Assimilation de donn?es et inversion bathym?trique pour la mod?lisation de l'?volution des plages sableuses

par Florent Birrien

Thèse de doctorat en Physique de l'environnement

Sous la direction de Bruno Castelle.

Soutenue le 14-05-2013

à Bordeaux 1 , dans le cadre de ?cole doctorale Sciences et Environnements (Pessac, Gironde) , en partenariat avec Environnements et Pal?oenvironnements Oc?aniques (Talence) (laboratoire) et de Environnements et Pal?oenvironnements OC?aniques / EPOC (laboratoire) .

Le président du jury était Pascal Lecroart.

Le jury était composé de Xavier Bertin, Emmanuel Cosme, Vincent Marieu.

Les rapporteurs étaient Eric Barth?l?my, Dano Roelvink.


  • Résumé

    Cette th?se pr?sente une plateforme d'assimilation de donn?es issues de l'imagerie vid?o et int?gr?e au mod?le num?rique d'?volution de profil de plage 1DBEACH. Le manque de jeux de donn?es bathym?triques haute-fr?quence est un des probl?mes r?currents pour la mod?lisation morphodynamique littorale. Pourtant, des relev?s topographiques r?guliers sont n?cessaires non seulement pour la validation de nos mod?les hydro-s?dimentaires mais aussi dans une perspective de pr?vision d'?volution morphologique de nos plages sableuses et d'?volution de la dynamique des courants de ba?nes en temps r?el. Les r?cents progr?s dans le domaine de l'imagerie vid?o littorale ont permis d'envisager un moyen de suivi morphologique quasi-quotidien et bien moins co?teux que les traditionnelles campagnes de mesure. En effet, les images d?riv?es de la vid?o de type timex ou timestack rendent possible l'extraction de proxys bathym?triques qui permettent de caract?riser et de reconstruire la morphologie de plage sous-jacente. Cependant, ces m?thodes d'inversion bathym?trique directes sont limit?es au cas lin?aire et n?cessitent, selon les conditions hydrodynamiques ambiantes, l'acquisition de donn?es vid?o sur plusieurs heures voire plusieurs jours pour caract?riser un ?tat de plage. En r?ponse ? ces diff?rents points bloquants, ces travaux de th?se proposaient l'impl?mentation puis la validation de m?thodes d'inversion bathym?trique bas?es sur l'assimilation dans notre mod?le de diff?rentes sources d'observations vid?o disponibles et compl?mentaires. A partir d'informations h?t?rog?nes et non redondantes, ces m?thodes permettent la reconstruction rapide et pr?cise d'une morphologie de plage dans son int?gralit? pour ainsi b?n?ficier de relev?s bathym?triques haute fr?quence r?guliers.


  • Résumé

    This thesis presents data-model assimilation techniques using video-derived beach information to improve the modelling of beach profile evolution.The acquisition of accurate and recurrent nearshore bathymetric data is a difficult and challenging task which limits our understanding of nearshore morphological changes. This is particularly true in the surf zone which exhibits the largest degree of morphological variability. In addition, surfzone bathymetric data are crucial from many perspectives such as numerical model validation, operational rip current prediction or real-time nearshore evolution modelling. In parallel, video imagery recently arose as a low-cost alternative to direct measurement in order to daily monitor beach morphological changes. Indeed, bathymetry proxies can be extracted from video-derived images such as timex or timestacks. These data can be then used to estimate underlying beach morphologies. However, simple linear depth inversion techniques still suffer from some restrictions and require up to a 3-day dataset to completely characterize a given beach morphology. As an alternative, this thesis presents and validates data-assimilation methods that combine multiple sources of available video-derived bathymetry proxies to provide a rapid, complete and accurate estimation of the underlying bathymetry and prevent from excessive information.


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