10 juin 2016 Journée Technique Avancées, apports et perspectives de la télédétection pour la caractérisation physique des corridors fluviaux Adaptation du protocole CarHyCE aux grands cours d eau à partir de données LiDAR topo-bathymétrique Thommeret N., Dunesme S., Gob F., Bilodeau C., Tamisier V., Virmoux C., Brunstein D., Kreutzenberger K., Raufaste S., Gilet L.
Le protocole CarHyCE et ses applications Objectifs : - BD qui donne un cadre de référence sur les caractéristiques hydromorphologiques des cours d eau français; - Construction d un indice pour détecter/quantifier une perturbation physique potentielle par rapport à un référentiel statistique (sur la géométrie des lits) Repose sur la description du lit à plein bord et sur les relations de géométries hydrauliques longitudinales Largeur plein bord Profondeur mouilles Le Giffre à Taninges L/p Largeur Largeur plein bord (m) Lit majeur Lit majeur Lit mineur Hauteur max Pente Surface BV (km²)
Un protocole de terrain standardisé Mesures sur la station : Géométrie plein bord Débit Pente Granulométrie Végétation des berges Longueur = 14x Largeur plein bord 15 transects topographiques Données acquises par les agents de l ONEMA
Application du protocole aux grands cours d eau Quelles données? Quelles méthodes? Les principales contraintes des GCE : - Accessibilité/dangerosité - Coût des relevés - La végétation - La profondeur La télédétection Les pistes à explorer Sonar bathymétrique, lidar topographique et bathymétrique, la photogrammétrie (par drone)
Les données LiDAR topo-bathymétrique LiDAR (Light Detection And Ranging) topo-bathymétrique : laser PIR (1064 nm) + laser Vert (532 nm) (Axelsson et al., 2010)
Les données LiDAR topo-bathymétrique Avantages Topographie partie immergée et émergée du lit S affranchir de la végétation sur les berges Profondeur : jusqu à 10 m Forte résolution spatiale (> 20 points/m²) Haute précision altimétrique (cm) Limites Turbidité Etat de surface de l eau Turbulence Allouis et al., 2010 Kinzel et al., 2013 Mandelburger et al., 2015
Nos sites tests et leurs données 1. L Yonne sur le site d arasement du barrage de la Pierre-Glissotte (L : 500 m) Photogrammétrie (photos prises par drone) - 350 points par m² MNE + Profils topo (Station totale) 2. Le Gardon à Cruviers-Lascours (L : 1.5 km) Lidar topographique + bathymétrique (Hawkeye) - 1pt/0.9m² (Bailly et al. 2010) MNT + Profils topo (DGPS) + profils bathy (ADCP) 3. La Bear valley Creek (Idaho USA) (L : 2 km) Lidar topo-bathymétrique (EAARL) (McKean et al., 2009) MNT 1. 2. 3.
Méthode à partir de MNT topo-bathy Objectif : retracer la géométrie du lit et identifier la limite du lit à plein bord Outils existants dans la littérature : ChaMp et River Bathymetry Toolkit (McKeans et al., 2009) mais 1. Annulation de la pente de la vallée sur le MNT 2. Détermination du plein bord 3. Tracé des transects et calcul des variables CarHYCE Z distance
Méthode à partir de MNT topo-bathy 1. Annulation de la pente de la vallée sur le MNT But : soustraire au MNT un plan dont la pente est égale à la pente moyenne du fond du lit Extraction de la ligne de fond du lit Calcul de la pente moyenne du fond Z distance Interpolation du plan Soustraction de la pente MNT - plan fond du lit + 100
Méthode à partir de MNT topo-bathy 2. Détermination du plein bord Hypothèse : une fois la pente de la vallée annulée, on suppose que pour chacune des berges, le niveau plein bord se situe à la même altitude Comment trouver cette altitude? Courbure longitudinale Zevenbergen & Thorne, 1987 (dans le sens de la pente des berges) Z distance On garde les 5% de courbures les plus élevées min max
Méthode à partir de MNT topo-bathy 2. Détermination du plein bord Hypothèse : une fois la pente de la vallée annulée, on suppose que pour chacune des berges, le niveau plein bord se situe à la même altitude Comment trouver cette altitude? RG RD Z Altitude de la berge la plus basse distance On cherche les altitudes minimales par berge des zones de courbures les plus proches de la ligne de fond du lit
Méthode à partir de MNT topo-bathy 3. Tracé des transects et calcul des variables CarHYCE But : réaliser un calcul équivalent au protocole de terrain Par transect : LPB et Pmax LPB 1 x Largeur PB moyenne Altitude Pmax Distance à la berge gauche
Application 1 : l Yonne à la Pierre-Glissotte Référence Altitude Calculé Distance à la berge gauche Comparaison de la largeur PB moyenne, sur 15 transects Référence Calculée 16.06 m 15.49 m
Application 2 : le Gardon à Cruviers-Lascours A partir de la courbure Détection du chenal principal 1 2 Altitude 1 PB terrain Distance PB terrain Altitude 2 Niveau obtenu Distance
Application 2 : le Gardon à Cruviers-Lascours Calage du niveau plein bord à partir de points relevés sur le terrain Niveau obtenu 1 Altitude 1 Distance Niveau obtenu Altitude 2 2 Distance
Application 3 : la Bear valley Creek (Idaho USA) Opérateur 1 Opérateur 2 Opérateur 3 Opérateur 4 Opérateur 5 Comparaison de la largeur PB moyenne, sur 15 transects Opérateur 1 Opérateur 2 Opérateur 3 Opérateur 4 Opérateur 5 Calculée 40.47 m 43.77 m 51.9 m 48.57 m 46.5 m 38.91 m?
Conclusions & Perspectives Sur cas de géométrie simple : Approche automatique possible avec validation par un opérateur Sur cas géométrie du lit compliquée intervention d un opérateur avec deux options : Relevé de points de plein bord sur le terrain au GPS à main Détermination de points de plein bord sur image/mnt avec connaissance du terrain Données LiDAR : permettent de décrire la géométrie du lit Autres volets de CarHyCE : granulométrie, description des berges,?
Eléments logistiques Terrain - relevé du PB : ~ 1 journée de terrain MNT drone : 1 journée de préparation du vol 1 journée pour l acquisition 3 jours pour le traitement et la validation MNT LiDAR: ~400 à 1000 /km de cours d eau Mobilisation : coût incompressible Acquisition : taille de la zone, sinuosité (nombre de retournements), Niveau de traitement demandé
10 juin 2016 Journée Technique Avancées, apports et perspectives de la télédétection pour la caractérisation physique des corridors fluviaux Merci de votre attention