Mesure des débits par photogrammétrie adaptée aux rivières torrentielles

Photogrammetric discharge monitoring of torrential rivers

¹ Office de l'eau Réunion - 49 rue Mazagran Saint-Denis
jbonnier@eaureunion.fr
² Laboratoire Domaines Océaniques - CNRS UMR 6538 - Institut Universitaire Européen de la Mer, rue Dumont d'Urville, 29280 Plouzané
christophe.delacourt@univ-brest.fr, emmanuel.augereau@univ-brest.fr
³ École et Observatoire des Sciences de la Terre - CNRS UMS 830 - Université de Strasbourg, 5, rue René Descartes - F-67084 Strasbourg cedex
andre.stumpf@unistra.fr
⁴ Laboratoire Geosciences Réunion - UMR 7154 IPGP - Université de La Réunion
eric.delcher@univ-reunion.fr

Résumé

Face aux besoins de suivis hydrométriques et compte tenu des limites d'installation de stations de mesure traditionnelles sur les cours d'eau réunionnais à lit mobile et en tresse, l'Office de l'eau Réunion et les universités de Bretagne Occidentale et de La Réunion ont développé un système de mesure automatique des débits par photogrammétrie. Ce système innovant se base sur la mesure des vitesses d'écoulement de surface par la technique de la PIV (Particle Image Velocimetry), sur l'élaboration d'un modèle numérique de terrain du tronçon de mesure et une détection automatique du masque d'eau. Des algorithmes de calcul ont été développés sous MATLAB de manière (i) à traiter une vidéo acquise en temps réel ou pour réaliser des jaugeages à distance et (ii) à convertir un pack de vidéos acquises automatiquement toutes les 30 minutes afin d'obtenir une chronique de débit en continu. Les comparaisons avec les valeurs de débits jaugés ont montré des écarts maximums de 9.0 % après la calibration du système de mesure. Cette technologie, pouvant être autonome en énergie ou raccordée au réseau électrique, ouvre des perspectives intéressantes pour le suivi des cours d'eau complexe ou des phénomènes hydrologiques extrêmes.

Abstract

Reliable discharge measurements are indispensable for an effective management of natural water resources and floods. To address limitations of classical measurement methods in the mobile riverbeds of the Réunion island, the Office de l'eau Réunion, the University of Western Brittany and the University of La Réunion developed a photogrammetric discharge measurement system. The PIV-based (Particle Image Velocimetry) system measures the flow velocity at the surface from video streams, the riverbed is reconstructed with multi-view photogrammetry and the wetted surface is detected automatically. The image processing chain has been implemented in MATLAB to (i) process video-streams in near real-time enabling and (ii) aggregate multiple images to discharge time-series with a 30 min measurement interval. Comparisons against classical current meter profiling show a mean absolute percentage error of 9.0% after the statistical calibration of the system. This technology can be deployed autonomously or connected to the power-grid and opens new perspectives for monitoring of discharge in complex environments and during extreme hydrological events.