Un des avantages majeurs de l’utilisation des cartes auto-organisatrices pour la classification automatique des anomalies spectrales par rapport à l’ancienne approche de PHYSAT, réside dans l’augmentation de la couverture spatiale en pixels labellisés. Le ratio des pixels labellisés par les deux méthodes sur toute la période d’observation du capteur SeaWiFS (climatologies mensuelles entre 1997-2010) est présenté dans le tableau 4.5. Ce ratio constitue le rapport entre le nombre de pixels affectés à chacun des 4 groupes de phytoplancton identifiés à partir des inventaires pigmentaires par PHYSAT-SOM et PHYSAT version 2008 (Phaeocystis-like n’est pas inclus étant identifié à partir de la bibliographie seulement).
Tableau 4.5. Rapport entre le nombre de pixels affectés à chacun des 4 groupes de phytoplancton identifiés à partir des inventaires pigmentaires par PHYSAT-SOM et PHYSAT version 2008 (rapport calculé
à partir climatologies mensuelles entre 1997-2010)
Les résultats montrent qu’avec PHYSAT-SOM, on labellise, en moyenne et pour les 4 groupes de phytoplancton, entre 1,48 et 5,35 fois plus de pixels qu’avec la version de 2008 de PHYSAT. Les diatomées sont ainsi caractérisées par les plus fortes valeurs, atteignant 10 fois plus de pixels au mois de Mai avec un minimum de 2,3 au mois de Janvier. Prochlorococcus et SLC sont détectés deux fois plus en moyenne avec PHYSAT-SOM avec un ratio maximal de 3,21 pour SLC en Septembre. Cependant, il pourrait sembler que les SLC soient sous-estimés par PHYSAT-SOM dans les synthèses mensuelles montrées dans les figures précédentes. Toutefois, la répartition des SLC et des Prochlorococcus n’est pas la même entre les deux méthodes et cette apparence est due au fait que les pixels associés à ces deux groupes soient mélangés d’une façon homogène sur les cartes générées par PHYSAT-SOM alors que
Jan Fév Mar Avr Mai Jun Jui Aou Sep Oct Nov Dec Moyenne/groupe Nanoeucaryotes 1,3 1 1,3 1,6 1,8 2 1,5 1,5 1,4 1,5 1,4 1,5 1,48
Prochlorococcus 1,8 1,8 1,8 1,7 1,6 2 2,5 2,2 1,7 2,1 2 1,9 1,92 SLC 2 2 1,9 2,5 2,4 1,7 2,5 2,1 3,2 2,3 2,2 2,1 2,25 Diatomées 2,3 3,5 5,1 5 10 4,1 4,6 5,4 8,1 5,5 5,1 5,5 5,35 Moyenne tous les
pour la version 2008, ces deux groupes se trouvent plus souvent dominants dans des régions distinctes. Ceci est illustré par la figure 4.12 qui montre un zoom sur la distribution des deux groupes de cyanobactéries dans le gyre subtropical de l’Atlantique Sud (synthèse climatologique du mois d’Avril) d’après PHYSAT-SOM (à gauche) et PHYSAT version 2008 (à droite).
Figure 4.12. Distribution des Prochlorococcus (en vert) et SLC (en jaune) dans le gyre subtropical de l’Atlantique Sud (synthèse climatologique du mois d’Avril sur toute la période d’observation SeaWiFS)
d’après PHYSAT-SOM (à gauche) et PHYSAT version 2008 (à droite).
Les nanoeucaryotes sont caractérisés par les plus faibles valeurs de ratio de labellisation relativement aux autres groupes, avec un minimum en Février de 1 et une valeur moyenne de 1,48 fois plus de pixels labellisés sur toute la période d’observation.
Cependant, il est à préciser que les valeurs présentées dans la tableau 4.5 sont le résultat d’un changement de méthode mais aussi de la prise en compte d’une base de données
in situ plus large (1068 mesures coïncidentes) que celle qui a finalement été utilisée pour déterminer les signatures spectrales des groupes de phytoplancton par la version 2008 de PHYSAT. Rappelons que cette dernière était composée de 41 inventaires pigmentaires coïncidents avec des mesures spatiales. Dans le but de quantifier uniquement l’apport de la nouvelle base de données utilisée dans cette étude (en gardant la même méthode), une labellisation de SOM a été faite en se basant uniquement sur les 41 spectres de Ra correspondant aux inventaires pigmentaires utilisés par la version 2008 de PHYSAT. Le ratio représentant le quotient du nombre de pixels labellisés par PHYSAT-SOM à partir de toute la
base de données in situ par le nombre de pixels labellisés par PHYSAT-SOM uniquement avec 41 mesures a été calculé pour les 4 groupes de phytoplancton. Les résultats sont présentés dans le tableau 4.6. Le ratio moyen du total des pixels des 4 groupes sur les synthèses mensuelles de 1997 à 2010 montre qu’on labellise 1,35 fois plus de pixels en utilisant l’entière base de données (en moyenne pour les 4 groupes identifiés à partir des inventaires pigmentaires). On remarque toutefois que ce ratio est très variable en fonction du groupe et du mois. En effet, les nanoeucaryotes sont détectés 2,24 fois plus en utilisant l’entière base de données alors que Prochlorococcus est détecté, en moyenne, deux fois moins. Les SLC affichent un ratio de 1,09 et les diatomées sont, en moyenne, détectées 1,5 fois plus en considérant toute la base de données.
Tableau 4.6. Le ratio représentant le quotient du nombre de pixels labellisés par PHYSAT-SOM à partir de toute la base de données in situ par le nombre de pixels labellisés par PHYSAT-SOM uniquement avec 41 mesures (rapport calculé à partir climatologies mensuelles entre 1997-2010)
En comparant les résultats des tableaux 4.5 et 4.6, on peut donc déduire que l’exploitation d’une information in situ complémentaire a un impact significatif sur l’identification des groupes de phytoplancton (sauf pour SLC dont le ratio de détection est égal à 1,09), de même que sur le ratio global des pixels labellisés (1,35 fois plus de pixels en utilisant PHYSAT-SOM avec la base de données in situ élargie).
Si le rajout de données in situ supplémentaires augmente la représentativité spatiale de l’information prise en compte pour labelliser le réseau de neurones et donc, logiquement, la fiabilité des résultats sur une large échelle spatiale, il impacte fortement la détection des groupes de phytoplancton. La labellisation des neurones de SOM étant basée sur le vote majoritaire (c’est le label qui est présent à plus de 50% qui détermine l’étiquette du neurone),
Jan Fév Mar Avr Mai Jun Jui Aou Sep Oct Nov Dec Moyenne/groupe Nanoeucaryotes 2,15 2,10 1,89 2,08 2,32 2,58 2,34 2,12 2,10 2,28 2,44 2,53 2,24
Prochlorococcus 0,53 0,54 0,55 0,51 0,46 0,45 0,44 0,47 0,51 0,55 0,56 0,56 0,51 SLC 0,90 0,88 0,87 1,09 1,34 1,39 1,32 1,20 1,09 1,07 1,01 0,91 1,09 Diatomées 1,20 1,32 1,59 1,78 1,65 1,44 1,53 1,66 1,75 1,90 1,48 1,18 1,54 Moyenne tous les
c’est la présence, l’absence et la proportion des signaux spécifiques à chaque groupe phytoplanctonique qui vont déterminer à la fois si le neurone est labellisé et, si c’est le cas, quel sera son label. Cette conclusion est logique puisque les neurones sont labellisés selon l’information qu’ils « captent ». Par conséquent, une information « manquante » ou « additionnelle » (selon si on a une information in situ ou pas sur une zone donnée) peut significativement changer l’information globale classée par chaque neurone, ce qui va modifier son étiquette (label).