Projets en cours

Signatures Morpho-Sédimentaires des Tresses alpines (SMS-Tresses)

La thèse de Loïs Ribet (équipe HYDRIMZ-STRIM) étudie les signatures morpho-sédimentaires des rivières en tresses alpines pour améliorer le suivi de leur restauration physique. Elle s’inscrit dans le projet SMS-Tresses, financé par l’OFB. Les drones sont mobilisés pour la production de MNS SfM et ces données sont ensuite utilisées pour extraire la granulométrie de surface et les signatures morphologiques de ces rivières.

Contact : lois.ribet[at]inrae.fr / frederic.liebault[at]inrae.fr

Mesure de la contribution des avalanches au bilan de masse des glaciers (MESANGE)

Les avalanches de neige et de glace sont sources d’importants apports de masse pour les glaciers de montagne, mais leur contribution n’a jamais été explicitement prise en compte étant donné la complexité des processus mis en jeu et leur très forte variabilité spatiale. Le projet MESANGE combine les expertises respectives de différents groupes de recherche de l’OSUG (glaciers, avalanches, télédétection) pour quantifier cette contribution à l’échelle de plusieurs dépôts d’avalanches sur glaciers dans des zones climatiques différentes et étendre ces résultats à l’aide d’images satellites radar et optique. Ce travail combine des mesures in situ (hauteur de neige, densité, vitesse de submergence) sur les dépôts, avec de nouvelles technologies de télédétection à haute résolution spatio-temporelle, et comprend notamment l’acquisition d’un LiDAR embarqué sous drone et d’appareils photos time-lapse mutualisés à l’ensemble de la communauté OSUG via la plateforme “Drones-IGE”.
MESANGE est un projet financé par le L’Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG) via le programme LabEx. Il est porté par Marin Kneib, Laurent Arnaud et Patrick Wagnon à l’IGE et a permis le financement du stage de Louise Balmas (04/2024-09/2024) portant sur la comparaison de différentes techniques pour la cartographie de surfaces glaciaires enneigées et la contribution des avalanches au bilan de masse des glaciers.
Ce projet a permis de comparer des scans LiDAR terrestres et drones avec de la photogrammétrie terrestre et par drone sur le cône d’avalanches au pied de la face NNE des Courtes sur le glacier d’Argentière. Ceci a permis de quantifier précisément les incertitudes des différentes méthodes, relatives au scan par LiDAR terrestre. Il en ressort que le LiDAR sous drone est un outil prometteur et permet de réduire considérablement les incertitudes pour la cartographie de surfaces enneigées lisses, raides et ombragées. Ce travail a aussi permis de quantifier pour la première fois la dynamique d’un cône d’avalanche sur glacier, présentant des accumulations de neige de plusieurs dizaines de mètres en l’espace de quelques mois. C’est un travail prometteur sur un aspect du bilan de masse des glaciers jusqu’alors peu étudié, qui fera l’objet d’une publication scientifique en 2025.

Contact : marin.kneib[at] univ-grenoble-alpes.fr

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

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, The Cryosphere).

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

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

Acquisition de données bathymétriques pour les lacs glaciaires

Dans le cadre du Plan d’actions pour la prévention des risques d’origine glaciaire et périglaciaire (PAPROG, DGPR-MTECT) et de plusieurs expertises risques ou ressources en eau / lacs glaciaires (Chamonix-Bossons, Tignes-Rosolin), plusieurs lacs glaciaires ont fait l’objet d’investigations topographiques et, notamment, de mesures bathymétriques afin de déterminer le volume et la morphologie du fond de chacun de ces lacs.
Ces données sont obtenues par l’utilisation sur le terrain d’un drone flottant (modèle Multiboat) de taille l60*L80*h40 cm hors boudins et dont le bruit est inférieur à 60db. Les données sont acquises par sonar actif dont la fréquence est de 200 kHz. Parallèlement à ces mesures, celles des limites du lac sont effectuées soit par la prise de points GPS sur le contour soit par photogrammétrie.
La phase d’acquisition est suivie d’une phase de traitement pour transformer la donnée brute en donnée exploitable dans des systèmes d’information géographiques (SIG). Ces traitements se font sur les logiciels Hydromagic, RTKlib et Arcgis. Suite au traitement, un modèle numérique de terrain (MNT) du fond du lac est obtenu et permet d’avoir les caractéristiques principales du lac (profondeur moyenne, profondeur maximale, volume).
Ces données servent à alimenter la connaissance des lacs glaciaires et, particulièrement, la relation entre leur taille et leur volume. Ces informations sont cruciales dans une perspective d’étude du risque lié aux vidanges brutales de ces lacs. Les données de volumes permettent de réaliser des modélisations d’écoulement et de propagation de laves torrentielles. Par la répétition des acquisitions sur un nombre important de lacs, un ratio peut être établi entre la surface et le volume.

Contact : mylene.bonefoy [at] inrae.fr, emmanuel.thibert [at] inrae.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 2025.

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