Traitement d image et morphologie fluviale d un torrent en tresse : Le Torrent de St Pierre au pré de Madame Carle (Hautes-Alpes (05), France)

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1 Traitement d image et morphologie fluviale d un torrent en tresse : Le Torrent de St Pierre au pré de Madame Carle (Hautes-Alpes (05), France) Présenté par Fabien HUGUE Maitre de Stage : Philippe BELLEUDY 1

2 INTRODUCTION OBJECTIFS B B 24 juin septembre 2006 Peut-on utiliser ces images pour étudier l évolution du cours du torrent dans le temps par analyse diachronique? Photos : A.M. BOULLIER; P. BELLEUDY 2

3 OBJECTIFS INTRODUCTION Image Numérique de qualité courante Discrimination des différentes zones du lit d un cours d eau PROPOSITION D UNE METHODE Etude de la variabilité d un cours d eau dans le temps Domaine d éd étude Transfert du stock alluvial (transport solide) 3

4 SOMMAIRE I- Description du site étudié II- Méthode du traitement d images et Limites III- Un exemple d application IV- Conclusion et perspectives 4

5 Localisation I- DESCRIPTION DU SITE ETUDIE Nord du département des Hautes-Alpes (France) Massif des Ecrins (Barre des Ecrins 4100m) Confluence des Glaciers Blanc et Noir Tiré de Wikipédia.org et du site internet 5

6 Description du torrent I- DESCRIPTION DU SITE ETUDIE Pré de Mme Carle = vallée glaciaire comblée Plaine alluviale composée de galets, sable et farine glaciaire Torrent de St Pierre = Torrent du glacier Blanc (eau) + Torrent du glacier Noir (matériaux) (+ Torrent du glacier de la Momie) Grande variabilité journalière Source : Tiré d une photographie aérienne de l Institut de Géographie Alpine IGA,

7 Variabilité I- DESCRIPTION DU SITE ETUDIE Evolution rapide du cours du torrent Analyse diachronique sur images numérique = échelle de temps courte Photos : P. BELLEUDY 7

8 SOMMAIRE I- Description du site étudié II- Méthode du traitement d images et Limites III- Un exemple d application IV- Conclusion et perspectives 8

9 Protocole II- METHODE 1. Sélection des images (Qualité et prise de vue) Données «utilisables» 2. Orthorectification Géoréférencement Images de même Géométrie (Superposition) 3. Classification des zones Images comparables entre elles 9

10 1. Sélection S des images II- METHODE - Contraste + - Photos : A. LETREGUILLY, B. BOUDEVILLAIN. Point de vue + Image idéale 10

11 2. Orthorectification et GéorG oréférencementrencement II- METHODE Objectif : représenter les images dans la même géométrie Superposition des images entres elles Facilite l analyse diachronique Orthorectification : correction des déformations de la photographie liées à la projection de l axe optique (distorsion) Géoréférencement : Représentation de l image dans un système géographique Image redressée semblable à une image aérienne 11

12 2. Orthorectification et GéorG oréférencementrencement II- METHODE 1. Choix des points d amer (PA) sur l image de base : points d une image qui restent fixes au cours du temps. 2. Trouver les coord. terrestres des PA (a partir d une image aérienne) 3. Faire correspondre les PA en coord. pixel avec les PA en coord. terrain (m). 12

13 2. Orthorectification et GéorG oréférencementrencement II- METHODE Image brute y Image du 02/07/2007 à 11h30 Photo : F. MACIAN Image orthorectifiée et géoréférencée 13 x

14 Superposition des images II- METHODE et LIMITES Erreur de décalage (environ 10m) = Choix des points d amer + Modèle d orthorectification + Qualité du géoréférencement Image A du 10/08/2007 : J.P. BOUILLIN. Image B du 04/09/2003 : A. LETREGUILLY Étude des grandes variabilités (>10m) 14

15 3. Classification II- METHODE Objectif : comparer les images entre elles Classification des zones du lit du torrent Facilite l analyse diachronique Classification : - Simplification de l image par attribution de couleurs artificielles (image standard) - Correspondance entre classes d information (catégorie d intérêt) et classes spectrales (groupes de pixels de même intensité) - Classification supervisée recommandée 15

16 3. Classification II- METHODE Méthode de classification dite «supervisée» a. Image orthorectifiée géoréférencée b. Sélection des zones d entraînement c. Algorithme de classification d. Image classifiée 16

17 3. Classification II- METHODE Image orthorectifiée et géoréférencée Image du 02/07/2007 à 11h30 Photo : F. MACIAN Image classifiée 17

18 3. Classification II- METHODE Choix du nombre de classes Possibilité de créer un masque pour cibler la zone d intérêt 18

19 3. Classification II- METHODE et LIMITES Artéfact de la classification : différence de luminosité sur la zone photo : F. MACIAN 19

20 SOMMAIRE I- Description du site étudié II- Méthode du traitement d images et Limites III- Un exemple d application IV- Conclusion et perspectives 20

21 Morphologie fluviale III- EXEMPLE D APPLICATION Etude de la variabilité du cours d eau par : - Analyse temporelle - Transects 4 septembre juillet

22 Analyse temporelle III- EXEMPLE D APPLICATIOND Détection des changements significatifs entre deux ou plusieurs images prises à des dates différentes Perspective : créer des cartes d évolution par soustraction normalisée (analyse temporelle). 22

23 Transects III- EXEMPLE D APPLICATIOND Transect perpendiculaire à la variation Représentation d une coupe donnant un graphe des classes en fonction de la distance entre deux points Eau Grève Classes Banc végétalisé Berge Distance 23

24 SOMMAIRE I- Description du site étudié II- Méthode du traitement d images et Limites III- Un exemple d application IV- Conclusion et perspectives 24

25 IV- CONCLUSION Méthode permettant une analyse diachronique entre des images. Nécessité de procéder à un traitement d image Comparaison d images semblables (forme). Problèmes de superposition liés à la méthode. Méthode utile pour analyser les grandes variations des cours d eau. 25

26 IV- PERSPECTIVES 1. Amélioration de la méthode Connaître la position géographique réelle de chaque point d amer (par GPS ou théodolites sur le terrain). Tester d autre logiciels pour l orthorectification. Collecter des photos. 2. Utilisation de la méthode Etudier la variabilité pour mieux comprendre le transfert du stock alluvial. - Evolution des bancs - Echelles de temps - Hydrologie 26

27 REMERCIEMENTS Général : Méthode d orthorectification : Méthode de classification : Philippe BELLEUDY Alexandre HAUET Ghislain PICARD Erwan PATHIER Merci aux photographes amateurs N hésitez pas à nous envoyer vos photos du torrent de St Pierre au pré de Mme Carle. Pour plus d information : Site web : Collecte de nouvelles images du torrent de St Pierre au pré de Mme Carle sur le site internet : 27

28 Merci pour votre attention 28