Base 'Projets' - Résultats des programmes de recherche sur les risques naturels

Accueil   |   La 'Base Projets'   |   Catalogue des programmes   |   Catalogue des projets


Projet PGRN 1999 - Saulnier et al.
Titre Prototypes de stations de mesures des débits intermédiaires
Programme Programme départemental CG38/PGRN
Durée 1999-2000

Objets et thématiques de recherche :

Types de risques Crues et inondations
Mots-clés Hydrologie - Instrumentation - Stations de mesures des débits - Echelle limnimétrique - Télédétection - Analyse d’image - Modélisation mathématique des prises de vue
Thématiques Connaissance des phénomènes
Sites d'étude Expérimentation sur le site de la station de mesures des débits du campus universitaire de Saint-Martin-d'Hères (Isère, région Rhône-Alpes)

Partenaires, contacts :

Organisme pilote LTHE Laboratoire d’Etude des Transferts et Hydrologie et Environnement), Grenoble
Partenaires INRIA
Coordination George-Marie SAULNIER
Contacts George-Marie SAULNIER (LTHE)...

Financement du projet :

Budget total ?
Financement (€) Financement CG38 : 8,385 k€ (55 kF)
Part (%) Part du financement CG38 : ?%

Contenu :

Résumé Que ce soit pour le développement et la validation des modèles hydrologiques de grandes échelles, ou pour l’assimilation de données dans un modèle opérationnel de prévision, le débit reste la mesure hydrologique la plus intéressante car elle est nettement plus représentative du fonctionnement du bassin versant en période de crue que les autres types de mesures disponibles (teneur en eau des sols, niveaux de pression d’eau dans les sols, etc.), qui sont davantage des mesures ponctuelles.

Un problème connu est que la mesure de débit n’est jamais faite directement mais le plus souvent grâce à la mesure des hauteurs d’eau dans les rivières, transformées ensuite en débit au moyen de courbes de tarage hauteur-débit. Mais l’établissement de ces courbes de tarage nécessite une longue période d’observations pour échantillonner suffisamment la gamme des débits possibles à l’exutoire considéré de la rivière d’étude. Les courbes de tarage sont de plus susceptibles de se modifier au cours du temps en fonction du transport sédimentaire et d la dynamique de la géomorphologie fluviale. Classiquement, tout souhait de densifier un réseau de mesures existant du débit s’inscrit donc d’emblée dans une démarche coûteuse et de longue haleine.

Cette étude constitue la première étape d’un projet plus vaste visant à initier le développement d’une technique instrumentale alternative permettant de contourner ce problème. Il s’agissait d’étudier la faisabilité d’une station légère de mesure des hauteurs d’eau et des vitesses de surface. Ce nouvel instrument (i) devait ne pas coûter trop cher pour rendre réaliste l’acquisition d’un parc de ces stations de mesures par un gestionnaire, et (II) devait être d’installation relativement légère pour permettre d’installer un parc de ces stations, éventuellement temporairement, sur l’ensemble d’un réseau hydrographique.

Dans ce contexte, cette étude était axée sur le problème de la mesure des hauteurs d’eau.

Objectifs Explorer une voie nouvelle de détermination de la hauteur d’eau et des vitesses par analyses des images de la surface du cours d’eau prises par caméras.

Trouver et intéresser la compétence en analyse d’images, nécessaire au projet.

Réaliser les premières études de faisabilité sur le site de la station de mesures des débits du campus.

Méthodologie - Recherche de compétences en analyse d’image (partenariats) : dans ce projet, la hauteur d’eau se calcule à partir d’une image photographique de la surface du cours d’eau, photographie sur laquelle doit pouvoir se reconnaître l’échelle des hauteurs fixée sur une berge du cours d’eau. L’analyse de l’image consiste alors à reconnaître la position et l’inclinaison de l’échelle des hauteurs sur chacune des prises de vue, puis à reconnaître la position de l’intersection de la surface du cours d’eau avec l’échelle des hauteurs.

- Elaboration du dispositif constituant la station de mesure (caméra vidéo numérique en couleurs et système de télé-transmission vers un ordinateur contenant les programmes d’analyse d’images).

- Tests de faisabilités du dispositif envisagé : installation épisodique d’une caméra sur une durée de 2 mois pour tester un algorithme analysant la différence de couleurs et de luminosité entre l’échelle des hauteurs et la surface du cours d’eau.

Résultats et produits de la recherche :

Résultats Démonstration de la faisabilité de l’approche :
- Validation de l’algorithme de détection de l’intersection de la surface du cours d’eau avec l’échelle des hauteurs : lorsque la surface du cours d’eau est relativement calme au voisinage de l’échelle des hauteurs, la précision de la détection est de l’ordre de quelques centimètres (3-5) en bout d’échelle.
- Raffinement de la méthode pour corriger le problème de sous-estimation de la hauteur d’eau en présence d’eau claire (transparente).

Amélioration de la conception et de la compréhension du problème (travail sur la modélisation mathématique de la prise de vue).

Livrables Méthodologie de détermination de la hauteur d’eau et des vitesses d'écoulement par analyses d'images de la surface du cours d'eau

Rapport au PGRN

Diffusion :

Publications et communications ?

Pages web "Instrumentations hydrologiques: Le capteur vidéo HyMAGE-TIP" sur www.hydro-meteo.fr

Débouchés du projet :

Produits de la recherche Instrumentation Logiciel et code de calcul Méthodologie Rapport scientifique
Production scientifique - Méthodologie innovante
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Utilisateurs Chercheurs en hydrologie/hydraulique et gestionnaires de réseaux de mesures hydrologiques
Partenariats à préciser

Retombées Voir "Instrumentations hydrologiques: Le capteur vidéo HyMAGE-TIP" sur www.hydro-meteo.fr

| Accueil 'Base Projets' |