Analyse globale

Pour chacune des dates, l’image d’intensité (Figure V.3) et le MNT (Figure V.5) sont rastérisés à partir des nuages de point avec un pas de maille d’un mètre selon la procédure décrite précédemment (cf. chapitre III.1.1). Lors de la sélection des radiales du vol de 2011 (Figure V.3.a) qui a permis d’éviter les chevauchements, de petites zones situées aux extrémités des fauchées demeurent vides. Ce manque de données n’aura aucun impact lors de l’étude multi-temporelle car les positions de ces pixels vides sont connues.

Chapitre V - Analyse multi-temporelle de l’intensité LiDAR

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Figure V.3 : Images d’intensité rastérisées à partir des données LiDAR acquises lors des vols de 2011 (a) et de 2012 (b)

V.2. Etude des données d’intensité

133 Figure V.4 : Différence des images d’intensité de la Figure V.3

Chapitre V - Analyse multi-temporelle de l’intensité LiDAR

134

Figure V.5 : MNT rastérisés à partir des données LiDAR acquises lors des vols de 2011 (a) et de 2012 (b)

V.2. Etude des données d’intensité

135 Figure V.6 : Différence des MNT de la Figure V.5

Chapitre V - Analyse multi-temporelle de l’intensité LiDAR

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Afin de pouvoir comparer les données d’intensité obtenues lors des différentes campagnes de vol, il est nécessaire de calibrer les données. Pour ce faire, les surfaces en eau sont utilisées comme des zones de référence (cf. chapitre III.2.3).

Malgré la calibration des données, les valeurs d’intensité diffèrent entre les radiales voisines. Cela s’explique par l’influence de l’angle d’incidence sur l’intensité. Cette observation est clairement visible pour les sables saturés en eau (zone située au Sud du chenal de la Sienne pour le vol 121015 -Figure V.3.b) car l’intensité est très importante au nadir, puis diminue avec l’angle d’incidence.

Dans un premier temps, pour comparer les données d’intensité des deux vols, l’image d’intensité de 2011 est soustraite à celle de 2012 (Figure V.4). La correction automatique des données d’intensité de l’effet de l’angle n’est pas possible. Ainsi, la comparaison globale est effectuée en sachant que les données sont influencées par l’angle d’incidence.

Sur l’image de différence d’intensité (Figure V.4), les pixels sont colorés :

 Dans la gamme du rouge : l’intensité est plus importante pour le vol de 2012 que pour celui de 2011 ;

 Dans la gamme du bleu : l’intensité est plus importante pour le vol de 2011 que pour celui de 2012;

 En blanc : les valeurs des pixels des deux images sont identiques ;

 En noir : il y a un manque d’information pour au moins, l’une des deux dates.

Les données manquantes sont principalement situées sur le chenal de la Sienne. Cela s’explique par le fait, qu’au-dessus des zones en eau, les retours sont importants au nadir mais faibles, voire inexistants, pour des angles d’incidence élevés (Figure V.3). Les plans de vol étant différents, les nadirs des radiales sont décalés. Cela a pour effet de dupliquer les zones vides et d’entrainer de fortes différences d’intensité lorsqu’il y a des données, pour les deux dates, mais avec des angles différents. De part et d’autre du chenal, les zones en bleu montrent que le cours d’eau a divagué entre 2011 et 2012 (Figure V.4).

Au niveau des zones agricoles (Figure V.4, zone 1), les différences d’intensité à l’intérieur des champs, reconnaissables à leur tracé géométrique, sont importantes. Cela peut s’expliquer par

V.2. Etude des données d’intensité

137 des changements de culture, des différences d’humidité ou par le fait que les mesures sont effectuées à des périodes agricoles différentes.

Cette image de différence (Figure V.4), non corrigée de l’angle d’incidence, permet aussi de mettre en évidence les surfaces sableuses saturées en eau (Figure V.4, zone 2). Le secteur rouge, situé au nadir d’une ligne de vol effectuée lors de la campagne 121015, montre que l’intensité est beaucoup plus importante en 2012 qu’en 2011. Ainsi, la zone est saturée en eau en octobre 2012, mais ce n’est pas le cas en septembre 2011.

La différence d’intensité entre deux surfaces sableuses, dont l’une est saturée, est complexe. Pour l’expliquer, un schéma représente le comportement de l’intensité au niveau du transect magenta (Figure V.4).

Figure V.7 : Représentation schématique des différences d’intensité rétrodiffusée par une surface sableuse saturée en eau et du sable plus sec avec un décalage de l’axe de vol (transect magenta de la

Figure V.4)

Comme les plans de vol sont différents, les nadirs sont décalés pour le transect magenta. A la date T1, la surface sableuse était saturée avec la présence d’eau libre. De ce fait, le comportement de l’intensité dépend des deux mécanismes de réflexion (Figure IV.22.c) :

Chapitre V - Analyse multi-temporelle de l’intensité LiDAR

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 Pour les faibles angles d’incidence, la composante spéculaire décrit le comportement de l’eau libre. Elle est définie par un facteur m faible et une intensité fortement dispersée entre le maximum (modélisé par la courbe) et la composante diffuse du sable.

 Pour des angles d’incidence plus important, la composante diffuse décrit le comportement de la surface sableuse, le facteur m est constant ;

A la date T2, la surface sableuse n’est plus saturée en eau. Donc, comme cela a été vu précédemment, l’intensité réfléchie par une surface sableuse suit le modèle des distributions de microfacette avec un facteur de rugosité constant dans son intervalle d’incertitude (m = 0.60 ± 0.05) et avec un facteur F qui diminue exponentiellement en fonction du taux d’humidité.

Au nadir de la ligne de vol réalisée à T1, la surface sableuse saturée en eau renvoie une intensité plus forte que la surface sableuse peu humide, présente à T2, à un grand angle. La différence d’intensité est donc représentée en rouge (Figure V.4).

Au nadir de T2, comme cela a été vu précédemment, l’intensité retour est plus importante pour des sables secs que pour des sables humides (cf. chapitre IV.2.2.b). Ainsi, la différence d’intensité est représentée en bleu pour de grandes angles de la campagne T1 (Figure V.7 ; Figure V.4.c).

A l’embouchure de la Sienne (Figure V.4, zone 3), la présence de disparités d’intensité signifie qu’il s’agit d’une zone sableuse à fort pourcentage d’humidité en perpétuel mouvement.

Lorsque les chenaux divaguent, l’analyse des différences d’intensité est complexe. Une représentation schématique (Figure V.8) permet de comprendre la différence du comportement de l’intensité rétrodiffusée par deux surfaces différentes dans lesquelles une zone en eau s’est déplacée (transect vert- Figure V.4).

A la date T1, l’eau est située au nadir de la ligne de vol, puis, pour les plus grands angles, une surface sableuse non saturée est présente. A la seconde date, le chenal a divagué et se situe au niveau du nadir, qui est lui-même différent de celui de la date T1. A la date T2, la zone sableuse recouvre entièrement la surface de l’eau de la date T1. Pour les deux dates, une zone sableuse non saturée recouvre une même partie du transect pour des angles moyens.

V.2. Etude des données d’intensité

139 Figure V.8 : Représentation schématique des différences d’intensité rétrodiffusée par une zone

soumise à des divagations de zone en eau (transect vert de la Figure V.4)

Pour chacun des deux nadirs, la signature spéculaire de l’eau implique que l’intensité est plus importante que pour les zones sableuses. Pour des angles plus élevés, l’intensité rétrodiffusée par les surfaces sableuses, décrit par le modèle des distributions de microfacette avec un facteur m constant, est plus grande. Enfin, lorsqu’il y a deux surfaces sableuses non saturées, la différence d’intensité, assez faible, dépend de l’humidité de la surface et de l’angle d’incidence.

L’étude de l’image de différences des valeurs d’intensité (Figure V.4) est complexifiée par le fait que les images d’intensité ne sont pas corrigées de l’effet de l’angle d’incidence. Comme les géométries d’acquisitions diffèrent, il est nécessaire d’étudier séparément les zones en analysant le comportement de l’intensité en fonction de l’angle d’incidence.

L’image de différence des Modèles Numériques de Terrain (Figure V.6) fait ressortir des informations différentes et complémentaires aux images d’intensité. En effet, les différences d’altitude mettent en évidence les zones d’érosion et d’accrétion comme c’est le cas le long de la pointe d’Agon où une avancée du trait de côte vers la rive est observée. Au Sud du chenal de la Sienne, là où le sable devient saturé en eau en 2012, l’altitude du terrain ne se modifie pas.

Chapitre V - Analyse multi-temporelle de l’intensité LiDAR

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Ces deux images de différence, celles de l’intensité et de l’altimétrie, permettent d’insister sur le fait que ces informations sont complémentaires. En effet, les MNT sont très utiles pour montrer les zones d’érosion et d’accrétion, mais ils ne donnent aucune information sur l’humidité des surfaces contrairement aux données d’intensité. Par ailleurs, grâce à la forte dispersion de l’intensité en fonction de l’angle d’incidence, les cartes d’intensité révèlent des structures topographiques inférieures à la précision du MNT. Des approches de type traitement d’image ont donc été développées pour détecter ces changements.