Traitement d`image et morphologie fluviale d`un torrent en tresse : Le
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Traitement d`image et morphologie fluviale d`un torrent en tresse : Le
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 INTRODUCTION OBJECTIFS B B 24 juin 2006 22 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 OBJECTIFS Image Numérique de qualité courante Discrimination des différentes zones du lit d’un cours d’eau Etude de la variabilité d’un cours d’eau dans le temps INTRODUCTION PROPOSITION D’UNE METHODE Domaine d’étude Transfert du stock alluvial (transport solide) 3 SOMMAIRE I- Description du site étudié II- Méthode du traitement d’images et Limites III- Un exemple d’application IV- Conclusion et perspectives 4 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 www.pour-les-vacances.com 5 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, 1993. 6 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 SOMMAIRE I- Description du site étudié II- Méthode du traitement d’images et Limites III- Un exemple d’application IV- Conclusion et perspectives 8 Protocole 1. Sélection des images (Qualité et prise de vue) II- METHODE Données « utilisables » 2. Orthorectification Géoréférencement Images de même Géométrie (Superposition) 3. Classification des zones Images comparables entre elles 9 II- METHODE 1. Sélection des images Contraste + - Point de vue Photos : A. LETREGUILLY, B. BOUDEVILLAIN. + Image idéale 10 2. Orthorectification et Géoréférencement 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 2. Orthorectification et Géoréférencement 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 II- METHODE 2. Orthorectification et Géoréférencement Image brute y Image du 02/07/2007 à 11h30 Photo : F. MACIAN Image orthorectifiée et géoréférencée 13 x Superposition des images II- METHODE et LIMITES Erreur de décalage (environ 10m) = Choix des points d’amer + Modèle d’orthorectification + Qualité du géoréférencement Étude des grandes variabilités (>10m) Image A du 10/08/2007 : J.P. BOUILLIN. Image B du 04/09/2003 : A. LETREGUILLY 14 II- METHODE 3. Classification 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 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 II- METHODE 3. Classification Image orthorectifiée et géoréférencée Image du 02/07/2007 à 11h30 Photo : F. MACIAN Image classifiée 17 3. Classification II- METHODE Choix du nombre de classes Possibilité de créer un masque pour cibler la zone d’intérêt 18 3. Classification II- METHODE et LIMITES Artéfact de la classification : différence de luminosité sur la zone photo : F. MACIAN 19 SOMMAIRE I- Description du site étudié II- Méthode du traitement d’images et Limites III- Un exemple d’application IV- Conclusion et perspectives 20 Morphologie fluviale III- EXEMPLE D’APPLICATION Etude de la variabilité du cours d’eau par : - Analyse temporelle - Transects 4 septembre 2003 2 juillet 2007 21 Analyse temporelle III- EXEMPLE D’APPLICATION 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 Transects III- EXEMPLE D’APPLICATION 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 23 Distance SOMMAIRE I- Description du site étudié II- Méthode du traitement d’images et Limites III- Un exemple d’application IV- Conclusion et perspectives 24 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 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 REMERCIEMENTS Général : Philippe BELLEUDY Méthode d’orthorectification : Alexandre HAUET Méthode de classification : 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 : http://ltheln21.hmg.inpg.fr/LTHE/spip.php?rubrique142 Collecte de nouvelles images du torrent de St Pierre au pré de Mme Carle sur le site internet : http://www.lthe.hmg.inpg.fr/~belleudy/reportage/PredeMadameCarle/ 27 Merci pour votre attention 28