Suivi morphodynamique d’une annexe · Traitement Photogrammétrie et lasergrammétrie N Tronçon...
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10 juin 2016
Suivi morphodynamique d’une annexe hydraulique rhénane restaurée par
combinaison de méthodes d’imagerie terrestres
Journée Technique
Avancées, apports et perspectives de la télédétection
pour la caractérisation physique des corridors fluviaux
Mathieu KOEHL David ESCHBACH, Pierre GRUSSENMEYER, Samuel GUILLEMIN, Etienne SUPPER, Julie ROY, Laurent SCHMITT
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Contexte
• L’île du Rohrschollen • Le projet de restauration : Enjeux - Objectifs • Le suivi scientifique : Enjeux - Objectifs
Méthodes d’imageries terrestres • Lasergrammétrie • Photogrammétrie
Résultats
• Exemple d’évolution • Budget sédimentaire
Sommaire
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Titre journée - Arial - corps 14 3 1949
1828
1838
1872
L’île du Rohrschollen Évolution historique
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Projet : LIFE +
Gestionnaire : Ville de
Strasbourg
Objectifs : Restaurer la dynamique des habitats alluviaux en réalimentant l’anastomose du Bauerngrundwasser par un ouvrage hydraulique et un nouveau chenal de connexion amont. Recréer des submersions écologiques dynamiques avec des débits pouvant atteindre 80 m3/s).
Le projet de restauration
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• Comparaison pré- et post-restauration • Évaluer les effets des submersions dynamiques :
- variations hydrauliques et hydrogéologiques - évolutions morphodynamiques - évolutions écologiques
• Évaluer l’efficacité et la durabilité de la restauration • Proposer des indicateurs pour un suivi à moyen/long terme
Objectifs Le suivi scientifique
Paramètres de suivi
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Collaboration LIVE – INSA • Suivre les évolutions latérales et verticales à l’échelle de manière fine sur 3 tronçons
morphologiquement actifs • Estimer précisément les volumes de sédiments déplacés entre chaque crue (budgets
sédimentaires à différentes échelles spatiales)
Objectifs
Le suivi par imageries terrestres et topographie
Objectifs et méthodes mises en œuvre
Méthodes Lasergrammétrie Photogrammétrie [Tachéométrie]
Objectifs spécifiques Modélisation 3D de la morphologie initiale (pré-crue)
Modélisation 3D diachronique (post-crues)
Compléter les deux premières méthodes par des levés topographiques et bathymétriques
Avantages Précision (1 cm) Modèle de référence
Précision (4-6 cm) Acquisition rapide
Levés complets du chenal
Inconvénients Pas d’information bathymétrique Acquisition par spécialistes
Pas d’information bathymétrique Acquisition simplifiée
Résolution (par profils)
Échelles 3 tronçons 3 tronçons Chenal entier
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Lasergrammétrie
Instrument : Scanner terrestre FARO Focus 3D X360
Géoréférencement : sphères positionnées par GPS /
tachéométrie
Acquisition : • Une station tous les 30 m • 10 stations par tronçon • XYZ • Résolution : 0.5 cm à 10 m • 360°en 30 min. (avec images) • 70 millions de points / station
Traitement : • Géoréférencement des nuages • Consolidation • Segmentation et suppression de
la végétation
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Photogrammétrie
Mise en place : • Utilisation de cibles codées • Géoréférencement des cibles (tachéom.)
Campagnes de photogrammétrie : • Appareil Canon EOS 5D 22 Mpix • Prises de vue perpendiculaires aux berges + convergentes • Recouvrement > 60%
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Traitement
Photogrammétrie et lasergrammétrie
N
Tronçon B, juillet 2014
Génération de nuages de points : • Agisoft Photoscan • Traitements chronophages
• Traitements des nuages brutes « photo » et « laser »
• Nettoyage : végétation, embâcles, bruit
Amélioration de la technique de levé : • Espacement des prises de vue • Densité de cibles pour reconnaissance automatique
(tronçon C)
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Février 2014 Mars 2015
2 levés complets du chenal • fév. 2014 et mars 2015 • 1 profil tous les 20 m
Information bathymétrique
Tachéométrie Comparaison diachronique
Tronçon 2
Tronçon 1
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Chaîne de traitement : (comparaison nuage-nuage) • Création d’une grille à l’intersection des 2 nuages • Détermination des ΔZ entre les deux nuages pour
chaque carré de la grille • Calcul du volume élémentaire pour chaque carré
de la grille • Somme des volumes élémentaires
Budget sédimentaire Script MatLab
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9/6/15 19/6/15
60 m3/s
(48h)
60 m3/s
10/2/13
Tests
35/75/65 m3/s
(~ 3 x 1h)
Exemple
Évolution morphologique
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Élargissement du chenal
(jusqu’à 4 m / berges)
Largeur initiale
4,5 m
19/6/15
10/2/13
Exemple
Importante évolution latérale
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Dépôt (+) Érosion (-) 0 m3 - 50 m3
22 23 24 25 26 27
22 23 24 25 26 27 22 23 24 25 26 27
Rive concave
Résultat
Évolution du tronçon B
fév. 2014 juil. 2014
juil. 2014 fév. 2015
fév. 2015 juin 2015
35 m3/s 1h
75 m3/s 1h
65 m3/s 48h
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35
34
36 37
Tron
çon
A
Tron
çon
B
Tron
çon
C
Distance à l’extrémité aval du tronçon protégé du chenal artificiel (m)
Volu
me
cum
ulé
de s
édim
ents
é
rodé
s et
dép
osés
(m3 )
Tronçon C
fév. 2014 – mars 2015
Tronçon A
7 8 9
10
11
Résultat
Comparaison globale
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Sections élémentaires
Éros
ion
(-) /
Dépô
t (+)
(m
3 )
0 m3
- 150 m3
-50 m3
Tronçon A
Résultat
Comparaison par type de berge
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Intérêt pour le topographe : • Adaptation de méthodes connues dans le milieu complexe des forêts alluviales, en combinant différentes
méthodes • Mise en place et amélioration du protocole de levé : photogrammétrie terrestre améliorée à partir de
tests lasergrammétriques • Traitement et exploitation des données :
o génération de modèles 3D o répétabilité des processus
• Transfert de technologie
Intérêt pour les suivis hydromorphologiques : • Analyser les évolutions morphologiques à différentes échelles spatiales (transects – tronçons – chenal
entier) et temporelles (une ou plusieurs crues) • Quantifier l’intensité des processus d’érosion et de dépôt (budgets sédimentaires) • Déterminer le type d’évolution morphologique : latérale et/ou verticale • Coupler les résultats avec d’autres jeux de données : hydrologie/hydraulique, transport solide, thermie de
l’eau, hydrogéologie, hydro-écologie…
Perspectives : • Nouvelles méthodes :
o IR thermique couplé à une modélisation des échanges nappe-rivière o Lidar bathymétrique
• Nouveaux vecteurs o Drone o Canne
Conclusion et perspectives
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http://www.rn-rohrschollen.strasbourg.eu/
Merci pour votre attention !
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