Photogrammétrie par drone d'un petit glacier de montagne - Mise au point et application d'un protocole assurant la reproductibilité de levers répétés à intervalles saisonniers et interannuels

Abstract

Les changements climatiques sont au centre de nombreuses préoccupations. Les glaciers continentaux et plus spécifiquement les glaciers alpins sont des indicateurs de l’évolution de ces changements. Un des moyens permettant de les analyser est de réaliser leur bilan de masse conventionnel, c’est-à-dire de connaître l’évolution de leur volume au cours du temps en répétant des modélisations hypsométriques. La photogrammétrie permet de réaliser cette modélisation grâce à l’utilisation d’images aériennes. Ces images peuvent être enregistrées par des capteurs satellitaires ou aéroportés. Elles dépendent de l’ensoleillement, de la couverture nuageuse au moment de la prise de vue, de la trajectoire de vol et d’autres facteurs pouvant empêcher la réalisation de cette modélisation au moment voulu. L’arrivée sur le marché de drones bons marchés a permis de faciliter les prises de vue et de réaliser plus aisément par la même occasion une modélisation de surface des glaciers. Les drones permettent une acquisition des données pour un moindre coût dans un contexte physiographique aussi complexe que les glaciers de montagne. Notre travail nous a permis de mettre au point un protocole d’acquisition de données par drone dans le contexte des petits glaciers, plus précisément le Glacier du Travignolo situé dans les Dolomites, ceci en vue d’étudier si le drone est un moyen efficient d’acquisition de données en milieu montagneux pour la réalisation de levers photogrammétriques permettant le suivi de l’évolution d’un glacier de montagne au cours du temps. La mise en application sur le terrain du protocole développé nous a permis de confirmer et de valider l’efficience du drone en tant que moyen d’acquisition de données de qualité suffisante pour la reconstruction photogrammétrique d’un petit glacier de montagne. Nous avons également pu confirmer et valider la reproductibilité du protocole d’acquisition de données nécessaire au lever photogrammétrique. Dans notre expérimentation, nous avons obtenu un GSD médian de la reconstruction de 3.1 cm/pixel et une erreur de reprojection inférieure au pixel. Cette information est de qualité supérieure aux valeurs rapportées par la littérature pour les petits glaciers, qui sont de l’ordre de 14 cm/pixel. Les conclusions et recommandations contenues dans ce travail pourraient servir d’orientation pour de futures recherches dans ce domaine visant à obtenir une reconstruction tridimensionnelle à très haute résolution de petits glaciers.

Climate change is a central focus of our short - and long - term concerns. Continental glaciers, alpine glacier in particular, represent indicators of the progress of these changes. One of the means to analyse them is to compute their conventional mass balance and to obtain knowledge about their volume evolution by repeated hypsometric modelisations. Photogrammetry allows to perform this modelisation by using aerial imagery. These images can be registered by satellite or by airborne sensors. During registration, they depend on sunlight, cloud cover, flight trajectory and other factors preventing the adequate performance of the modelisation. The arrival on the market of cheap drones made shootings easier and, therefore improved modelisation of glacier’s surface. Drones allow to get cheaper data in complex physiographic context such as mountain glacier. Our study has allowed to develop a data capture’s protocol by drone in small glacier, more specifically in the Travignolo Glacier located in the Dolomites, aiming to address if the drone is an efficient way to capture data in mountainous area, in particular for photogrammetric surveys allowing to follow the evolution in time of the glacier. The practical implementation of the developed protocole allows us to confirm and validate the efficiency of the drone as a mean to get data with sufficent quality to realise the photogrammetric reconstruction of a small glacier. We also confirmed and validated the repeatability of the data capture’s protocol. In our experimentation, we have obtained a median GSD of 3.1 cm/pixel and a reprojection error being less than one pixel. This information is of higher quality than general values about small glacier from the literature, which are around 14 cm/pixel. Conclusions and recommendations from this study may provide a rough guide for future research in the field, aiming to obtain a very high resolution 3D reconstruction of small glaciers.