Épaisseur d'eau minimale mesurable en rivière sur fronts d'ondes lidar simulés - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection Année : 2007

Épaisseur d'eau minimale mesurable en rivière sur fronts d'ondes lidar simulés

Résumé

Bathymetry on continental hydrographic networks is up to now limited to small areas. This hampers exhaustive hydrological or ecological studies on hydrographic networks at management scales. To enlarge rivers bathymetry surveys, bathymetric, i.e. green LiDAR appears as an interesting tool. But if this technique has been widely used for coastal surveys, very few studies focus on water depth measurement quality and limits, in particular for rivers. We aimed here to assess the utility of LiDAR for bathymetry on rivers, in particular the minimum water depth H inf we can theoretically measure with LiDAR, depending on LiDAR system and surface water characteristics. To do so, we developed a model depending on LiDAR parameters and introducing specificities for rivers (roughness and longitudinal slope for water surface). Then, we assessed from a set of simulated full waveforms the inferior limit H inf. In case of mean rough and no longitudinal slope for water surface, a minimum water depth of H inf = 0.41 m has been found with the 95 % confidence interval [0.31, 0.45]. Some additional tests using different rugosity values show that a lowly significant rugosity optimum exists. These first results have to be experimentally validated then it could be extended to study the minimum water depth or depth measure quality sensitivities to LiDAR system and water surface parameters.
La connaissance de la bathymétrie et de la topographie des surfaces continentales immergées est limitée par les techniques actuelles en terme de couverture spatiale, pour des problèmes d'accessibilité et de plage de mesures. Ces limites ont des conséquences directes sur les possibilités d'études hydrauliques et écologiques aux échelles de gestion des eaux continentales. Pour cartographier la bathymétrie sur de grands linéaires de rivières, le LiDAR 1 Bathymétrique peut apparaître une technique de télédétection prometteuse. Cependant, s'il existe des références sur la précision et les limites des mesures par cette technique dans le cadre des zones littorales, peu de références existent sur les eaux continentales. Afin de juger de l'utilité du LiDAR bathymétrique sur rivière, cette étude cherche à estimer la profondeur d'eau minimale Hinf, que l'on peut théoriquement détecter par LIDAR en fonction de caractéristiques de la rivière, notamment de la surface de l'eau (rugosité, pente longitudinale). Pour ce faire, un modèle de train d'ondes LiDAR vert, à partir de paramètres du système LiDAR et de la rivière, a été développé. Un ensemble de trains d'ondes a été simulé suivant ce modèle et une méthodologie d'estimation de la limite recherchée Hinf, est proposée. Pour un premier jeu de paramètres de référence (pente nulle et rugosité moyenne de la surface de l'eau), l'épaisseur d'eau minimale théoriquement mesurable est Hinf = 0.41 m avec pour intervalle à 95 % [0.31, 0.45]. D'autres valeurs de rugosité ont été testées et laissent apparaître un optimum de rugosité peu significatif. La méthodologie développée , une fois validée sur des données expérimentales, pourrait être étendue pour étudier la sensibilité de Hinf et de la mesure bathymétrique à une gamme plus large de paramètres de la surface de l'eau et du système LiDAR. Abstract Bathymetry on continental hydrographic networks is up to now limited to small areas. This hampers exhaustive hydrological or ecological studies on hydrographic networks at management scales. To enlarge rivers bathymetry surveys, bathymetric, i.e. green LiDAR appears as an interesting tool. But if this technique has been widely used for coastal surveys, very few studies focus on water depth measurement quality and limits, in particular for rivers. We aimed here to assess the utility of LiDAR for bathymetry on rivers, in particular the minimum water depth Hinf we can theoretically measure with LiDAR, depending on LiDAR system and surface water characteristics. To do so, we developed a model depending on LiDAR parameters and introducing specificities for rivers (roughness and longitudinal slope for water surface). Then, we assessed from a set of simulated full waveforms the inferior limit Hinf. In case of mean rough and no longitudinal slope for water surface, a minimum water depth of Hinf = 0.41 m has been found with the 95 % confidence interval [0.31, 0.45]. Some additional tests using different rugosity values show that a lowly significant rugosity optimum exists. These first results have to be experimentally validated then it could be extended to study the minimum water depth or depth measure quality sensitivities to LiDAR system and water surface parameters.
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hal-01780741 , version 1 (27-04-2018)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01780741 , version 1

Citer

Audrey Lesaignoux, Jean-Stéphane Bailly, Tristan Allouis, Denis Feurer. Épaisseur d'eau minimale mesurable en rivière sur fronts d'ondes lidar simulés. Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, 2007. ⟨hal-01780741⟩
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