Usage de la photogrammétrie aérienne et sous-marine pour l'étude des processus de formation de la glace côtière

Leclair-Brideau, Biko (2023). Usage de la photogrammétrie aérienne et sous-marine pour l'étude des processus de formation de la glace côtière. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 60 p.

Prévisualisation

PDF Télécharger (47MB) | Prévisualisation

Résumé

RÉSUMÉ : La nature dynamique des environnements de glace côtière entraîne des changements continus dans la croissance et la morphologie de la glace. Les modèles numériques d'élévation (DEM) obtenus par des méthodes de télédétection surfacique sont couramment utilisés pour estimer l'épaisseur de la glace à partir du bilan de masse et de la flottabilité. Étant donné que ce type de mesure repose sur l'hypothèse d'un système en équilibre isostatique uniforme, les caractéristiques submergées à petite échelle peuvent souvent être négligées. La nature complexe de la formation de la glace côtière nécessite une étude approfondie de sa surface submergée pour mieux comprendre sa morphologie et confirmer les rapports de distribution d'épaisseur utilisés pour les élévations. Un DEM de la surface submergée fournit un moyen de reconnaître les changements à petite échelle dans la croissance de la glace. La comparaison de la surface sous glacielle avec la surface supra glacielle peut permettre d'obtenir un modèle d'épaisseur plus précis et de haute résolution. Cette approche est démontrée à l'aide de techniques photogrammétriques sous-marines à partir d'images obtenues par un ROV, un type de véhicule sous-marin autonome (underwater unmanned vehicle ou UUV), équipé d'une caméra GoPro Hero 7. Les DEM du dessus et du dessous de la glace sont reliés entre eux à l'aide de marqueurs spécialisés qui servent de géoréférenceement pour la surface numérique. Dans ce cas, la géorectification pour les deux modèles repose uniquement sur la méthode de géoréférence directe à partir des métadonnées géographiques de l'image de surface créée avec un aéronef télépiloté (unmanned aerial vehicle ou UAV). Étant donné la nature dynamique de la glace côtière, la géorectification par point de contrôle (ground control points ou GCP) reste peu fiable. La photogrammétrie sous-glace couplée à une méthode de géorectification indirecte, peut générer un DEM correctement aligné avec le DEM du dessus de la glace. Le modèle de distribution d'épaisseur résultant est ensuite comparé à d'autres techniques de mesure telles que les mesures électromagnétiques et de forage. Une analyse plus approfondie peut être réalisée en appliquant cette méthodologie au même site à un intervalle de temps défini pour calculer le taux de croissance. Cette tentative agit comme une preuve de concept pour la construction d'un DEM utilisant des techniques photogrammétriques sous-marines. Ces tests servent à définir l'utilisation des techniques photogrammétriques sous-marines comme un moyen viable d'interpréter les changements à petite échelle de la morphologie des glaces côtières ainsi que l'échelle à laquelle une telle technique peut être exécutée. L'utilisation combinée des modèles photogrammétriques UUV et UAV est prometteuse pour générer des modèles d'épaisseur haute résolution. Cependant, des modifications supplémentaires du système ROV sont recommandées pour surmonter les limites de portée des futurs modèles. Le développement ultérieur de cette technique pourra bénéficier des modifications suggérées dans ce mémoire. -- Mot(s) clé(s) en français : véhicule sous-marin sans pilote, aéronef télépiloté, sous-marin télécommandé, photogrammétrie, glace côtière, sous-glaciel, épaisseur de glace, submersible, pied de glace. --
ABSTRACT : The dynamic nature of coastal ice environments causes ongoing ice morphology and growth changes. Digital elevation models (DEM) captured by areal remote sensing methods commonly measure ice thickness based on mass balance and buoyancy. Since this type of measurement builds on the assumption of an evenly distributed balanced system, small-scale submerged features can often be overlooked. The complex nature of coastal ice formation requires an in-depth investigation of its submerged surface to understand its morphology better and confirm thickness distribution ratios for thickness elevations. A DEM of the submerged surface provides a way to recognize small scale changes in ice growth. Comparing the under-ice DEM to the above-ice DEM can generate a high resolution DTM. This approach is demonstrated using underwater photogrammetric techniques from images captured by an ROV, a type of UUV, equipped with a GoPro Hero 7 camera. The above and under-ice DEM are linked using specialized markers, which serve as georeferencing submerges digital surface. In this case, georeferencing for both models relies solely on the direct georeferencing method from the UAV image geographic metadata. Since the dynamic nature of coastal ice renders georectification by GCP unreliable. Using an indirect georeferencing method, the under-ice can generate a DEM correctly aligning with the above ice DEM. The resulting thickness distribution model is then compared to other techniques, such as electromagnetic and drill hole measurements. Further analysis can be achieved by applying this methodology to the same site at a set time interval to calculate the growth rate. This attempt acts as a proof of concept for the thickness model using underwater photogrammetric techniques. These tests define underwater photogrammetric techniques as a viable way to interpret small-scale changes in coastal ice morphology and the scale to which such a technique can be executed. The combined use of UUV and UAV photogrammetric models is a promising technique to generate high-resolution DTM. However, additional modifications to the ROV system are recommended to overcome the range limitations on future models. Further development of this technique will benefit from the modifications suggested in this paper. -- Mot(s) clé(s) en anglais : unmanned underwater vehicles, remotely operated vehicle, unmanned aerial vehicles, photogrammetry, coastal ice, under-ice, ice thickness, underwater, icefoot.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Bernatchez, Pascal
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Dumont, Dany
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en océanographie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences. Ce document est rédigé sous forme d'articles scientifiques.
Mots-clés :	Glace de mer; Processus; Formation; Littoral; Photogrammétrie; Photogrammétrie aérienne; Photogrammétrie sous-marine.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	23 janv. 2024 16:09
Dernière modification :	23 janv. 2024 16:09
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/2826

Actions (administrateurs uniquement)

Éditer la notice