basis of their characteristic reflectance spectra.The use of MLC and Maha algorithms associated with in situ sampling gave the best estimates of macroalgal distribution. This PhD thesis contributes to the development of tools for monitoring the good ecological state and management of Brittany’s rockyshores.

Cette thèse vise à caractériser les distributions de macroalgues intertidales à l’aide de l’imagerie optique et de l’échantillonnage de terrain. Les études ont été menées sur 9 sites de la pointe bretonne. Pour étudier les variations de la structure des communautés de macroalgues, deux méthodes d’échantillonnage biologique, dressé et à plat, ont été utilisées pour tenir compte de la stratification des assemblages. En parallèle, des images par satellite (multispectral), avion et drone (hyperspectral) ont été acquises. Les recouvrements de macroalgues ont été estimés à l’aide d’indices de végétation. Le VCI permet une meilleure représentation des couvertures et de l’évolution temporelle des macroalgues sur les estrans. Les espèces de macroalgues ont ensuite été identifiées à l’aide d’algorithmes de classification supervisées.Les macroalgues des ordres Fucales/Laminariales ainsi que des regroupements de macroalgues ont ainsi pu être identifiées grâce à leurs spectres de réflectance caractéristiques.L’utilisation des algorithmes MLC et Maha associés à l’échantillonnage in situ donnent les meilleures estimations dans la distribution des macroalgues. Ce travail de thèse est une contribution importante à la mise en place d’outils pour la surveillance de l’état de santé voire la gestion des estrans rocheux bretons.

Mots clés: Macroalgae; Rocky shores; Multispectral; Hyperspectral; Vegetation indices; Supervised classification

Mots clés: Macroalgues; Estrans rocheux; Multispectral; Hyperspectral; Indices de végétation; Classifications supervisées

Domaines: Ecologie, Environnement

Wendy Diruit. Suivi spatio-temporel des communautés de macroalgues des estrans rocheux tempérés : étude multi-sites par imagerie optique et échantillonnage in situ. Ecologie, Environnement. Université de Bretagne occidentale - Brest, 2023. Français. ⟨NNT : 2023BRES0090⟩. ⟨tel-04557882⟩