Contribution of optical stereoscopic 'time-lapse' imagery for the high-resolution spatiotemporal (4D) monitoring of the mountain hillsides dynamics.

Apport de l’imagerie optique «time-lapse» stéréoscopique pour la quantification à haute résolution spatio-temporelle (4D) des dynamiques de versants en montagne.

Guilhem Marsy (1)

1 USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] - Université Savoie Mont Blanc

This thesis work focuses on the development of a stereo time-lapse device for the high spatio-temporal resolution monitoring of slope movements. The device is based on two fixed cameras, which record images of the studied movement autonomously and on a daily basis. We propose a set of methods to process the images taken by the device, in order to compute three-dimensional displacement fields of the surface and 3D models of it. The results allow a spatialized monitoring of the study surface. In order to quantify the dynamics of the movement in time, we propose methods allowing to combine many couples of displacements calculated between different dates. These methods produce time series of displacements robust to noise and measurement errors with an indication of the dispersion of the measurements. The methods developed are tested on two study sites : the Argentière glacier and the Laurichard rock glacier. The different aspect and dynamics on the two sites allowed the validation of the methods. This validation is based both on indicators based solely on images and measurements from other sensors. Finally, we propose an application, coupling our device and in-situ GPS measurements, to the calculation of daily mass balances of the Argentière glacier.

Ce travail de thèse porte sur le développement d’un dispositif stéréo time-lapse pour le suivi à haute résolution spatio-temporelle des mouvements de versants en montagne. Le dispositif est basé sur deux appareils photos fixes avec deux points de vue différents, qui enregistrent des images du mouvement étudié de façon autonome et quotidienne. Les images obtenues par ce dispositif sont traitées par un agencement de méthodes qui permettent de calculer des champs de déplacements tri-dimensionnels de la surface et des modélisations 3D de celle-ci. Les résultats obtenus assurent un suivi spatialisé de la surface d’étude. Afin de suivre la dynamique du mouvement dans le temps nous proposons des méthodes permettant de combiner de nombreux couples de déplacements calculés entre différentes dates. Ces méthodes produisent des séries temporelles de déplacements robustes au bruit et erreurs de mesures avec une indication sur la dispersion des mesures. Les méthodes développées sont testées sur deux sites d’étude : le glacier d’Argentière et le glacier rocheux du Laurichard. L’aspect et la dynamique, différents sur les deux sites ont permis la validation des méthodes. Cette validation repose sur des indicateurs issus à la fois des images du dispositif et de mesures provenant d’autres capteurs. Enfin, nous proposons une application, couplant notre dispositif et des mesures GPS in-situ, au calcul des bilans de masse journalier du glacier d’Argen- tière.

Mots clés: Photogrammetry; glacier; rock glacier; mass balance; time-lapse; time series

Mots clés: Photogrammétrie; glacier; glacier rocheux; bilan de masse; time-lapse; séries temporelles

Domaines: Traitement du signal et de l'image [eess.SP]

Guilhem Marsy. Apport de l’imagerie optique «time-lapse» stéréoscopique pour la quantification à haute résolution spatio-temporelle (4D) des dynamiques de versants en montagne.. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Université savoie mont blanc, 2020. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03509610⟩