Animer les données sur les déplacements de la faune sauvage pour les chercheurs, les écologistes et les urbanistes

Gil Bohrer, professeur de génie civil, environnemental et géodésique à Ohio State University, a passé des années à créer des outils pour analyser les données sur les mouvements des animaux, notamment l'annotation automatisée des données environnementales (Env-DATA) pour relier les données de télédétection aux traces d'animaux. Son équipe et lui ont créé des visualisations pour montrer le mouvement des animaux.

« Tout le monde a toujours aimé cela », dit-il.

Après le lancement d'Env-DATA en 2011, les chercheurs disposant de données animales l'ont souvent contacté pour lui demander de l'aide pour créer des outils d'analyse et des animations. Ainsi, lorsque le programme de prévision écologique de la NASA a offert à Bohrer, ainsi qu’à Justine Missik, qui travaille en développement, et à Sarah Davidson, spécialiste de la sensibilisation des utilisateurs, l’opportunité de rendre l'analyse des données accessible à la communauté des utilisateurs qui suivent les mouvements des animaux, Bohrer avait déjà une grande expérience.

Bohrer a organisé une coalition d’utilisateurs finaux et a lancé Room to Roam: Yellowstone to Yukon Wildlife Movements (Room2Roam). L’objectif de cette initiative est d’établir une archive complète des données sur la migration animale dans la région, fournissant ainsi une ressource précieuse pour la recherche et les applications pratiques dans la gestion de la faune et des ressources. Grâce à ces données, Room2Roam peut créer des outils pour améliorer la gestion de la faune, vérifier que les zones protégées sont réellement effectives, évaluer la migration et les déplacements de la faune et hiérarchiser les stratégies de conservation dans le corridor faunique de Yellowstone au Yukon (Y2Y).

Les données de suivi des animaux Room2Roam sont disponibles sur Movebank, une plateforme mondiale d'hébergement et d'accès aux données de mouvement des animaux recueillies à partir de capteurs fixés aux animaux. Lancé en 2008 par l'Institut Max Planck du comportement animal, le Musée des sciences naturelles de Caroline du Nord et l'Université de Konstanz, le site Movebank contient désormais plus de 6 milliards de localisations dans le monde. Plus de 4 300 participants contribuent aux données.

Historiquement, les projets financés se sont concentrés sur des résultats académiques tels que des articles de recherche. Room2Room, en revanche, donne la priorité aux besoins des praticiens, selon Davidson, qui est également le conservateur de données pour Movebank et le coordinateur de Room2Roam.

Cette nouvelle approche a permis à Room2Roam d’impliquer directement les utilisateurs finaux. Lors de leur première réunion d'utilisateurs, Bohrer et les chefs de projet Room2Roam ont rencontré près de 40 représentants d'agences et de groupes de conservation travaillant dans le corridor faunique afin de recueillir des commentaires pour développer des outils pour la région. L’une des demandes les plus fréquentes fut pour la visualisation.

Bohrer utilisait MATLAB^® pour créer des visualisations pour son travail. Il a contacté MathWorks pour financer et collaborer sur le projet Room2Roam, sachant que MATLAB était à la hauteur du défi. « Nous avions besoin de la puissance de calcul de MATLAB pour gérer la grande quantité de données sur les mouvements des animaux et sur la télédétection », explique-t-il.

Deux ans plus tard, Room2Roam a lancé ECODATA-Animate. Conçue avec MATLAB, l'application permet aux chercheurs de créer des animations personnalisées de mouvements d'animaux superposées sur des cartes géographiques ainsi que des observations environnementales dynamiques. L'application fonctionne sans licence MATLAB et hors ligne, ce qui permet aux chercheurs de l'exécuter sur leurs ordinateurs portables, y compris dans des endroits éloignés sans accès Internet.

Bohrer, Missik et Davidson ont conçu ECODATA-Animate avec MATLAB App Designer et Mapping Toolbox™. Pour visualiser les scènes animalières, l'application utilise quatre principaux types de données : des données géographiques, de mouvements des animaux, de l'environnement et des détails de localisation, tels que les routes et les noms. Elle peut également inclure des cartes fournies par l’utilisateur au format SIG, comme des cartes de développement futur prévu, par exemple. MATLAB combine ces multiples couches de données en une seule carte intégrée.

« C’était un gros avantage », déclare Bohrer. « La plupart des autres outils ne le font pas parce que ce n’est pas trivial. MATLAB vous permet de le gérer très facilement. »

ECODATA-Animate est utile aux chercheurs animaliers, aux services des parcs, aux gestionnaires de la faune, aux gestionnaires des terres et aux autres parties prenantes qui surveillent les mouvements et les habitats des animaux. Les organismes gouvernementaux, tels que ceux des transports, de la santé et de l’agriculture, ont également un intérêt direct à suivre les déplacements des animaux.

Dans le Territoire du Nord-Ouest, les chercheurs ont utilisé une animation multi-espèces pour illustrer la manière dont différentes espèces sauvages réagissent aux routes. Les caribous s’éloignent, ce qui risque de fragmenter les populations, tandis que les bisons suivent les voies, augmentant ainsi les risques de collision avec les véhicules.

« La route affecte les deux espèces, mais de manière totalement différente », explique Bohrer.

Les animations peuvent aider les diverses parties prenantes à mieux comprendre et communiquer les modèles de comportement et les exigences de durabilité des différentes espèces.

« Le fait de pouvoir regarder un film d’une minute peut faire la différence dans le fait que les gens comprennent ou non la nécessité de construire un passage supérieur pour la faune », explique Davidson.

Une fois l’outil construit par l’équipe Roam2Roam, un autre objectif avec la subvention de la NASA était d’offrir ces outils aux groupes et aux chercheurs travaillant avec des données animales à travers le monde. Bien qu'elle en soit encore à ses débuts, la portée d'ECODATA-Animate s'étend rapidement depuis que Bohrer a partagé l'application et le code qui la sous-tend sur GitHub^® et MATLAB File Exchange.

« Nous utilisons une approche scientifique ouverte pour développer et partager ces outils », explique Davidson. « Cela nous permet d’accélérer l’échange d’informations à des fins appliquées et scientifiques. »

En raison du vif intérêt suscité, les membres de l’équipe Room2Roam ont animé plus de 30 présentations et ateliers auprès de communautés de chercheurs et de praticiens souhaitant en savoir plus sur l’utilisation des outils. Cela inclut certaines personnes dans le Algonquin to Adirondacks (A2A) Collaborative, un groupe similaire à Y2Y. A2A protège un corridor faunique qui s'étend sur plus de 105 000 kilomètres carrés à travers l'est des États-Unis et le Canada.

Bohrer a entendu un jour quelqu'un de la NASA expliquer que l'on ne peut rien observer partout ou tout observer nulle part. En d’autres termes, la plupart des chercheurs limitent leurs observations à de minuscules régions, tandis que certains efforts à plus grande échelle, comme les satellites, adoptent une vision plus large mais plus grossière de la planète entière. La combinaison des deux échelles pourrait révéler de nouvelles perspectives sur notre monde.

« Nous devons d’une manière ou d’une autre combiner toutes ces observations ponctuelles pour obtenir une image globale », explique Bohrer. « Et sans partage ouvert des données, cela n’arrivera jamais. »