Caméras et appareils vidéos sous-marins
Les projets de recherche de Peter Lawton ont pour but de documenter la présence et l’abondance des espèces des fonds marins. Il observe la présence de certaines espèces pour savoir si elle est reliée à des caractéristiques particulières comme le genre de substrat ou la force des courants près des fonds marins. Il se sert ensuite de ces informations pour prédire où nous pourrions trouver une certaine espèce. Il utilise plusieurs différents systèmes de caméras et de vidéos; il manipule certains lors d’une plongée et d’autres, à distance de la surface.
Plongez plus profondémentEntrevue des technologies
Comment faites-vous des sondages dans les eaux peu profondes?
À des profondeurs de moins de 20 mètres, nous pouvons examiner le fond marin en plongeant avec des bouteilles d’air. Je peux noter mes observations, prélever des espèces marines, les mesurer et les compter. J’apporte des appareils photo sous-marins pour garder en images les espèces que je trouve dans des endroits précis. Lors de mes plongées, je peux examiner attentivement l’habitat du fond marin, en retournant les roches pour explorer les petites espèces cachées dessous. Durant ma plongée, je peux aussi me faire une idée des changements dans le type d’habitat. Il faut une bonne équipe de plongeurs formés pour faire des plongées. Les conditions dans la baie de Fundy peuvent parfois être dangereuses. La visibilité et les courants forts limitent souvent les endroits où nous pouvons plonger.
Que faites-vous lorsque les régions sous-marines sont trop profondes pour la plongée?
Plus creux que les profondeurs possibles des plongées, nous utilisons des systèmes de caméras pour voir le fond marin. Nous les contrôlons à distance à partir de navires à la surface. J’ai conçu plusieurs différents systèmes de caméras vidéo pour les fonds marins au cours de ma carrière. Nous pouvons les manipuler jusqu’à des profondeurs de 100 à 150 mètres. Il y a plusieurs régions sous-marines de telles profondeurs dans la baie de Fundy et au large de la Nouvelle-Écosse.
Et que dites-vous des régions sous-marines encore plus profondes?
Dans les régions encore plus profondes, jusqu’à 3 000 mètres, j’ai utilisé des systèmes offerts par d’autres groupes de spécialistes en technologie océanographique, y compris le système ROPOS (Remotely Operated Platform for Ocean Sciences) du Canada. L’installation submersible scientifique canadienne (CSSF) opère ce véhicule télécommandé (ROV). Il est gros! Il mesure environ trois mètres de long et pèse plus de 3 000 kilogrammes. Il possède deux appareils vidéo de haute définition et une caméra de haute résolution. Nous utilisons deux bras robotisés pour manipuler des échantillons ou des outils. Une gamme d’outils est en service, allant des appareils d’échantillonnage à succion pour aspirer les spécimens à des scies à chaines sous-marines pour couper la roche.
Le système de caméra de fond Urchin 2, utilisé entre 2006-2007 (Photo: Pêches et Océans Canada)
Avez-vous besoin de plusieurs personnes pour vous aider à faire des sondages?
Les véhicules télécommandés (ROV) comme le ROPOS, ont souvent leurs propres équipes d’opérations, de quatre à huit technologues océaniques. Il faut de grandes compétences et beaucoup d’entrainement pour piloter un ROV. Les manœuvres compliquées que les pilotes sont capables d’accomplir ne cessent de m’étonner, par exemple, cueillir délicatement une petite éponge siliceuse du fond marin. Imaginez cueillir une marguerite d’une pelouse. Maintenant, imaginez faire la même tâche à plus d’un kilomètre de distance, en regardant simultanément des images télévisées sur un écran, tout en manipulant un bras robotisé pour cueillir la fleur.
Avez-vous besoin de grands navires?
Les véhicules télécommandés (ROV) sont grands et nécessitent de grands navires de recherches océanographiques pour les transporter. Des équipes de recherches universitaires et gouvernementales travaillent ensemble sur les projets de sondages. Il y a parfois entre 10 à 30 scientifiques à bord d’une croisière de recherche. Les projets offrent souvent l’occasion et les données pour que les étudiants poursuivent des études supérieures en sciences océaniques. Quelqu’un doit jouer le rôle de coordinateur d’équipe et prendre des décisions quotidiennes avec le capitaine du navire sur la gestion des opérations. Ce rôle est celui de ‘scientifique en chef’. J’ai été le scientifique en chef avec le capitaine du navire pour cinq des neuf missions en mer auxquelles j’ai participé depuis 2005.
À quoi pensez-vous lorsque vous concevez un projet de sondage?
Une partie de mon travail consiste à faire des observations lorsque je suis sous l’eau ou capter des images avec des systèmes de caméras. L’autre partie consiste à réfléchir sur la façon d’organiser le projet de sondage. Les scientifiques méditent sur l’aire du fond marin qui comportera la partie ‘échantillon unique’ et sur les méthodes de distribution de ces échantillons sur les différents types de fond marin. Il existe généralement deux méthodes : par transects linéaires et par quadrats. Les études par transects couvrent une bande de terrain continue. Par exemple, un plongeur peut nager le long d’une ligne dessinée au fond en examinant le fond marin sur une étendue d’un mètre de large par 100 mètres de long. L’échantillonnage par quadrats prélève des échantillons de plusieurs petites aires individuelles du fond marin. Par exemple, un système de caméra déposé sur le fond marin peut prendre une photo d’une aire de 1 mètre de large par 1 mètre de long.
Le prochain défi est celui d’organiser les nombreuses images individuelles ou les innombrables heures de vidéos que le projet a engendrées. Certains projets dénombrent plus de 1 000 images ou plus de 100 heures de vidéos. Pour rendre ce travail d’analyse plus efficace, le scientifique peut choisir d’analyser seulement un sous-ensemble d’images ou de vidéos, réduisant ainsi le temps nécessaire pour identifier et compter les espèces sur les images, tout en ayant un résultat représentatif.
Le système côtier de caméra de fond en vigueur depuis 2014 (Photo: Pêches et Océans Canada)
De quelle manière la technologie a-t-elle changé au cours de votre carrière?
La plongée et les caméras sous-marines pour étudier les habitats de fonds marins ne sont pas des nouveautés. Dans les années 1960 et 1970, ces techniques servaient aux projets de recherche de la Station Biologique de St Andrews. Depuis 1980, je continue d’utiliser ces méthodes, en introduisant de nouvelles technologies lorsqu’elles deviennent disponibles. Tout au début de mes projets de recherche, les principales technologies disponibles pour les études sous-marines étaient les caméras à pellicules, les caméras vidéo de définition standard et les magnétoscopes analogiques (avec cassettes). Depuis les années 2000, nous utilisons plutôt les systèmes numériques pour les appareils photo, les caméras et les vidéos. La résolution des images s’est beaucoup améliorée ainsi que les normes de téléviseurs de haute définition dans les années 2010. Plus récemment encore, une nouvelle technologie a été dévoilée : l’ultra haute définition. Je l’utilise dans mes projets depuis 2015.
Est-ce que vous devez utiliser des caméras qui coûtent cher?
Les systèmes de caméras sont maintenant plus facilement disponibles; même votre cellulaire a de bonnes chances d’avoir une meilleure caméra que plusieurs parmi celles dont je me servais dans le passé. Vous pouvez maintenant acheter des caméras d’action à l’épreuve de l’eau et même des caméras sous-marines télécommandées. Plusieurs passionnés de sports aquatiques récréatifs les utilisent. Bien que ces caméras représentent un progrès technologique formidable, les scientifiques ont toutefois besoin d’utiliser des systèmes professionnels, surtout s’ils ont besoin d’une grande quantité d’informations à partir des images, ou s’ils doivent travailler dans les eaux profondes.
La caméra vidéo Blackmagic 4K pour les plongées avec des bouteilles d’air comprimé. (Photo: Pêches et Océans Canada)
Comment documentez-vous les lieux où les images ont été prises?
En plus d’obtenir des images de haute qualité, les scientifiques doivent connaître la position exacte et la profondeur de l’eau des images prises. Sur votre téléphone cellulaire, vous voyez où vous êtes situé sur une carte, en temps réel. Le téléphone peut recevoir les signaux de quatre (ou plus) satellites et calculer la distance entre l’appareil et les satellites. Ces informations servent à déterminer sa position. C’est le Global Positioning System (système GPS). Les scientifiques marins peuvent utiliser le système GPS pour obtenir la position du navire, mais il ne fonctionne pas sous l’eau, car les signaux des satellites ne peuvent pénétrer l’eau. Les scientifiques utilisent donc le positionnement acoustique sous l’eau qui fonctionne de façon semblable au système GPS, mais les ondes sonores sont transmises par des transducteurs, plutôt que par signaux satellites.
De quelle façon pensez-vous que ce domaine évoluera dans l’avenir?
Je travaille sur des projets de recherches océanographiques depuis les 30 dernières années, et j’ai vu un immense progrès dans la technologie : les caméras, les systèmes d’entreposage d’images et la technologie de positionnement. Les technologies comme celles-là sont maintenant utilisées dans notre société, il y en a plusieurs sur nos cellulaires. Dans les dix prochaines années, la technologie va continuer à progresser. Des systèmes d’imagerie immersion 360 degrés vont nous permettre d’explorer les fonds marins à distance. Nous utiliserons des robots (des véhicules sous-marins autonomes) pour explorer. Nous serons capables d’utiliser l’intelligence artificielle pour aider à analyser les images que nous captons. J’espère que nous verrons aussi du progrès dans les méthodes de plongée et les autres appareils sous-marins qui sont pilotés par les humains. Je crois toujours que c’est important d’envoyer des scientifiques sous la mer pour découvrir eux-mêmes le monde sous-marin.
