Imagerie en Science du Sol

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Submitted on 5 Jun 2020

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Imagerie en Science du Sol

Marine Lacoste, Christian Le Lay, Joël Daroussin, Maud Seger, Eva Rabot, Isabelle Cousin

To cite this version:

Marine Lacoste, Christian Le Lay, Joël Daroussin, Maud Seger, Eva Rabot, et al.. Imagerie en Science du Sol. Journée de lancement du RTR Image, Sep 2014, Orléans, France. 2014. �hal-02799550�

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Eau

Réserves en eau des sols Ecoulement vs. infiltration

Journée de lancement du RTR Image

26 septembre 2014 - Orléans

1. Le sol : un milieu poreux hétérogène, multi échelles, en constante évolution

3. Des méthodes d’imagerie adaptées à l’objet étudié

• Segmentation des images (séparation des différentes phases; 5, 6 et 7)

• Reconstruction de structure 3D (6 et 7)

• Calcul d’indicateurs quantitatifs et qualitatifs permettant de caractériser les différentes

phases (7) : volume de pores libres à l'air, fonctions de Minkowsky (nombre Euler ; Cousin et al., 1996, Vogel et al., 2002).

• Logiciels utilisés :

• Image J (Rasband, 2014)

• Quantim (Librairie C; Vogel, 2008)

• Erdas Imagine ®

• Echantillons 2D

 Lames minces imprégnées de résine :

préservation de la structure de l’échantillon

 Microscopie optique (1) et électronique (2, a et b)

• Echantillons 3D

 Fragments de sol ou cylindres

 Microscopie optique et électronique (2, c)

 Tomographie rayons-X (3; plateforme CIRE, Tours)

 Imagerie à neutrons (LLB, CEA de Saclay)

• Observation du sol in situ

 Prospections géophysiques (4)

Solutions du Gaz sol

De l’échelle du minéral… à celle du paysage Des composants en interaction

Matière

organique Faune et flore

Un rôle clef au sein des écosystèmes

Matière minérale

Forçages externes

• Démographie

• Agriculture

• Climat

• Etc.

Services d’approvisionn

ement Nourriture Energie, Eau

Services d’auto- entretien

Constitution des sols

Cycle des nutriments Services de Régulation

Climat, Cycle hydrologique

Filtre

Transferts de fluides - gaz, eau - dans les sols

 une ressource

menacée à protéger

 un soutien essentiel à la production agricole

4. Méthodes de traitements des images 2. Thématiques de recherche

Air

Facteurs de contrôle des émissions de gaz à effet de serre (N

₂

O)

Structure du sol

Facteurs d’évolutions

Références

1 mm

1. Microscope optique

2 mm

2. Microscope électronique à balayage

200 µm 200 µm

50

3. Tomographie rayons-X

4. Résistivité électrique

a b c

40 60 80 100 120 140 160 180 200 ERp (Ωm)

0 15 30 cm

Passage de roue Horizon A

Semelle de labour

Culture

0 1 2 3 4 5 6 7 m

Temps (h)

Pores connectés à la surface

Nombre d’Euler

5. Analyse 2D des composants d’un horizon de sol

Classification supervisée

(Cornu et al., 2012)

(Rabot et al., in prep)

6. Reconstruction 3D d’un horizon de sol

(Seger et al., 2014)

Résistivité électrique

Géostatistiques

7. Analyse du réseau poral

Analyse

quantitative

Visualisation 3D Segmentation

(k-means) 0.0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Profondeur (m)

10 cm

0 0.18 0.36 0.54 0.72 0.90 0

0.18 0.36 0.54

x

y z

Cornu, S., Montagne, D., Daroussin, J. & Cousin, I. 2012. Image-analytically derived conceptual model of Albeluvisol morphological degradation induced by artificial drainage in France. Geoderma, 189, 296-303.

Cousin, I., Levitz, P. & Bruand, A. 1996. Three-dimensional analysis of a loamy-clay soil using pore and solid chord distributions. European Journal of Soil Science, 47, 439-452.

Rabot, E., Lacoste, M., Cousin, I., Henault, C. Monitoring of nitrous oxide emissions during soil drying with X-ray computed tomography (in prep.)

Seger, M., Guerin, R., Frison, A., Bourennane, H., Richard, G. & Cousin, I. 2014. A 3D electrical resistivity tomography survey to characterise the structure of a albeluvic tonguing horizon composed of distinct elementary pedological volumes. Geoderma, 219, 168-176.

Vogel, H.J., Cousin, I. & Roth, K. 2002. Quantification of pore structure and gas diffusion as a function of scale.

European Journal of Soil Science, 53, 465-473.