Quantification de l'évolution des côtes sableuses et rocheuses par photogrammétrie et lasergrammétrie

Abstract

Dans le cadre des recherches sur l'érosion du littoral au sein du BRGM, deux méthodes quantitatives de suivi des côtes sont explorées. D'abord, une technique mettant en œuvre de l'imagerie optique est présentée pour le suivi des plages sableuses. Ensuite, une technique de mesure laser est utilisée pour definer l'aléa chute de bloc lié à l'érosion des côtes rocheuses. Pour le suivi des côtes sableuses, cet article évoque l'état des recherches pour la mise en œuvre d'un système materiel et logiciel d'imagerie optique terrestre. Ce système est toujours en phase de développement et demande à être nettement approfondi. D'autre part, les premiers résultats sur d'utilisation d'un scanner laser pour calculer l'aléa chute de bloc de manière probabiliste sont présentés sur le site test de Mesnil Val en Seine Maritime. Grâce à des levés répétés du relief de la falaise, la précision des levés au scanner laser est calculée. L'érosion mesurée correspond à toute difference topographique de plus de 3.3 cm, seuil qui répond à une probabilité d'occurrence de 1 chance sur 1000, s'il était dû à des erreurs de mesure. Il s'ensuit que le catalogue d'événements constitué, pour un intervalle de temps de 101 jours (comparaison des deux premières campagnes de levé), comporte 2202 événements, dont les volumes sont compris entre 7.4*10^-4 et 1.7*10² m³. C'est le catalogue de chute de bloc le plus complet à ce jour. Grâce à lui, on peut vérifier qu'une loi de puissance décrit effectivement l'aléa chute de bloc de manière probabiliste et s'applique à travers les échelles représentées sans effet de sous-échantillonnage. Ces résultats sont discutés en comparaison de ceux d'autres études probabilistes couvrant des domaines de temps, de volumes et de types de roche différents.

In the framework of coastal research at BRGM (French Geological Survey) two methods are being tested to monitor coastal evolution. The first method involves photogrammetric processing of ground-based optical imagery to measure sandy beaches topography. The system is both developed for hardware and software. The second method makes use of terrestrial laser scanner surveys to assess rock fall hazard of coastal cliffs. Concerning sandy beaches monitoring, this paper addresses the state of the system under development and addresses some practical issues encountered. The system still needs further developments both on the hardware and software side. For the second method, we present here the first results concerning rock fall hazard assessment at the experimental site of Mesnil Val, Normandy. The 700-m-long chalk cliff site, made of "Upper Lewes nodular chalk" and "Seaford chalk", has been surveyed with terrestrial laser scanning equipment every 3-6 months. Each survey was processed to build 5x5 cm grid-cell Digital Surface Models (DSM) of the entire cliff-face. Here, we present an analysis of the data from the first two campaigns. Differences between DSM qualify as rock fall event, with 1 chance over 1000 uncertainty, if the topographic difference is larger than 3.3 cm, for a patch of 15x15 cm. 2202 such rock fall events occurred in the 101 days time span, between 7 December 2005 and 23 March 2006. Rock fall volumes span 6 orders of magnitude (from 7.4*10^-4 to 1.7*10² m³). To our knowledge, this is the most complete rock-fall catalogue published to date. From this catalogue, we built the following experimental power law: F = 69.431*V^-0.55, which describes the frequency F (in number of event per year) of seeing an event of given volume V (in m³) or larger occurring in a year. The parameters of the power law are in the ball park of other published rock fall hazard estimates, with the notable difference that our uncertainty bracket is much smaller, and our catalogue does not appear to suffer from usual censoring effect. Further comparison of the existing data set, on a longer time span, will expand the range of rock fall event volumes and verify the validity of our initial estimates.