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MNT à très haute résolution spatiale pour la représentation 3D de ravines d'érosion en montagne
Le suivi et la compréhension de la dynamique spatio-temporelle de l'érosion par ravinement en zones de Badlands ont besoin de méthodes de caractérisation détaillée, rapide et facilement reproductibles de ces phénomènes et de leurs manifestations sur le terrain. Nous avons testé deux approches d'observation spatiales afin de répondre à ces besoins : une approche aérienne (stéréophotogrammétrie d'images drone), et une approche terrestre (LiDAR terrestre). Pour l'approche aérienne, une combinaison adéquate de la préparation de terrain, la compensation des erreurs systématiques issues de l'acquisition d'images et la stratégie de corrélation d'image, nous a permis d'obtenir une précision, un détail et une cohérence hydrographique des MNT drone à la limite de la donnée (résolution d'image originale au sol autour de 3 cm). Par rapport à l'approche terrestre, l'analyse du bruit de la mesure LiDAR sur tôles avec des formes géométriques connues nous montre une dispersion autour de 1 cm pour une distance de mesure de 30 m. L'application d'une moyenne simple à un pas régulier d'un centimètre permet de réduire le bruit et aussi de récréer les formes de plus de 3 cm. Le rapport " avantages-contraintes " entre ces deux approches nous montre que l'approche aérienne produit des MNT avec une étendue et une continuité importante, tandis que l'approche terrestre produit des MNT plus précis et détaillé. Les résultats révèlent l'énorme potentiel du vecteur drone pour le développement des MNT peu coûteux. D'autre part, le LiDAR terrestre se révèle comme un système de lever de terrain permettant une rapidité et une répétitivité de mesure, ainsi qu'un niveau de détail intéressant.

2009-12-17
Sciences de la terre et génie de l'environnement
AgroParisTech
drones – stéréophotogrammétrie – MNT – érosion par ravinement – LiDAR – Badlands
Very high spatial resolution DTM in gullies 3D representation in mountain areas
Assessment and comprehension of gully erosion dynamics at their temporal and spatial scale in Badlands (marl's geology, south of French Alps need fast and easy reproductible methods of characterization of these phenomena. We tested two approaches of spatial observation in order to accomplish this goal: an aerial approach by stereophotogrammetry from unmanned aerial vehicle (drone) images, and a terrestrial approach by ground laser scanner. For the aerial approach an adequate combination of ground preparation, systematic errors compensation (resulting from image acquisition) and an image matching strategy enabled us to obtain a drone DTM with resolution, accuracy, and hydrologic coherence within the limit of the data (average image ground resolution 3 cm). In regard to the terrestrial approach, results of LiDAR measurement test on different geometric surfaces show that the noise is of 1 cm from a measure distance of 30 m. The application of a simple average filter in a regular grid of 1 cm makes it possible to reduce the noise and also to recreate geometric forms of more than 3 cm large. The "advantage-constraints" ratio between these two approaches shows us that the aerial approach produces DTM with better extent and continuity, while the terrestrial approach produces more precise and detailed DTM. These results reveal the enormous potential of drone images for the development of inexpensive DTM. In addition, ground LiDAR arises as an interesting topographic surveying system for the monitoring of elementary processes of gully erosion, allowing for very detailed measurements in space and time.
UAV – stereophotogrammetry – DTM – gully erosion – LiDAR – Badlands
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