Acquisition automatique de photographies numériques pour le suivi de petits glaciers polaires (Svalbard)

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Acquisition automatique de photographies numériques pour le suivi de petits glaciers polaires (Svalbard)

Message  Madeleine GRISELIN le Ven 12 Avr - 16:11

Jean-Michel Friedt1, Eric Bernard2, Mélanie Quenet3, Florian Tolle2, Christelle Marlin3, Albane Saintenoy3, Madeleine Griselin2
1 UMR FEMTO-ST 6174, Besançon, 2 UMR 6049 ThéMA, Besançon, 3 UMR 8148 IDES, Orsay

Ce programme constitue une partie de l'opération 2 du projet de recherche sur 4 ans (2011-2014) du GDR 3062 Mutations polaires (sur le GDR en général, voir la fin de ce "post").
L'environnement d'un glacier polaire rend son suivi en continu par un observateur humain délicat et gourmand en temps lorsque la résolution temporelle est inférieure à la journée. Pour palier ces contraintes et permettre une acquisition de 3 photographies par jour depuis 12 sites autour du bassin du glacier Austre Lovénbreen (Svalbard), nous avons mis en œuvre un réseau de caméras numériques haute résolution (10 Mpixels) programmées pour prendre trois images chaque jour, à heures fixes, été comme hiver.

La base de données acquise depuis 2007 – plusieurs dizaines de GB de photographies au format numérique – fournit une masse d'informations difficile à exploiter automatiquement mais excessivement riche, qu'il s'agisse des conditions météorologiques locales au niveau du glacier (en complément des acquisition scalaires par les stations météorologiques distribuées sur le glacier), de l'évolution des bédières et des flux d'eau sur le glacier, ou la couverture neigeuse.

Ce dernier point a donné lieu à une exploitation manuelle pour identifier la fraction du glacier couverte
de neige et, basé sur un modèle degrés-jours, estimer le débit d'eau de fonte issu du glacier. L'analyse quantitative des images en vue oblique s'avère particulièrement délicate et a nécessité un traitement spécifique pour une correction géométrique vers une vue azimutale permettant la comparaison avec les images aériennes ou satellitaires. Pour ce faire, un maillage fin de points de contrôle au sol sous forme d'une centaine de drapeaux géoréférencés a permis d'associer à chaque pixel de l'image une position géographique (latitude/longitude) et, combiné au modèle numérique de terrain, une altitude et un drapage permettant une comparaison entre modèle et prises de vues.

Une autre application de ce jeu de données a consisté en la mesure de débit d'eau dans une rivière, exutoire des eaux de fonte du glacier. Après un calibrage de la relation entre niveau d'eau observé en divers points caractéristiques de la photographie de l'exutoire et sonde de pression (résolution horaire), la chronologie des débits a pu être reconstruite avec une résolution journalière malgré le dysfonctionnement de la sonde de pression suite à l'ensablement et le gel. Cette méthode de traitement s'avère donc particulièrement adaptée aux environnements sévères de l'Arctique, sans prétendre néanmoins remplacer les méthodes classiques de mesures qui répondent à des exigences de résolution et conditions de mesures inaccessibles par la photographie (par exemple niveau d'eau sous le point le plus bas visible).

E. Bernard, J.-M Friedt, F. Tolle, M. Griselin, G. Martin, D. Laffly, C. Marlin, Monitoring seasonal snow dynamics using ground based high resolution photography (Austre Lovénbreen, Svalbard, 79°N), ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing [/i]75, January 2013, pp. 92–100

Ce travail est soutenu par :
• deux ANR successives Hydro-Loven-FLOWS (2006-2010) puis Cryo-Sensors (2010-2014) co-dirigées par M. Griselin et Ch. Marlin
• deux programmes IPEV successifs (n° 304 dirigé par M. Griselin puis n°1111 dirigé par Ch. Marlin
• une ANR jeune chercheur PRISM (2012-2015) dirigée par F. Tolle
• la région Franche-Comté.

Tous les chercheurs cités sont membres du GDR 3062 Mutations polaires
Les recherches sur les régions arctiques et sub-arctiques ont été, dès le début des années 80, regroupées au sein de plusieurs structures fédératives successives. Aujourd’hui, c’est le GDR 3062 "Mutations polaires : sociétés et environnement" qui assure cette fonction http://thema.univ-fcomte.fr/gdr3062/
Créé le 1er janvier 2007, il relève des sections 39, 31 et 38 du CNRS. Le GDR « Mutations polaires » est aujourd’hui composé d’environ 60 chercheurs appartenant à l’InSHS, à l’INEE et à l’INSU. Son programme repose sur principalement deux opérations : les sciences sociales (programme « Avativut » : « ce qui nous environne ») et les sciences environnementales (effets actuels du changement climatique). Les thématiques abordées par les chercheurs du GDR « Mutations polaires » peuvent être regroupées au sein des quatre groupes thématiques du Forum de Prospective suivants : permafrost ; biodiversité, écosystèmes ; climat, atmosphère, glace, océan ; Sociétés arctiques et systèmes de connaissance.
En 2011, le GDR « Mutations polaires » a organisé, à Paris au siège du CNRS, la première « Conférence internationale Mondes polaires : Sciences environnementales et sciences sociales pour comprendre les changements observés ».
http://thema.univ-fcomte.fr/polarworlds-2011/index.html
La seconde conférence internationale Mondes polaires est programmée pour 2015.


Madeleine GRISELIN

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Date d'inscription : 08/04/2013

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