Projets en cours

Imagerie haute résolution pour l’hydromorphologie alpine

Mesure granulométrique sur rivière en tresse ©INRAE

La thèse de Cécile D’Almeida (INRAE UR ETNA) intitulée « imagerie haute résolution pour l’hydromorphologie alpine », dans le cadre du projet IMACODE, étudie la dynamique morpho-sédimentaire des rivières en tresse. Les drones sont des outils supplémentaires au protocole de terrain CarHyCE. Le Phantom 4 RTK est utilisé pour la production de MNS Sfm et le DJI Mavic 2 pour la granulométie de surface.

Contact : cecile.dalmeida [at] inrae.fr

Réalisation de modèles numériques de terrain (MNT) sur les glaciers alpins au moyen de drones

Ortho-image et MNT réalisées à partir des vols drone du 5
Septembre 2018. Les points correspondent aux positions des balises
d’ablation implantées sur le glacier dans le cadre de l’ANR SAUSSURE
en 2016, 2017 et 2018 (d’après Vincent et al., 2020, soumis à TC)

La première application concrète des drones à l’IGE a consisté à réaliser un suivi de la partie basse du glacier d’Argentière afin de réaliser régulièrement des MNT et des ortho-images par photogramétrie aérienne, dans le cadre des programmes SNO GLACIOCLIM et ANR SAUSSURE. Cinq campagnes de survol ont eu lieu entre Septembre 2018 et Septembre 2020. Ces mesures permettent de quantifier la diminution régulière d’altitude du Glacier, mais également de déterminer les vitesses d’écoulement horizontales à partir d’un certain nombre de points caractéristiques (Vincent et al., 2020, soumis à The Cryosphere).

Photos des campagnes de mesures : a) Portage du drone E-bee+ sur le glacier d’Argentières. b) Lancer du drone E-bee+ sur le glacier d’Argentières. c) Le drone E-bee+ et sa station. d) Le drone Phantom 4 RTK au décollage. e) Atterrissage du Phantom 4 RTK devant le glacier du Tour. f) Relevé au DGPS d’une cible servant de point de contrôle au sol, devant le front du glacier du Tour.

La zone cartographiée, de l’ordre de 1 km², a nécessité à chaque fois plusieurs vols automatiques de drone, selon des plans de vol pré-établis. La plupart des mesures ont été réalisées avec le drone E-Bee+, mais des tests ont également été conduits avec le Phantom4 RTK qui offre l’avantage de nécessiter moins de points de contrôle au sol. Ces points sont des cibles peintes sur des rochers ou des cibles en tissus dont la position exacte est mesurée chaque jour de vol par GPS différentiel.

Contact : bruno.jourdain [at] univ-grenoble-alpes.fr, laurent.arnaud [at] univ-grenoble-alpes.fr

Orthophoto réalisée en aval de la langue du glacier du Tour à partir de 3 vols du drone Phantom4 RTK le 18 Septembre 2020

Par ailleurs, afin d’améliorer la paramétrisation du relief sous-glaciaire dans les modèles d’écoulement, des mesures ont également été réalisées, en Septembre 2020, dans une zone de dalles fraichement mise à jour par le retrait glaciaire en aval du glacier du Tour.

Contact : adrien.gilbert [at] univ-grenoble-alpes.fr, bruno.jourdain [at] univ-grenoble-alpes.fr

Calcul de volumes de dépôts d’avalanches

Dans le cadre d’une convention dite avalanche entre l’UR ETNA (INRAE) et la DGPR (Ministère de l’écologie), les drones sont utilisés pour des calculs de volumes de dépôts d’avalanches. L’objectif est d’améliorer la connaissance et l’observation de ces dépôts (mesures, comparaisons aux estimations expertes, granulométrie, etc…). Ces données ont également servi à valider des observations satellitaires de détection par radar (Sentinel), projet porté par Météo-France (Centre d’étude de la Neige), et à prendre des mesures pour une thèse sur les dépôts d’avalanches (Hyppolyte Kern, UR ETNA – CNRS).

Contacts : michael.deschatres [at] inrae.fr, nicolas.eckert [at] inrae.fr

Mesures de la température de surface du manteau neigeux

Dans le cadre des projets CNES-Trishna et Région-SENSASS, nous sommes en train de mettre au point un système d’imagerie infra-rouge embarqué sur drone. Pour l’instant le vecteur choisi est le Matrice 600 PRO, il permettra l’emport de la caméra montée sur une nacelle gyrostabilisée et un système de positionnement par GPS différentiel, afin de réaliser des cartographies haute résolution de la température de surface. La première phase d’optimisation / calibration du capteur (camera infra-rouge FLIR Tau2 non refroidie) est en cours de réalisation (stages de M2R d Alvaro Robledano-perez en 2020 et Marine Poizat prévu en 2021). En parallèle, après l’intégration du capteur sur le drone, les essais en vol ont débuté avec une première reconstruction SfM sous Metashape à partir d’images infra-rouge géoréférencées par dGPS. Cette approche permet d’obtenir le MNT et les températures avec un seul vol drone (cf reconstruction ci-dessous dans une zone agricole). Travailler avec ce protocole sur des zones enneigées à faibles contraste sera bien plus complexe. C’est pourquoi sur la neige il est prévu de travailler en deux temps, un vol pour l’obtention du MNT (ou utilisation de MNT sol nu existant) et un vol pour la mesure de température.

Contact : laurent.arnaud [at] univ-grenoble-alpes.fr, ghislain.picard [at] univ-grenoble-alpes.fr

Profil verticaux de d’espèces réactives par absorption par LP-DOAS

Dans le cadre d’un stage de M2R financé par le chantier drone et du projet LEFE CHAT « REACT » (The chemistry of high REACTive species and their role on the oxidative capacity at Polar Regions) qui vise à mettre au point un instrument basé sur la mesure LD-DOAS (Long-Path Differential Optical Absorption Spectroscopy) en utilisant un laser femtoseconde pour la mesure des espèces réactives (IO, BrO et NO2). Ces espèces sont importantes pour une caractérisation de la capacité oxydante de l’atmosphère, et peuvent jouer un rôle clés en Antarctique. Des mesures satellites montrent la distribution de IO et BrO sur le continent antarctique, avec IO visible aussi à l’intérieur du continent, alors que BrO semblerait plus en lien avec la présence de glace de mer. Toutefois, les mesures satellites ne donnent pas comme information la hauteur à laquelle ces molécules ont été observées.

Nous allons développer un système permettant de faire des profiles verticaux en gardant l’instrument au sol et en déplaçant grâce au drone (M600 PRO ou IT-180) le rétro-réflecteur, qui renvoie la lumière vers l’instrument pour son analyse spectrale.

Contact : roberto.grilli [at] cnrs.fr, laurent.arnaud [at] univ-grenoble-alpes.fr

Qualification et validation des techniques SfM par drone

L’UR ETNA dans le projet d’étude des dépôts d’avalanches étudie la qualité en précision et résolution des images prises par les drones de l’atelier afin de valider les résultats de terrain (Pech Sylvain, Deschâtres Michaël). Des tests ont été effectués sur des terrains plats et sur des pentes avec l’IGE : Arnaud Laurent et Jourdain Bruno ont pris des données sur glaciers, et la société Escadrone qui nous conseille.

Contacts : michael.deschatres [at] inrae.fr

Albedo spectral de la neige

A partir d’un instrument développé par notre groupe pour la mesure automatique de l’albédo spectral (Solalb24), nous sommes en train de miniaturiser le système afin de pouvoir l’embarquer sur le Matrice 600. Un prototype devrait être opérationnel pour des premiers tests début 2021.