l'observation par mesure systématique à différentes échelles permet de mettre en évidence de nouveaux phénomènes et apporte des données de validation aux modèles théoriques.
La grande diversité d'échelle spatiale des processus intervenant dans l'évolution littorale suppose que, selon l'objet sédimentaire étudié, la précision et la résolution de la méthode de suivi soient en adéquation avec l'ampleur des variations. Ainsi, certaines structures telles que les rides de sables ou les chenaux d'exfiltration, mesurent quelques dizaines de centimètres et requièrent donc un suivi à très haute résolution.
Outre l'échelle spatiale caractéristique des processus, la méthode de suivi doit également prendre en considération leur échelle de temps caractéristique. Une étude exhaustive de l'ensemble des processus intervenant en permanence dans l'évolution littorale suggérerait un suivi continu de l'intégralité du site. De tels systèmes ont déjà été mis en oeuvre, notamment grâce au dispositif vidéo ARGUS (Holland et al., 1997; Rihouey et al., 2009), mais se révèlent très contraignants. En effet, cette méthode requiert une configuration des lieux adéquate ou un aménagement du site de telle sorte que les caméras puissent surplomber la plage (immeubles ou mats fixes sur le front de mer) et suppose également de stocker et traiter d'importantes quantités de données qui s'avèrent n'être pas toutes utiles. Une alternative consiste à échantillonner temporellement les données en effectuant des mesures sporadiques. La stratégie de suivi diachronique doit alors être élaborée de façon à mettre en évidence les couplages entre forçages hydrodynamiques et conséquences morphologiques.
Ainsi, la fréquence des levés doit être accommodée en fonction de l'échelle temporelle des processus étudiés et la méthode de mesure doit être pertinente eu égard à l'échelle et à la forme des changements topographiques. Jusqu'alors, le suivi était traditionnellement réalisé via des profils au tachéomètre ou au DGPS (cf. Partie II.1), longitudinalement ou transversalement à la plage. Les changements transversaux sont ordinairement associés à des périodes d'intensification des forçages (coup de vent, tempête, etc.) alors que les échanges longitudinaux reflètent plutôt des phénomènes à moyen et long terme (constructions, variations des courants, de la dérive littorale, etc.) (Stive et DeVriend, 1995). Toutefois, le suivi par profils suppose une variabilité homogène et unidirectionnelle de la plage ou le "quadrillage" de la zone (Baptista, 2008). Cette méthode implique donc une forte extrapolation. Les nouvelles techniques de suivi par télédétection (cf. Partie II) fournissent généralement une mesure surfacique qui permet de contourner ce problème. De plus, la mesure des variations morphologiques se concrétise généralement par une mesure des volumes de sédiments érodés ou accrétés (cf. Partie IV.3). Or une bonne précision et une haute résolution spatiale permettent de limiter la propagation d'erreurs lors des calculs de bilans sédimentaires (Heritage, 2009).
Bilan
En tant qu'interface entre la terre et la mer où inter-réagissent des facteurs terrestres et marins, naturels et humains, la zone littorale s'avère d'une rare complexité. Le profil d'une côte résulte de la combinaison de processus physiques et d'impacts cumulatifs d'actions anthropiques. Actuellement en Europe, l'érosion induite par les activités humaines s’avère généralement plus importante que l'érosion provoquée par les facteurs naturels (rapport EUROSION, 2004). La tendance observée se résume en une érosion des côtes rocheuses et des plages, et une sédimentation préférentielle dans les estuaires et les baies. Cette tendance pourrait être amenée à changer ou à s'accentuer sous l'effet d'une élévation globale des mers suite aux changements climatiques.
Les enjeux écologiques, anthropiques et économiques associés au domaine côtier et les risques latents rendent indispensables la compréhension et la gestion du littoral. Ceci passe par un suivi du continuum terre-mer pertinent en termes de fréquence, de précision et de résolution spatiale eu égard à l'échelle spatio-temporelle des variations morphologiques et des forçages hydrodynamiques déclencheurs.
II. Techniques THR de suivi en zone
littorale
II. Techniques THR de suivi en zone littorale
Introduction
Le contexte de "littoralisation" de l'activité humaine et de changements climatiques globaux s'accompagnant d'un relèvement du niveau marin et de variations de la dynamique océanique justifie pleinement le suivi du continuum Terre-Mer (Ruggiero et al., 2000 ; Rieb et Walker, 2001). En effet, cette interface, et plus particulièrement les côtes meubles, est un espace très évolutif.
D’une part, ce suivi apporte des informations primordiales pour la gestion littorale, pour la protection des côtes ou la définition des plans d'occupation des sols (Hamm et al., 2002 ;Meur-Férec, 2008). D'autre part, les modèles numériques hydro- ou morpho-dynamiques requièrent des mesures in situ pour leur calibration et leur validation (Solomon et Forbes, 1999). Les méthodes de suivi peuvent différer selon le type de linéaire côtier (embouchure de fleuve, plage sableuse, falaises, flèches de galets, etc.). Sur les plages sableuses, le suivi se concrétise par une étude des transferts sédimentaires, soit par traçage des éléments, soit par étude des variations morphologiques via des bilans sédimentaires. De tels bilans sédimentaires seront calculés en comparant des Modèles Numériques de Terrain (MNT) réalisés à des dates distinctes. Plus les données acquises seront précises et à haute résolution spatiale, plus les MNT seront représentatifs de la topographie effective (y compris des structures très locales) et plus les bilans sédimentaires calculés seront précis.
Outre fournir des données sur l'ensemble de l'interface Terre-Mer, la méthode d'étude mise en œuvre doit être facilement reproductible et pérennisable, prendre en compte les contraintes inhérentes au domaine littoral (cf. Partie III), permettre une acquisition rapide et autant que possible adaptable à différentes échelles de temps et d'espace. De par leur perception synoptique, les techniques de télédétection sont donc de plus en plus employées pour collecter les informations géométriques, cinématiques et dynamiques des domaines océaniques et côtiers (Dekker et al., 2001). Souvent privilégiées, les images satellitaires présentent cependant des limitations en termes de résolution spatiale (relativement restreinte malgré les progrès récents), de résolution temporelle, de couverture nuageuse, ou bien d'heure locale d’acquisition... L'utilisation de plate-formes aéroportées résout en partie ces problèmes puisqu'elles permettent d'obtenir des données avec une résolution spatiale inférieure à 20 cm (Casson et al., 2005), soit par LIDAR aéroporté, soit par stéréo-photogrammétrie. Néanmoins, le coût financier, humain et technique de telles missions sur des zones très ciblées peut paraître prohibitif. De plus, le suivi de certaines structures (rides de courant, chenaux d'exfiltration, etc.) requiert une très haute résolution (de quelques centimètres) qui, à l'heure actuelle,
ne peut être atteinte depuis une plate-forme satellite ou aérienne. Enfin, ces méthodes ne permettent pas d'étudier la zone sub-tidale.
Nous adopterons donc une approche multi-source. Les données terrestres seront acquises par stéréo-photogrammétrie ou par Scanner Laser Terrestre (Terrestrial Laser Scan - TLS) tandis que le domaine marin sera cartographié par Sondeur Multi-Faisceaux (SMF) petits fonds, l'association de ces données topographiques et bathymétriques permettant de suivre l'intégralité du continuum Terre-Mer.
Le fait de contrôler tous les segments de la méthode de suivi, depuis l'acquisition et le traitement des données jusqu'à la génération de MNT et leur analyse, permet à chaque étape d'adapter au mieux la procédure en fonction de l'objectif visé.
II.1- Etat de l'art des techniques "classiques" de mesure
topographique
II.1-a/ Tachéomètre
D'après le Lexique topographique de l'Association Française de Topographie, un tachéomètre est un instrument comportant les trois fonctions suivantes :
- fonction de goniomètre (mesure des angles azimutaux et zénithaux) - fonction de clisimètre (mesure des pentes)
- fonction de stadimètre (mesure des distances, en l'occurrence grâce à un télémètre à visée infrarouge ou à un laser)
La mesure de la position relative d'une cible catoptrique est ensuite obtenue par calcul polaire. Il s'agit d'une mesure relative par rapport à la position du tachéomètre. Cette cible est généralement une mire, placée à une hauteur connue à la verticale du point à localiser (Fig. II.1). Comme pour toutes les méthodes de mesure optique, il faut donc que les points à mesurer restent visibles par le système. Au-delà de 200 à 300 m, il est difficile d'effectuer une visée précise.
Le suivi de plage au tachéomètre consiste traditionnellement à acquérir un (ou plusieurs) profils transversaux depuis l'arrière-plage jusqu'au bas d'estran (Fig. I.17 - cf. II.1-c). Les positions relatives mesurées sont ensuite rattachées à un référentiel absolu (connaissant la position de mise en station et d'au moins deux points de calage). En domaine côtier, la précision horizontale et verticale