Du lidar drone pour l’étude et la restauration écologique des zones humides : exemple des tourbières de Franche-Comté

lidar drone

Mal connues, les zones humides ont longtemps été considérées comme insalubres et dangereuses, et ont été massivement aménagées et dégradées. Aujourd’hui, leurs rôles essentiels sont reconnus, et en plus de protéger les zones humides restantes, il devient nécessaire de les restaurer.

tourbiere franche comté

Dans la plupart des cas, la dégradation a  pour origine la déviation de la circulation de l’eau ou une modification de la topographie qui conduit à la dégradation de l’habitat et à la perte de biodiversité. La compréhension de la topographie du bassin versant et de l’hydrologie naturelle est essentielle pour une restauration réussie des zones humides.

Cependant, l’utilisation de méthodes d’étude topographique terrestre peut s’avérer une tâche complexe dans ces milieux. Les zones inondées, les terrains boueux et la végétation basse peuvent considérablement ralentir ou même empêcher le déplacement des géomètres, tandis que la végétation haute peut perturber la réception GPS. L’approche par lidar sur drone offre une alternative intéressante pour étudier l’hydrologie et la topographie des zones humides.

Dans ce contexte, L’Avion Jaune a réalisé plusieurs prestations lidar drone sur des tourbières, des zones humides particulières dont les conditions écologiques ont permis la formation d’un sol constitué de tourbe.

En 2018, notre équipe est intervenue pour le Conservatoire d’espaces naturels (CEN) de Franche-Comté, dans le cadre d’une étude pour la restauration écologique de la tourbière du Mou de Pleure : une des rares tourbières de la région localisée dans les plaines, fortement impactée par le creusement d’un fossé pour améliorer le drainage des terres cultivées alentours.

L’acquisition par drone, avec un scanner lidar YellowScan Surveyor sur le site d’environ 50 hectares, a permis la réalisation d’un nuage de points dense et d’un Modèle Numérique de Terrain (MNT)  précis y compris sous la végétation.

mns mnt

MNS (à gauche) et MNT (à droite) issus d’un relevé LIDAR permettant de cartographier le réseau hydrographique
sous la végétation et de proposer des mesures de restauration écologique

Le MNT a ensuite été utilisé par les gestionnaires pour cartographier les rivières et les ruisseaux à l’aide d’un algorithme de bassin versant. Plusieurs coupes verticales du nuage de points ont permis d’identifier les éléments hydrologiques clés, même sous la végétation. Le MNT a été utilisé pour construire un modèle hydraulique et simuler l’écoulement. Finalement, trois scénarios ont été proposés pour la restauration écologique de la tourbière du Mou de Pleure.

nuage de points lidar

Nuage de points de la tourbière du Mou de Pleure

Fin octobre 2020, L’Avion Jaune redécolle sur les tourbières pour le CEN de Franche-Comté ! Des acquisitions lidar drone sont réalisées sur les tourbières des Grands Faings et la Grande Pile. Un peu plus de 50 hectares de tourbières ont été couverts avec le scanner lidar YellowScan Vx20.

Les nuages de points et les MNT produits permettront une analyse fine de la topographie et de l’hydrologie de ces écosystèmes afin de mieux comprendre, préserver ou restaurer ces milieux indispensables et fragiles.

nouvelle formation

L’Avion Jaune lance une nouvelle formation !

nouvelle formationL’Avion Jaune prend à cœur la transmission de son savoir-faire : pour chacun de nos domaines d’expertise, nous proposons une formation aux professionnels cherchant à gagner en compétence dans le domaine de la cartographie aérienne. Et aujourd’hui, c’est avec plaisir que nous vous présentons une nouvelle venue dans notre catalogue de formation : «Données aériennes : de l’expression du besoin à la commande».

   Orthophotographie, nuage de points, modèles numériques de terrain, vous avez besoin de données de cartographie aérienne?

Photogrammétrie, lidar, imagerie multispectrale, drone, avion, vous voulez savoir quelle méthode et technologie répondra le mieux à votre besoin ?

Vous rencontrez des difficultés pour définir les spécificités techniques du cahier des charges ?

L’Avion Jaune propose une formation qui vous apportera tous les outils nécessaires pour une commande précise avec une meilleure anticipation des coûts. A destination des personnels des collectivités territoriales, centre de recherche, bureaux d’études ou entreprises d’aménagement, la formation porte sur l’identification des techniques d’acquisition de données aériennes, la description des différentes technologies et livrables, leur utilisation et applications possibles, et enfin les méthodes de rédaction du cahier des charges technique.

Elle se décline en 2 modules au choix :

  • Module 2D (durée 1,5 jours) : orthophotographies, imagerie multispectrale, cartes thermiques, et extraction d’informations thématiques

  • Module 3D (durée 1,5 jours) : nuages de points et modèles numériques de terrain, plans topographiques, photogrammétrie, lidar

Vous pouvez également choisir de suivre les deux modules si l’ensemble des méthodes et livrables vous intéressent.

Dispensée en présentiel ou en distanciel, la formation reprendra des mises en situation et des études de cas réels, et mettra à disposition tous les outils numériques et interactifs nécessaires au bon déroulement de la formation sur une plateforme dédiée.

La première session se tiendra du 7 au 9 décembre 2020 (uniquement en distanciel compte tenu des mesures sanitaires liées au COVID-19)

L’Avion Jaune est datadocké comme organisme de formation et déclaré auprès de la Direccte, et dispose d’un numéro d’exploitant auprès de la DGAC.

Pour toute demande d’informations ou d’inscription, vous pouvez remplir le formulaire de contact ici ou nous contacter par mail directement à info@lavionjaune.fr.

Images multispectrales et données lidar pour la cartographie des habitats

Mareau-aux-Prés

Contribuer à la recherche scientifique et développer les méthodes d’acquisition et de traitement de demain sont des activités qui nous tiennent particulièrement à cœur.

Dans le cadre du projet de recherche Biomareau, L’Avion Jaune a été missionné par l’INRAE (anciennement IRSTEA) pour acquérir des données lidar et des images multispectrales à très haute résolution dans le but d’améliorer des méthodes de cartographie automatique des habitats et la télédétection d’espèces végétales.

L’expérimentation s’est déroulée en 2017 sur le complexe d’îles de Mareau-aux-Prés, dans la vallée de la Loire, à quelques kilomètres de la ville d’Orléans. La végétation y est principalement constituée de forêts de peupliers noirs et de saules arbustifs, au sein desquels on trouve également des érables américains, espèce non endémique introduite par l’Homme au 18e siècle. Par ailleurs, un des îlots comporte une végétation plus basse : arasé en 2012 pour faciliter l’écoulement du fleuve, il a été colonisé en 2013 par des semis de peupliers et de saules.

 

orthophotographie multispectrale

 

En août 2017, notre équipe a survolé les îles à l’aide d’un drone multirotor équipé successivement d’un scanner lidar YellowScan Surveyor, puis d’un couple de capteurs visible et proche infra-rouge. Nous avons ensuite produit d’une part, à partir du lidar, un nuage de point classé, un modèle numérique de terrain (MNT) et et un modèle numérique de canopée (MNC) à 20 cm de résolution ; et d’autre part à partir des images, une orthophotographie multispectrale à 2 cm de résolution. Plusieurs cartes d’indices ont été produites à partir de l’orthophotographie, et une carte de rugosité a été calculée à partir du MNC.

 

Modèle numérique de terrain

 

Ces données aériennes, associées à des relevés de terrains, ont permis de travailler sur une classification automatique des habitats de la Loire, donnant des résultats satisfaisants sur les forêts. Ces résultats ont été publiés en novembre 2019 dans la Revue Forestière de France.

Par ailleurs, la télédétection de l’érable américain parmi les forêts de peupliers noirs a fait l’objet d’une analyse spécifique. Cette espèce non endémique a pu être discriminée  avec un taux de réussite de 90% en couplant des indices de végétation dans le visible et l’écart-type des hauteurs obtenus à partir des données lidar. Ces travaux ont fait l’objet d’une deuxième publication en octobre 2020 dans  Iforest – Biogeosciences and Forestry.

Des résultats prometteurs pour automatiser la cartographie des habitats et la détection d’espèces invasives !

L’imagerie aérienne pour la gestion des zones humides littorales

estagnol

Crédit photographie : RNN de l’Estagnol, OFB – CEN Occitanie

Interface entre terre et mer, les zones humides littorales offrent de nombreuses ressources et services écosystémiques. Elles se retrouvent ainsi au cœur d’enjeux socio-économiques majeurs et théâtre d’aménagements qui entraînent leur dégradation voire leur disparition. Les données d’imageries aériennes peuvent être un outil pour la gestion des zones humides côtières, afin de suivre la pression anthropique et de caractériser l’état de conservation de ces écosystèmes essentiels.

En juillet 2020, L’Avion Jaune a été missionné par le Conservatoire d’espaces naturels d’Occitanie et l’Office français de la biodiversité, pour produire des orthoimages multispectrales sur deux sites à proximité de Montpellier : la Réserve Naturelle Nationale de l’Estagnol et le site naturel protégé des Salines de Villeneuve-lès-Maguelone.

Ces sites naturels sont composés de roselières méditerranéennes qui évoluent suivant des modalités de gestions différentes ; variation de l’effort de pâturage, ouverture de clairs d’eau libre. Ces roselières sont essentielles car elles constituent l’habitat d’oiseaux paludicoles dits d’intérêt patrimonial, c’est à dire des espèces protégées, menacées et/ou rares. L’acquisition et l’utilisation d’orthophotographies aériennes visait à caractérisermultispectral l’hétérogénéité des structures de roselières suivant les modalités de gestion, et indirectement à préciser ainsi les exigences écologiques des oiseaux paludicoles.

L’équipe de L’Avion Jaune a ainsi acquis à l’aide d’un avion léger près de 500 images visibles et proche infra-rouge, et fourni des orthophotos multispectrales à 10 cm de résolution. Ces images orthonormées ont ensuite été traitées par les gestionnaires de la réserve, grâce à une classification automatique basée sur la texture et la radiométrie pour étudier la fragmentation et la complexité de l’habitat. Complétée par des relevés et des observations de terrain, cette approche par télédétection permettra de répondre aux objectifs de l’étude écologique, et d’améliorer les mesures de gestion.

Modélisation 3D des paralumes de la tour de contrôle d’Orly pour la DGAC

paralumes orly

Symbole de l’architecture de style « international » de l’aéroport d’Orly et oeuvre d’Henri Vicariot, les paralumes de la tour de contrôle d’Orly font partie du patrimoine. A ce titre, ils doivent faire l’objet d’une inspection minutieuse en vue de leur rénovation. En charge de ce travail, la DGAC a choisi le vecteur drone afin de réaliser un modèle 3D de précision millimétrique permettant une inspection minutieuse de chaque élément.
L’Avion Jaune a été choisi pour réaliser cette acquisition, le traitement des données et la réalisation du modèle 3D. Des vols pour la production d’images et de vidéos de communication ont été réalisés le même jour par Altimage et Autrement Com’.
paralumes orly 3d

Près de six mois de préparation administrative et technique ont été nécessaires pour mener à bien cette première nationale : faire évoluer un drone dans un aéroport en activité sans arrêter le trafic aérien. Une « étude d’impact sur la sécurité » réalisée par les services de la DGAC (SNIA, SNA-RP/PO, et L’ORYR) a permis d’établir un protocole de sécurité pour le vol d’essai et pour les vols de captation. Un drone de L’Avion Jaune a donc effectué 8 vols photogrammétriques autour du bâtiment pour un résultat couronné de succès tant au niveau de la sécurité que du rendu final.

Sous une pression psychologique assez forte dans un premier temps, les pilotes ont comme on dit « assuré » et fait la preuve que le drone peut s’insérer dans un milieu contraint. Une expérience inoubliable pour nos télé-pilotes et une démonstration qui contribuera à faciliter le travail des dronistes dans le futur.

Modélisation artistique sur l’altiplano bolivien

altiplano bolivienTransporter une roche d’une dizaine de mètres de haut et plusieurs tonnes sur des milliers de kilomètres, voici le défi proposé par l’artiste Daniel Firman et relevé par L’Avion Jaune.

Armés de drones et capteurs légers, l’équipe s’est rendue avec l’artiste en Bolivie, dans le Nord Lipez, pour sélectionner et numériser des roches sculptées par les vents, situées à près de 4000 m d’altitude. Ces acquisitions photogrammétriques permettront la réalisation d’un modèle numérique en 3D, qui servira de base pour la (re)production « exacte » de l’un de ces « ventifacts ».

Rendez-vous à Bordeaux en 2021 pour en admirer le résultat !

vues 3d falaises

Les falaises basques dans une toute autre dimension

Drone erosion SOCOA BIDART

Après avoir cartographié par avion léger l’ensemble de la côte aquitaine en 2015, L’Avion Jaune assure de 2019 à 2022 le suivi détaillé de 2 secteurs plus sensibles, à Bidart et Socoa.

Dans le cadre du projet EZPONDA, piloté par la Communauté d’agglomération du Pays Basque, des drones sont déployés pour réaliser des acquisitions lidar et photogrammétriques à très haute résolution sur 4 km de linéaire.

Des nuages de points lidar permettent de s’affranchir de la végétation pour l’étude des déformations du sol à l’échelle de grands glissements. Parallèlement, des modèles 3D photogrammétriques à 2 cm de résolution offrent un aperçu de la dégradation des falaises rocheuses avec précision et exhaustivité.

Les partenaires scientifiques du projet (BRGM, acteurs du GIS Littoral Basque, CEREMA, organismes de recherche nationaux) et L’Avion Jaune étudient les paramètres à l’origine de l’altération des falaises et des ouvrages de protection. Les données en 3D favorisent un suivi diachronique, une aide à la décision pour l’instrumentation des falaises et seront utilisées dans le cadre de la Stratégie locale de gestion des risques littoraux.

Découvrez en vidéo un échantillon de la modélisation par photogrammétrie :

 

 

Grand prix du public des Rencontres nationales de la recherche sur les sites et sols pollués

Le projet de Suivi Opérationnel par Drone Aérien d’un ancien site minier phytostabilisé (SODA, 2017-2019) a permis de tester différentes méthodes de télédétection aérienne pour la surveillance de sites pouvant présenter des problèmes d’érosion des sols, de stabilité de confinements ou pour lesquels un suivi de revégétalisation doit être réalisé.

Après deux ans de R&D avec le BRGM et l’École des Mines de Saint-Étienne, les principaux résultats ont été présentés lors des 4e Rencontres nationales de la recherche sur les sites et sols pollués organisées par l’ADEME, les 26 et 27 novembre 2019.

Le poster présenté par L’Avion Jaune a été élu « Grand prix du public 2019 » ; un dessin satirique de notre projet signé Loïc Schvartz, nous a ainsi été remis !

Découvrez nos travaux en visualisant le poster ici

La cartographie aérienne pour la gestion des anciens sites miniers vue par Loïc Schvartz

 

L’Avion Jaune sur la brèche : acquisition lidar après le séisme de Montélimar

Suite au tremblement de terre à proximité de Montélimar le 11 novembre 2019, L’Avion Jaune est intervenu en urgence pour cartographier la faille formée lors du séisme.

Après avoir réalisé une première série de mesures sur le terrain, les chercheurs de l’unité Géosciences Montpellier et de la cellule post-sismique de l’Institut National des Sciences de l’Univers (INSU) souhaitaient cartographier la microphotographie autour de la rupture de faille du séisme, en particulier sous la végétation.

L’Avion Jaune a donc réalisé un levé lidar drone avec le scanner YellowScan Vx-20 sur un linéaire de 4 km centré sur l’épicentre du séisme.

L’analyse des données par les scientifiques devrait contribuer à une meilleure compréhension de ces phénomènes exceptionnels dans la région.

Utilisation du Lidar dans l’évaluation du risque « chute de blocs » sur le réseau routier

La dégradation naturelle des falaises calcaires génère des éboulements et des chutes de blocs pouvant mobiliser d’important volumes de matériaux et impacter le réseau routier en contrebas.

La gestion de ce risque repose principalement sur l’analyse trajectographique, qui consiste à simuler des chutes de masses rocheuses depuis les crêtes jusqu’au fond de vallée. Elle a pour objectif d’évaluer le niveau de risque encouru et d’optimiser le dimensionnement et l’implantation d’écrans pare-blocs. La trajectographie repose sur des calculs qui prennent en compte l’énergie des blocs ainsi que la morphologie du terrain naturel.

L’IMSRN (Ingénierie des Mouvements de Sols et des Risques Naturels) s’est alors tourné vers L’Avion Jaune pour réaliser la cartographie du sol en 3D, sous la végétation dense des gorges de l’Hérault. Le Lidar pour drone YellowScan Vx-20 a ainsi été déployé pour arpenter les falaises hautes de 200 m et longues de 2,5 km puis extraire un Modèle Numérique de Terrain, après classification et filtrage des données laser.

La collaboration de l’IMSRN et de L’Avion Jaune permettra au Conseil Départemental de mettre en œuvre les mesures de prévention les plus adaptées pour la protection des usagers de la route.