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Les drones : sentinelles de l'environnement

De Wikigeotech
Version du 10 avril 2015 à 10:29 par Natacha Roger (discuter | contributions)

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Sommaire

Les drones: sentinelles de l'environnement

Les drones constituent des outils tout à fait adaptés à la surveillance de l'environnement. De moins en moins chers à l'achat, ils sont également peu onéreux à l'usage, utilisent les dernières technologies en matière d'avionique, de pilotage automatique et de localisation GPS. De plus, l'offre des constructeurs évolue rapidement: alors qu'il y a quelques années le pilotage d'un hélicoptère modèle réduit restait l'apanage de quelques pilotes d'aéromodélisme chevronnés, les développements récents en matière d'autocommande rendent leur utilisation particulièrement aisée . Ils permettent de prendre des images et des vidéos de haute définition qui peuvent ensuite être exploitées pour quantifier de nombreux paramètres liées à la surveillance des hydrosystèmes.
Dans le cadre du projet WIKHDRO, plusieurs campagnes terrain ont été réalisées en mettant à contribution les drones de l'ENAC (www.paparazzi.enac.fr) et du LCPC : en novembre 2009 sur la Dordogne(voir vidéo ci-dessous), en mars 2010 sur l'Ile de Ré et à Bourgneuf-en-Ré, en mai 2010 sur le Rhin (voir vidéo ci-dessous) et en juin 2010 sur le littoral méditerranéen.


WIKHYDRO - Les drones de l'ENAC par Wikhydro

WIKHYDRO - Les drones de l'ENAC par Wikhydro


L'expérience acquise a permis de préciser leur domaine d'utilisation, leurs potentialités, mais également leurs limites.

L'inventaire des potentialités de ces appareils, dans le champ de la surveillance des hydrosystèmes est esquissé ci-après (certaines applications sont d'ores et déjà opérationnelles, d'autres sont à tester avec les moyens actuels, d'autres restent encore du domaine de la recherche). Elles sont évidemment à mettre en perspective et en complémentarité avec les moyens de surveillance satellitaire (GMES) qui offrent des produits de plus en plus élaborés.

Avantages / inconvénients

Il convient de rappeler que la réglementation impose actuellement le vol à vue, ce qui se traduit pratiquement par un rayon d'action de +/- 1 km en bonnes conditions de visibilité autour de l'observateur


Hélicoptère ou avion ?

un hélicoptère permet de recueillir des informations ponctuelles en vol stationnaire et d'ausculter de très près les ouvrages. Il est donc adapté à tout ce qui concerne les prélèvements, les reconnaissances ponctuelles ainsi que les relevés de très haute définition
un avion résiste un peu mieux aux vents d'intensité élevée (campagne de l'ile de Ré) et permet de couvrir très rapidement un secteur linéaire à ausculter. On le préfèrera dans les cas longs linéaires ou de films de repérage, également dans le cas de survol en cours d'aléas forts

Restrictions actuelles

attention aux vents forts. Les drones utilisés lors des campagnes terrain sont actuellement limités à des vents de 30 km/h maxi. Ainsi, en conditions d'utilisation limite, il convient de faire très attention à l'augmentation de la vitesse du vent en altitude, qui peut mettre en danger les appareils
attention à la pluie. Toutes les parties névralgiques de l'appareil ne sont pas forcément bien protégées, ce qui peut conduire à une perte de contrôle de l'appareil

Propulsion électrique

la propulsion électrique est vraiment un plus par rapport aux moteurs thermiques. En effet, le niveau sonore de ces appareils est peu élevé et permet de survoler des écosystèmes sensibles. Par ailleurs, l'absence de gaz d'échappement évite à la pollution des milieux.

Remarques

il est probable que la miniaturisation des appareils de métrologie, notamment les lasers va permettre à un horizon proche, d'utiliser les longueurs d'ondes qui permettent de réaliser de la bathymétrie sous-marine
la qualité des mesures résulte directement des types et de la qualité des instruments qui sont embarqués par les drones.

Suivi temps réel d'un aléa par des services de prévision

Bien que de multiples utilisations aient été identifiées dans le domaine de la surveillance en temps réel des hydrosystèmes soumis à des aléas exceptionnels, il convient de signaler ici que ces engins sont très sensibles aux mauvaises conditions météorologiques, en particulier la pluie et le vent.
De nombreux progrès sont encore à réaliser dans le cadre de la plupart des missions esquissées ci-dessous.

Inondation: délimitation de zones inondées en cours de processus

  • délimitation des zones inondées : il s'agit de la localisation d'habitations inondées en vue de l'envoi de secours, du suivi de la délimitation du champ d'inondation ou encore de la détermination de niveaux d'eau par intersection avec le terrain naturel (analyse d'images et restitution photogrammétrique a posteriori). Ces utilisations méritent d'être évaluées.
  • suivi rapproché des ouvrages (digues, ouvrages en béton, ponts..), repérage des fissures, des brèches, des exfiltrations d'eau dans les parois de digues avec éventuellement suivi de l'évolution de leur ouverture. Ces utilisations méritent d'être évaluées.
  • recalage en temps réel de modèles numériques de propagation de crues par assimilation de données (domaine de la recherche qui reste encore à explorer)

Pollution

  • suivi rapproché de l'enveloppe de tâches de pollution et analyse de son évolution dans le temps, identification des dégâts. Ces utilisations méritent d'être évaluées.
  • alimentation en temps réel de modèles numériques de propagation de nappes de pollution (domaine de la recherche qui reste encore à explorer)


Tempêtes en mer (en périodes d'accalmie)

  • évolution de la vitesse de montée des eaux et des conditions de submersion des ouvrages en mer (améliorer les conditions d'utilisation des drones)
  • suivi des dégâts aux ouvrages (en période d'accalmie). Ces utilisations méritent d'être évaluées.
  • recalage en temps réel de modèles numériques côtiers par assimilation de données (domaine de la recherche qui reste encore à explorer)


Suivi morphodynamique


La mise en évidence d'une évolution d'un bief de rivière ou d'une partie du littoral peut être réalisée par des analyses diachroniques d'images prises lors de survols réguliers. Pour obtenir des évolutions quantitatives, il est indispensable de restituer des modèles numériques de terrain à partir de ces images. La mise au point d'algorithmes récents performants permettent d'obtenir des MNT très précis.
La majorité des utilisations listées ci-après sont d'ores et déjà envisageables avec les moyens actuels:


Rivière

  • localisation des chenaux de crues en lit mineur et en lit majeur après passage d'une crue (analyse d'images)
  • évolution de dépôts sédimentaires dans le lit mineur (analyse d'images)
  • suivi de l'érosion des berges et de la déformation des méandres (analyse d'images) 
  • identification de l'érosion d'ouvrages fluviaux (analyse d'images)
  • auscultation de digues, localisation d'exfiltration d'eau au travers de l'ouvrage (analyse d'images et restitution photogrammétrique)
  • identification de dégradations de seuils en rivières (analyse d'images)
  • évolution des dépôts en lit majeur (restitution d'un modèle numérique de terrain par photorestitution)
  • évaluation de l'évolution des fonds (comparaison de MNT)
  • suivi de la rypisilve, cartographie des herbiers (analyse d'images)


Littoral

  • localisation des franchissements d'ouvrages après tempête (analyse d'images) 
  • évolution des plages, évolution du niveau marin, transport sédimentaire (restitution photogrammétrique) 
  • identification de l'érosion aux alentours d'ouvrages maritimes (analyse d'images)
  • mise en évidence des dégradations des ouvrages maritimes: digues à la mer, perrés, jetées (analyse d'images)
  • suivi des herbiers (analyses d'images)
  • observation de la dégradation des falaises (analyses d'images)


Suivi de la qualité des eaux

Rivière ou plan d'eau

  • propagation de pollution (analyse d'images)
  • prélèvements intrusifs d'échantillons dans des endroits peu accessibles, par des sondes embarquées, suivis d'analyses en laboratoire (en cours de test actuellement). Ces manipulations sont possibles avec de très faibles vitesses du courant(voir l'article Mesure de la qualité des eaux dans les plans d'eau urbains en utilisant des drones)
  • restitution d'une cartographie de la température des eaux en période d'étiage pour estimer les risques de disparition de frayères


Article rédigé par

Le créateur de cet article est Jean-Michel Tanguy
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