Les Colliers GPS-Argos

Les Colliers GPS­-Argos 

Le système GPS 

Le Global Positioning System (GPS) est un système de localisation par satellite mis au point par le Département de la Défense des Etats-Unis. Les biologistes ont commencé à envisager l’utilisation de ce système pour le suivi d’animaux au début des années 1990, en raison du gain de précision de localisation apporté par rapport aux techniques couramment utilisées, comme le système Argos ou la radiolocalisation VHF (Cupal et al. 1993, Brun et al. 1994, Rodgers & Anson 1994).
Ce système utilise une constellation de 24 satellites actifs placés en orbite haute (un peu plus de 20.000 km). Ces satellites envoient en permanence des signaux qui permettent aux récepteurs GPS de calculer le temps apparent de propagation du signal (pseudorange) depuis le satellite, qui sert de point de référence précis. En utilisant les pseudoranges provenant d’au moins 4 satellites, il est possible de calculer une position en 3 dimensions (3D). Si seulement 3 sont disponibles, l’information du 4e satellite manquant peut être remplacée par une estimation de l’altitude du récepteur (saisie manuellement ou calculée à partir des localisations précédentes), la localisation est alors calculée en 2 dimensions (2D).
La configuration géométrique des satellites, comme pour une triangulation classique, va influer sur la précision de la localisation. La Dilution de Précision (DOP) fournit une mesure de la contribution de la géométrie des satellites à l’incertitude de localisation : une valeur de DOP faible correspond à une géométrie plus favorable des satellites.

Le système Argos 

Mis en service en 1978 par le CNES (Centre National d’Etudes Spatiales), la NASA (National Aeronautics and Space Administration) et la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), Argos est également un système de localisation et de collecte de données par satellite. Les principaux objectifs de ce système sont la surveillance, la protection et l’étude de l’environnement. Ce système permet à la fois de calculer la position d’objets mobiles et de recueillir certaines de leurs mesures transmises au moyen de petits émetteurs radio automatiques.
Le système Argos permet, dans le monde entier, de localiser des stations fixes ou mobiles équipées d’un émetteur compatible (appelées aussi plates formes ou PTT) et de collecter les messages émis par celles-ci. Les informations sont ensuite retransmises par Argos aux utilisateurs et utilisées dans de nombreuses applications comme l’observation des océans, la protection de la faune ou la surveillance des activités de pêche.

 Les colliers de l’étude 

  Pour caractériser l’occupation spatiale et la mobilité des troupeaux, le projet dispose de données de localisation d’individus équipés de balises GPS. Les moyens alloués ont permis le déploiement de 15 colliers GPS-Argos. Ces GPS de nouvelle génération ont une précision de l’ordre de 10 mètres. Ils ont une capacité d’enregistrement de 12.000 à 15.000 points, soit l’équivalent d’une localisation de l’animal toutes les 30 minutes durant 12 mois consécutifs. Ces GPS peuvent être programmés avec des intervalles de temps compris entre 5 min et 6 h. Les 15 colliers destinés à équiper les buffles du W ont été fournis par la firme Lotek Engineering Inc. (Canada) (figure 4). Ils sont de la gamme 4400. Le poids de l’équipement avec système de déclenchement automatique programmable du collier ne dépasse pas 1250 grammes. Les colliers sont équipés d’un émetteur VHF dont les fréquences sont comprises entre 148.500Mhz et 149.500Mhz. Chaque collier est muni d’un système de libération automatique : au terme de l’étude (48 semaines en l’occurrence), le collier tombe automatiquement au sol et peut être récupéré. Le système de libération est également télécommandable pour retrait anticipé en cas de problème. Les GPS sont équipés d’un modem de radio communication UHF pour télécharger les données GPS (à une distance de 1 à 2 Km) et reprogrammer les récepteurs GPS.

Pour faciliter le suivi en temps réel des animaux et le téléchargement des données GPS sur le terrain, une balise Argos émettant à intervalles de 7 jours est associée à chaque collier. Cette balise transmet les 3 à 9 dernières localisations acquises par le GPS, tous les 7 jours.
Chaque collier est en outre équipé des capteurs suivants : • un capteur d’activité bi-directionnel (haut-bas et droite-gauche) permettant une mesure d’activité toutes les 5 minutes. Les données issues de ce capteur sont stockées en mémoire et téléchargeables par le modem radio UHF; • un capteur de température extérieure. Les données issues de ce capteur sont stockées en mémoire et téléchargeables par le modem radio. • un capteur de mortalité permettant de savoir si l’animal est mort par la mise en route automatique d’un signal d’alarme émis par l’émetteur VHF après 24 heures d’inactivité de l’animal.

Déploiement des colliers sur le terrain

  En mars 2007, un comptage aérien de cinq jours à l’échelle du Parc W a permis de localiser les zones de concentration des troupeaux de buffles, et d’asseoir un protocole d’échantillonnage représentatif de la distribution de la population à cette époque précise de l’année. L’effectif des buffles du Parc W est estimé à 3000 têtes, la taille moyenne des groupes à cette saison étant de 25 têtes.

Dans la foulée, une opération de capture et de pose de colliers a été menée par voie aérienne, au moyen d’un hélicoptère, et d’avions légers d’observation mis à disposition par l’armée nigérienne et burkinabé. L’étude n’a délibérément ciblé que des individus adultes, au sein de troupeaux reproducteurs, plus représentatifs des mouvements d’ensemble. Compte tenu des phénomènes attendus de séparation périodique du troupeau en sous-groupes, on a cherché, autant que possible, à équiper deux individus par troupeau, un mâle et une femelle. Du 07 au 13 mars 2007, 17 buffles (9 mâles, 8 femelles) ont été équipés de colliers GPSArgos pour une première session de 11 mois (48 semaines – Session 2007A). Les colliers ont été répartis dans 10 troupeaux distribués dans les zones de concentration du Parc (3 sites répartis sur 10.000 km2 : zone Nord, zone centrale et Point-Triple). On estime que cet échantillon de 10 troupeaux représente un peu moins de 10% du nombre total de troupeaux évoluant dans le parc W à cette période de l’année. Au fil des mois, les composants de plusieurs colliers se sont détériorés : sangle, balise Argos, unité GPS, Modem UHF (cfer Tableau 4 page 18). Ce sont les mâles en particulier qui ont fortement détérioré leurs colliers au cours de la période de rut.

Un renforcement du dispositif de suivi télémétrique de trois des troupeaux a été nécessaire avant le terme de la première session de suivi. En effet, au vu du taux de pertes en matériel, le suivi des déplacements de ces troupeaux par un seul collier au lieu de deux exposait les protocoles associés à une rupture de continuité. Une seconde opération de capture a été effectuée fin 2007 (du 19 novembre au 02 décembre – Session 2007B). Deux buffles ont été immobilisés et équipés dans les troupeaux 1 et 5, ces derniers faisant l’objet de protocoles associés sur deux ans (collectes de bouses, reconstitutions de trajets).

Le dispositif de suivi déployé début 2007 pour 11 mois (session 2007A) sur les zones de concentration des troupeaux en saison sèche a permis d’appréhender la mobilité de plusieurs troupeaux à l’échelle du Parc W. Ce dispositif de suivi régional, bien que nécessaire en première approche, s’est avéré coûteux et peu adapté à la mise en œuvre d’un suivi fin et innovant des déterminants, et à l’exploitation optimale des potentialités des technologies employées. C’est pourquoi le dispositif de suivi 2008 a été recentré sur un nombre plus restreint de troupeaux dans deux sites au lieu de trois (Secteur Nord et Centre). La troisième et dernière opération de capture a été menée du 21 mars au 01 avril 2008 (Session 2008A). Sept buffles (6 femelles, 1 mâle) ont été équipés de colliers GPS-Argos pour une session de 11 mois (48 semaines). Le dispositif de suivi des troupeaux 1 et 5 a été renforcé par la pose de trois colliers. Les quatre autres colliers ont été posés dans le secteur Centre dans trois troupeaux distincts. Dans ce secteur, la rupture de continuité du suivi entre la session 2007A et 2008A ne nous permet pas d’affirmer que des troupeaux de première année ont été rééquipés

Programmation des réceptions GPS 

La très grande qualité des enregistrements GPS qu’il est possible d’acquérir en zone de savane du fait du faible recouvrement ligneux et les récents développements des méthodes d’analyses ouvrent la perspective d’une compréhension fine des déterminants de la mobilité de ces animaux, de l’échelle journalière à l’échelle saisonnière. Pour ce faire, les GPS de la session 2007A ont été programmés pour acquérir des localisations à deux échelles de temps : une localisation toute les 3 heures en continu et une localisation toutes les 5 minutes durant trois jours, à raison d’une fois par mois. Les localisations GPS acquises à intervalles de trois heures durant onze mois fournissent des informations de choix sur le domaine vital des troupeaux, et leurs déplacements saisonniers. Ces informations sont également destinées à être croisées avec des données satellitaires produites par la Nasa ou l’Agence Spatiale Européenne et en libre accès sur Internet, telles que la distribution spatio-temporelle des feux de brousse, de la pluviométrie, ou de la production primaire (repousses herbacées et ligneuses).

Les localisations GPS acquises périodiquement à intervalles de cinq minutes et durant trois jours (du jeudi midi au dimanche midi) permettent d’appréhender plus finement l’activité et le comportement de l’animal, au travers la reconstitution de trajets parcourus. A l’occasion des sessions de suivi 2007B et 2008A, les GPS ont été reprogrammés différemment. Pour la session 2007B, la fréquence d’acquisition des périodes de tracking intensif a été ramenée de 1 point par 5 minutes à 1 point par 10 minutes, et celle des périodes de tracking extensif a été augmentée de 1 point par 3 heures à 1 point par heure. En effet, une analyse préliminaire des donnés acquises durant la session 2007A a montré que les points toutes les cinq minutes sont si fortement corrélés spatialement que l’information supplémentaire qu’ils apportent par rapport à des points toutes les dix minutes est marginale, alors qu’ils nécessitent une consommation double. Par ailleurs, un espacement de 3 h heures entre les points de tracking extensif est apparu un peu trop important pour appréhender finement les règles d’inférence permettant d’interpréter le comportement de déplacement à cette faible fréquence sur la base des résultats obtenus à haute fréquence. Pour la session 2008A, plus courte (8 mois au lieu de 11), la fréquence d’acquisition des périodes de tracking intensif a été maintenue 10 minutes, et celle des périodes de tracking extensif ramenée à un point par ½ heure.

Table des matières

1  Introduction
2  Objectifs
3  Description de l’espèce étudiée
3.1  Taxonomie
3.2  Distribution
3.3  Caractéristiques physiques
3.4  Organisation sociale
3.5  Communication
3.6  Reproduction
3.7  Domaine vital
3.8  Régime alimentaire
3.9  Besoins en eau et en couvert
3.10  Activité
4  Le site d’étude
4.1  Contexte général
4.2  Climat
4.3  Habitat
4.3.1  Géologie
4.3.2  Végétation
4.3.3  Hydrographie
  5.1  Les Colliers GPS-Argos
5.1.1  Le système GPS
5.1.2  Le système Argos
5.1.3  Les colliers de l’étude
5.1.4  Déploiement des colliers sur le terrain
5.1.5  Programmation des réceptions GPS
5.1.6  Programmation des émissions Argos
5.2  Reconstitution de trajets
5.2.1  Protocoles de terrain
5.2.1.1  Déchargements des colliers (modem UHF)
5.2.1.2  Recueil des données de reconstitution
5.2.2  Troupeaux étudiés et durée de l’étude
5.3  Méthodes d’analyse des données
5.3.1  Analyse descriptive
5.3.2  Analyse statistique
5.3.2.1  Les tests statistiques
5.3.2.2  Choix des caractéristiques du modèle
  6.1  Robustesse des résultats
6.1.1  Performance des colliers GPS sur le terrain (taux d’acquisition)
6.1.2  Nombre de trajets reconstitués
6.2  La vitesse, variable du déplacement du buffl
6.2.1  La vitesse au cours d’un trajet
6.2.2  La vitesse au cours de la saison
6.3  L’activité du buffle
6.3.1  Les variables d’activité
6.3.2  Caractérisation des types d’activité
6.3.3  Vitesse et type d’activité
6.3.4  Relation entre la vitesse et le type d’activité
6.4  Les rythmes d’activité
6.4.1  A l’échelle de la saison
6.4.1.1  Proportion du type d’activité
6.4.1.2  Evolution du rythme d’activité au cours des trajets
6.4.2  A l’échelle du trajet
6.4.3  A l’échelle de la journée
6.5  Les facteurs explicatifs des variations de vitesse et donc d’activité
6.5.1  Les facteurs alimentaires
6.5.1.1  L’eau
6.5.1.2  Le disponible alimentaire
•  Effet du recouvrement en herbacées vertes sur la vitesse
•  Effet du recouvrement en herbacées pailles sur la vitesse
6.5.2  Les facteurs de protection
6.5.2.1  La visibilité
6.5.2.2  Le recouvrement ligneux
6.5.2.3  L’ombre
6.5.3  Les facteurs physiques
6.5.3.1  La pluviométrie : diagramme ombrothermique, avec précision des grosses pluies
6.5.3.2  Le passage du feu
6.5.3.3  La topographie
8  Discussion
9  Conclusion
11  Annexes
11.1  Lexique
11.2  Séquence Cybertracker

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