EROFALITT

Evaluation de l’imagerie optique à très haute résolution spatiale et multiangle (Pléiades) pour le suivi de l’érosion des falaises crayeuses du littoral haut-normand

Laboratoires/Partenaire

LETG-Brest Géomer
LETG-Caen Géophen
LETG-Rennes Costel
Domaines Océanique

Financeur du programme

programme national
CNES

Résumé

Ce projet a pour objectif d'explorer le potentiel de l'imagerie haute résolution des satellites Pléiades pour le suivi de l’érosion des falaises crayeuses entre Saint-Valéry-en-Caux et Le Tréport. L'enjeu sociétal est important car le recul du trait de côte menace certaines communes. Il s'agit de quantifier les vitesses de recul, de décrire les éboulements/écroulements (fréquences, taille) contribuant au recul et d'analyser les processus externes responsable de cette dynamique régressive.

Deux axes d’exploitation des images Pléiades sont présentés : en 2D (suivi des aires perdues) et 3D (suivi des volumes érodés). Un tel suivi est aujourd'hui envisageable grâce à la haute résolution spatiale et les fortes capacités de dépointage des deux satellites Pléiades. Si le potentiel de Pléiades est démontré via ce projet (le contexte d'une falaise verticale est difficile), cela permettrait d'obtenir un échantillonnage plus régulier par rapport à ce qui est réalisé actuellement à partir des campagnes de photographies aériennes (typiquement tous les 5 ans) et de couvrir des zones beaucoup plus vastes (ou non accessibles ailleurs sur le globe) que lors des campagnes in situ (scan laser terrestre ou drone).


Objectifs

D’après l’Union Internationale pour la Conservation de la Nature, 3,8 milliards de personnes (60 % de la population mondiale) résident à moins de 150 km du littoral. Or, ce dernier est constitué à près de 80 % par des côtes rocheuses et à falaises qui ne peuvent que reculer (Isakov, 1953 ; Emery et Kuhn, 1982 ; Sunamura, 1992). Le recul de ces côtes s’effectue brutalement, a priori sans signes précurseurs, avec des éboulements parfois massifs. Le risque est important pour les sociétés et les biens installés très près du rivage car le déclenchement des éboulements demeure un verrou scientifique (Lim et al., 2005 ; Naylor et al., 2010 ; Moses et Robinson, 2011 ; Kennedy et al., 2014). Traditionnellement, l’étude des côtes à falaises passe par la quantification des vitesses de recul du haut de falaise (exprimées en m/an). Cette approche diachronique (sur plusieurs décennies) s’appuie principalement sur des missions de photographies aériennes verticales ou de LIDAR aéroporté d’emprise spatiale importante (plusieurs dizaines à centaines de km) mais d’intervalle pluriannuel (tous les 5 ans pour l’orthophotographie de l’IGN). Ces vitesses moyennes annuelles (qui lissent les temps forts et les temps morts de l’érosion) retranscrivent mal la dynamique érosive de ces formes. Pendant plusieurs années, voire décennies, la falaise est « stable » (durant cette période, l’érosion prépare, météorise l’abrupt sans qu’il y ait recul), puis, en un instant, elle recule et génère un éboulement. Par la suite, l’éboulement sur la plage est évacué par les actions marines et l’érosion poursuit son action sur le nouveau front de falaise. Seule l’acquisition d’images à très haute fréquence (suivi hebdomadaire) et à haute résolution spatiale (de l’ordre du mètre) permettra de mieux comprendre la dynamique fondamentalement non linéaire des côtes à falaises et de discriminer la part de chacun des facteurs jugés responsables du déclenchement des éboulements. Autrement dit, si les agents généraux impliqués dans le recul sont connus, le fait de les suivre permettra de discriminer la part de chacun des facteurs dans le déclenchement des mouvements. Ainsi, au-delà de la connaissance des vitesses de recul utile à la planification territoriale (Plan de Prévention des Risques Littoraux), c’est celle des modalités de recul (localisation, fréquence, intensité) et des rythmes de recul (durée écoulée entre un éboulement de pan entier de falaise, son évacuation, la météorisation de l’abrupt et l’apparition d’un nouvel éboulement de pan entier de falaise au même endroit) qui est primordiale pour la gestion de l’aléa et du risque. Cette connaissance fine des modalités et des rythmes de recul permet à terme d’identifier les facteurs responsables des mouvements gravitaires.

Notre problématique scientifique est donc la suivante : quels sont les vitesses et les rythmes de recul ? Cette réponse nous fournira des éléments de réflexion à la question suivante : quels sont les processus responsables du déclenchement des éboulements ?

Les objectifs de ce projet sont donc :

  • La quantification des vitesses de recul ;
  • La détermination des modalités (où, quand, comment ?) et des rythmes de recul (quelle période de retour ?) ;
  • La détermination des processus responsables du déclenchement des éboulements (pourquoi ?) ;
  • Mais aussi l’évaluation des paramètres idéaux pour le suivi du front de falaise par imagerie optique Pléiades (angle de prise de vue, précision au sol et sur le front de falaise).

Méthodologie

La première tâche du projet concernera la mise en place des programmations pour l‘acquisition des images Pléiades. Des levés drone et scanner laser terrestre seront effectués par nos soins et complèteront les acquisitions de terrain. Suite à la réception des images Pléiades, la seconde tâche du projet s’intéressera à la quantification des vitesses de recul. Dans un premier temps, nous utiliserons une méthode d’extraction semi-automatique du trait de côte « haut de falaise crayeux ». Dans un second temps, ce trait de côte sera intégré aux traits de côte précédents pour prolonger la quantification des vitesses de recul (1966-2017). La troisième tâche aura pour objectif de déterminer les modalités et les rythmes de recul. Les modalités seront appréciées à travers la cartographie des éboulements (dépôts en pied de falaise), l’analyse de leur fréquence et la détection de changement sur le front de falaise (volume perdu). Les rythmes de recul seront obtenus en calculant la durée écoulée entre des éboulements successifs de pan entier au même endroit à l’aide de l’ensemble des missions aériennes à notre disposition (depuis 1939). La quatrième tâche croisera les dates d’éboulement avec les données météo-marines et les mesures de fracturation et du stock sédimentaire. Ainsi, il s’agira d’identifier les facteurs responsables du déclenchement des éboulements. Cette analyse s’appuiera sur des méthodes statistiques et empiriques. Enfin la dernière tâche permettra d’évaluer les paramètres idéaux pour le suivi du front de falaise par imagerie Pléiades. Pour déterminer ces paramètres, le drone nous permettra d’obtenir des images avec différents angles de prise de vue. Ces clichés permettront la construction de MNT dont nous déterminerons les précisions. Ces valeurs seront précieuses car elles permettront de connaître (1) le paramétrage optimal et (2) les informations exploitables à partir de l’imagerie Pléiades pour le suivi des côtes à falaises.

Résultats attendus

Les résultats attendus de cette étude sont :

- l’évaluation des potentialités actuelles de Pléiades pour connaître les vitesses, les modalités et les rythmes de recul des falaises crayeuses (outil d'aide à la décision) ;

- l’identification des facteurs endogènes (fracturation, stock sédimentaire sur la plage qui peut plus ou moins protéger le pied de falaise de l’action des vagues) et/ou exogènes jugés responsables du déclenchement (temps perturbés…) (outil de prévision/prévention) ;

- les développements méthodologiques et l’évaluation du paramétrage idéal des missions Pléiades (angle de prise de vue le plus adapté au suivi du front de falaise, précision du MNT au sol et sur le front de falaise).

Productions
  • Rapport d'activité 2017
    Document
    30.11.2017
  • Rapport d'activité 2016
    Document
    24.11.2016