Contexte
L’étude et la gestion des rivières est depuis longtemps un thème de grande importance dans l’utilisation de la ressource eau et dans la prévention des inondations. Or avec les changements actuels et futurs du climat il est à prévoir une augmentation de la fréquence et de l’intensité des débits de pointe (débit maximaux) ce qui aura pour effet d’accroitre les risques de débordement de nombreux cours d’eau.
Il faut savoir que les rivières transportent et déposent de grandes quantités de matériaux de différentes tailles. Si la dynamique du cours d’eau est perturbée par des aménagements (barrages, seuils, digues, etc) des accumulations de sédiments peuvent se produire en certains endroits et progressivement provoquer une augmentation du niveau du lit. Ces dynamiques de mouvements de sédiments n’ont souvent pas suffisamment été prise en considération par le passé dans la canalisation des cours d’eau. Or plus le niveau du lit est rempli de sédiment et donc son niveau élevé, plus le risque de débordement est important en cas de débit de pointe.
Pour tenter de palier à ce problème, les nombreux projets actuels de revitalisation des cours d’eau visent justement à redonner une dynamique naturelle aux rivières en leur donnant plus d’espace pour s’étaler dans la zone alluviale en cas de fort débit et éviter un débordement. Le segment étudié de la Gérine est justement en cours de revitalisation à la suite du démantèlement de la gravière au lieu-dit Stersmühle, l’exploitation ayant cessé en 2011. Le projet de revitalisation lancé en 2020 est encore en cours dans cette zone alluviale classée d’importance nationale.
Revitalisation de la Gérine : https://www.fr.ch/dime/actualites/la-gerine-et-ses-rives-au-lieu-dit-stersmuhle-a-tentlingen-seront-revitalisees-et-revalorisees
Apport du drone
La modélisation par drone permet de réaliser des comparaisons de l’évolution d’un territoire à différents intervalles de temps et sur de grandes surfaces avec un nombre de points par mètre carré inégalable par rapport à d’autres méthodes terrestres comme l’arpentage GNSS/RTK ou Station Totale, et une résolution plus élevée que l’aviation habitée.
La technique de modélisation par drone apporte ainsi la possibilité de réaliser des comparaisons visuelles à l’aide d’images orthorectifiés (orthomosaiques) mais également de mesurer précisément les modifications d’altitude du terrain et de produire ce que l’on appelle des MNT (Modèles Numérique de Terrain) de différences, ainsi que de calculer les volumes de ces différences, et par conséquent de déterminer les volumes érodés ou déposés.
Dans ce cas concret, l’évolution entre 2016 et 2022 permet de mettre en évidence de nombreux changements dans la rivière avec des zones ayant une tendance générale à la diminution du volume de sédiment (érosion et transport) et des zones d’augmentation du volume et donc de dépôt de sédiment avec une élévation du niveau du lit.
La comparaison visuelle des orthomosaiques montre également de nombreux points intéressants comme la modification de la position du chenal principal en de nombreux points ayant pour conséquence soit l’apparition de zones végétalisées dans les chenaux abandonnés par l’eau, ou à l’inverse la disparition de zones boisées lorsque le chenal principal s’y déplace.
Les données acquises permettent également de suivre l’évolution des travaux de revitalisation du site de la gravière et son impact dans le cours d’eau.
Détail matériel et traitement
Données 2016 acquises avec un eBee RTK et un appareil Sony WX220 à 100m sol. GSD moyenne 3.2cm/pixel. Ces données ont été acquises en collaboration avec Caroline Jolliet dans le cadre de son travail de Master.
Traitement dans Pix4Dmapper pour générer l’orthomosaique, le MNS et le MNT
Données 2022 acquises avec une Matrice 300RTK équipé du LiDAR R2A de Rock Robotic. Deux passages larges à 120m, suivi de deux passages à 50m sol au-dessus de la rivière. Précision moyenne environ 6cm.
A noter que l’avantage est très clairement au LiDAR dans ce type d’étude en raison de sa capacité à traverser la végétation pour prendre des données jusqu’au sol et ainsi produire un MNT de haute qualité, contrairement à la photogrammétrie qui a été incapable de reconstruire les zones végétalisées provoquants de grands trous dans le modèle.
Traitement des photos dans Pix4Dmapper pour créer l’orthomosaique 2022
Les données produites ont ensuite été traitées dans ArcGIS Pro pour créer les différents visuels : MNT des différences, Ombrage du relief,…
Données LiDAR interactives : https://cloud.rockrobotic.com/share/baf02302-f7b5-46f6-81fe-edb56f540806