Développement d'un système hydrométrique par analyses d'images numériques : évaluation d'une année de fonctionnement continu sur l'Isère à Saint Martin d'Hères

par Guillaume Fourquet

Thèse de doctorat en Océan, atmosphère, hydrologie

Sous la direction de Georges-Marie Saulnier.

Soutenue en 2005

à Grenoble INPG .

mots clés

Résumé

Les mesures hydrométriques sont indispensables à l'étude et la surveillance des rivières en temps réel. L'apparition de crues consécutives à des événements météorologiques intenses est cependant un facteur limitant quant à la disponibilité de ces mesures, de part le caractère dangereux et destructeur que présente alors la rivière. Afin d'apporter une approche complémentaire à l’hydrométrie classique, nous avons voulu tester le potentiel de l'imagerie numérique. A partir de photographies de la rivière et de ses berges, les niveaux d'eau ainsi que les vitesses de surfaces sont directement estimées. Cette méthode photogrammétrique offre l'avantage d'être non-intrusive et donc d'être bien davantage protégée des crues que les approches expérimentales classiques. Le développement de traitements d'images spécifiques ainsi qu’une évolution originale de la méthode de Vélocimétrie par Imagerie de Particule (PIV) ont permis de mesurer ces deux variables hydrométriques. Par l’apport d’une unique information hydraulique complémentaire (essai ADCP) acquise une fois pour toute, les débits peuvent être également calculés et une courbe de tarage peut être rapidement constituée (l’acquisition du « film » de la crue permettant en effet de jauger l’ensemble de l’amplitude de la crue, et non une seule valeur de débit comme idéalement réalisé par une approche classique). Les résultats de cette méthode d'analyse d'images sont présentés pour une application d’une année complète in-situ sur l’Isère à Saint Martin d’Hères (5800km²) (17000 images, pas de temps de 30mn).

Titre traduit

Development of an hydrometrical system using the analysis of digital imagery : evaluation of the operation on the Isère river during on year.

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Résumé

In a river study or survey objective, hydrometrical measurements are required. However, floods resulting from particular climatic events can render the river extremely dangerous for both researchers and sensors. Due to the obtrusive nature of such hazardous conditions, it can be difficult to obtain the required measurements and so, during such periods, data tends to be rare. In relation to this particular problem, we propose a new hydrometrical system which uses digital imagery to measure both water level and surface velocity from pictures taken where the banks and the river are visible. It is a system which is both unintrusive and safe from the effects of flooding. Picture analysis using edge detection, colorimetric treatment and an adaptation of the Particles Image Velocimetry (PIV) enables us to calculate the and thus establish the rating curve. The results yielded by this system during a one year test period on the Isère river running through the Campus of Saint-Martin d’Hères will now be presented.