Un étudiant en géomatique appliquée découvre un algorithme de télédétection

Au Québec, les problématiques environnementales qui découlent de l'apparition récurrente des algues bleues continuent de semer l'état d'alerte. Étant donné la vaste étendue du territoire et le nombre de lacs à surveiller, les méthodes actuelles ne parviennent pas à outrepasser la prolifération de ces micro-organismes indésirables. Dans le cadre de son projet de maîtrise, Gabriel Constantin, étudiant en sciences géographiques au Département de géomatique appliquée, a mis au point un nouvel algorithme de télédétection qui aurait le potentiel d'améliorer le sort des milieux lacustres.

«D'abord, il est important de comprendre que malgré ce que leur nom suggère, les algues bleues sont des bactéries qui flottent près de la surface de l'eau, ce qui justifie l'emploi du terme cyanobactérie», précise le jeune chercheur. Lorsqu'elles foisonnent dans un même périmètre, généralement à la suite de canicules dans les milieux où l'eau est riche en nutriments, les cyanobactéries deviennent visibles à l'œil nu. Prenant parfois l'apparence d'un déversement de peinture verdâtre, ce phénomène, communément appelé fleur d'eau ou bloom, affecte considérablement l'homéostasie de la flore aquatique et la qualité de l'eau potable.

Place au progrès, place à la télédétection…

Au Québec, les fleurs d'eau sont détectées de façon ponctuelle et aléatoire, par exemple, lorsqu'un citoyen en fait la mention au ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs du Québec. En plus de s'avérer très dispendieuses, les méthodes de prélèvement et d'analyse utilisées sur le terrain nécessitent l'intervention de nombreux intermédiaires, ce qui ralentit considérablement le processus de détection, forçant même à négliger l'examen de plusieurs plans d'eau.

Cependant, la télédétection tend à améliorer significativement l'analyse des milieux lacustres puisqu'elle permet d'émettre une distribution spatiale des blooms sur des images satellites grâce à l'étude des caractéristiques du spectre de réflectance de l'eau. Celle-ci étant inversement proportionnelle à l'absorption de l'eau et de ses composantes, il est possible d'estimer les concentrations de différents pigments en la mesurant. Comme la phycocyanine est un pigment photosynthétique typique des cyanobactéries, elle représente le meilleur indicateur optique de la présence des cyanobactéries en raison de leur capacité d'absorption de la lumière.

Jusqu'à aujourd'hui, trois algorithmes de télédétection ont été développés dans le but de quantifier la phycocyanine (Dekker, 1993; Schalles et Yacobi, 2000; Simis et al, 2005), mais il a été démontré que leurs erreurs relatives sont plus élevées pour les faibles et les fortes concentrations. «Mes recherches visent donc à trouver un algorithme mathématique encore plus performant qui permettrait de rehausser l'exactitude des analyses et la rapidité de détection des algues bleues. En ayant une vision beaucoup plus juste de l'étendue et de la gravité de la problématique, les acteurs concernés seraient beaucoup mieux outillés pour prendre des décisions relatives à l'application des mesures de prévention», mentionne l'étudiant sherbrookois.

Des résultats imminents

«Jusqu'à maintenant, les résultats préliminaires de mes recherches semblent concluants», affirme-t-il avec enthousiasme. Si l'algorithme parvient à atteindre les objectifs espérés, Gabriel Constantin aura raison d'être fier puisque son partenaire officiel, Environnement Canada, est à la recherche d'une méthode novatrice pour mettre un frein à ce fléau. Les résultats finaux seront divulgués à l'automne 2011.