Cartographie améliorée par IA : Découverte de nouveaux cours d’eau pour la restauration du bassin de la baie de Chesapeake

Cartes améliorées par l'IA révèlent des cours d'eau cachés pour la restauration Le 26 juin 2025 a été dévoilé un nouvel ensemble de données hydrographiques pour le bassin versant de la baie de Chesapeake, augmentant considérablement les kilomètres de cours d'eau documentés. Cet ensemble de données, appelé Hyper-Resolution Hydrography, double le nombre total de kilomètres de cours d'eau, passant d'environ 240 000 km à près de 560 000 km. Cette initiative est le fruit d'une collaboration entre l'Université du Maryland à Baltimore County (UMBC), le programme Baie de Chesapeake de l'Agence de protection de l'environnement (EPA) et la Chesapeake Conservancy. Des alumni de UMBC travaillant au sein de l'EPA et de la conservancy ont également participé activement au projet. Une fondation solide pour une gestion durable Le nouveau jeu de données à haute résolution fournit une vue sans précédent de la façon dont l'eau circule à travers des paysages préservés et modifiés dans le bassin versant de la baie de Chesapeake, qui s'étend sur six États américains et soutient des millions de résidents ainsi que des espèces emblématiques comme les crabes bleus et les oiseaux de rivage migrateurs. L'ensemble de ces données offre une information précise sur la localisation des cours d'eau et trace leur cheminement avec une exactitude remarquable, en rapportant également des estimations de la largeur et de la profondeur de chaque canal sur toute sa longueur. Selon Matthew Baker, professeur de géographie et de systèmes environnementaux à UMBC et responsable principal du projet, ces cartes permettent de caractériser la connexion entre le bassin versant et la baie d'une manière inédite. « Le paysage est modelé par l'eau courante. Les réseaux de cours d'eau sont le principal lien entre le bassin versant et la baie, et maintenant nous pouvons décrire cette interaction de manière plus précise que jamais » explique Baker. Un outil pour la restauration Les organisations environnementales et les agences gouvernementales, notamment la Chesapeake Conservancy (CC) et le programme Baie de Chesapeake de l'EPA (CBP), peuvent utiliser ces données pour prioriser les projets de restauration, tels que les plantations ciblées d'arbres le long des rivières pour atténuer l'érosion excessive, détectée par des bords de rivières particulièrement raides ou profonds. Elles aideront également les agriculteurs et les planificateurs urbains à réduire les effets néfastes des rejets agricoles et à gérer judicieusement le développement pour éviter les inondations et minimiser les impacts sur l'habitat des espèces animales. David Saavedra, chef d'équipe géospatiale senior à la Chesapeake Conservancy, souligne la portée de ce projet : « Ces cartes représentent six années de travail acharné, et j'ai hâte de voir comment ce jeu de données très attendu sera utilisé. » Saavedra et son équipe ont évalué manuellement plus de 7 000 tronçons de rivières à travers le bassin versant pour garantir l'exactitude des nouvelles cartes. Un procédé novateur et efficient Cette initiative est la première à utiliser des données LiDAR à haute résolution et l'intelligence artificielle (IA) pour la cartographie automatique de cours d'eau à grande échelle. Le LiDAR, un système laser basé sur des avions, a capturé des données altimétriques avec une précision de quelques centimètres, créant une image tridimensionnelle du relief. Les algorithmes d'IA, alimentés par les ressources du Centre de calcul à haute performance de UMBC (HPCF), ont ensuite traité ces données, utilisant des techniques de vision par ordinateur pour identifier les canaux. Grâce à cet ensemble de méthodes, les ordinateurs du HPCF ont réussi à cartographier l'ensemble du bassin versant en seulement deux semaines, une performance qui pourrait prendre plusieurs années avec les méthodes traditionnelles. Les tests de précision réalisés par Saavedra ont montré que l'algorithme a obtenu 94% de précision pour les courants d'eau déjà représentés dans les anciennes données et entre 67% et 82% pour les courants d'eau précédemment non cartographiés. « La partie la plus difficile a été de distinguer les caractéristiques naturelles des autres éléments tels que les bassins de rétention, les bandes d'herbe verte, les gouttières et les sillons de culture », précise Baker. Le besoin de modifier l'algorithme pour exclure certaines de ces caractéristiques a été une étape importante. Opportunités sans précédents Les nouvelles cartes offrent une augmentation significative de la résolution, passant d'une échelle de 1:24 000 à une échelle de 1:2 400, chaque pixel représente maintenant un mètre carré. Ces cartes s'alignent avec des cartes d'occupation des sols récemment développées à la même résolution, qui sont également publiées simultanément. « Je pense que lorsque les gens commenceront à utiliser notre hydrographie hyper-résolution conjointement avec la donnée d'utilisation des sols à un mètre de résolution, ils seront stupéfaits de constater à quel point le paysage est interconnecté à nos voies navigables », déclare Saavedra. « Il y a tant d'opportunités pour améliorer la qualité de l'eau dans notre région, beaucoup desquelles n'étaient pas évidentes avec les anciennes données. » Importance pour la recherche et la gestion La disponibilité de données hydrographiques à haute résolution cohérentes a toujours été un défi, essentiel pour atteindre les objectifs décrits dans l'Accord du bassin versant de la baie de Chesapeake, comme la cartographie des bandes forestières, des zones humides non maritimes, et des habitats de certaines espèces emblématiques comme la truite de fontaine et la canard à col noir. Labeeb Ahmed, géographe au programme Baie de Chesapeake de l'EPA, exprime son enthousiasme quant aux perspectives : « Ce jeu de données permettra des recherches et des enquêtes scientifiques novatrices et fascinantes. J'ai hâte de voir comment d'autres chercheurs et intervenants exploiteront ces données pour leurs efforts de conservation et de restauration. » En somme, cet ensemble de données révolutionnaire en matière de cartographie représente un pas de géant pour la gestion écologique durable du bassin versant de la baie de Chesapeake, offrant des outils précieux pour protéger et restaurer l'un des écosystèmes les plus importants du continent.