Application de la méthode LSPIV pour la mesure de champs de vitesse et de débits de crue sur modèle réduit et en rivière

International audienceLSPIV technique enables the measurement of surface flow velocities using image sequence analysis. EDF and Irstea partnership made possible the development of Fudaa‑LSPIV freeware by DeltaCAD Company. Two software applications at flume and field scales are detailed: (i) bed shear stresses were calculated owing to LSPIV velocities, water depth and bathymetry for a physical model of the Old Rhine; (ii) the software was used to optimize the calculation parameters of LSPIV flood discharge measurement stations in Mediterranean rivers.La technique LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry) permet de mesurer les vitesses de surface d'un écoulement par analyse de séquence d'images. Pour faciliter l'application opérationnelle de la méthode, un logiciel, Fudaa-LSPIV, a été développé par la société DeltaCAD dans le cadre d'une collaboration entre EDF et Irstea. Deux applications en laboratoire et en rivière sont présentées : (i) couplée avec des mesures de hauteur d'eau et de bathymétries, la LSPIV a permis d'estimer des paramètres de Shields sur le modèle physique à fond mobile du Vieux-Rhin ; (ii) le logiciel a été utilisé pour procéder à des analyses de sensibilité pour paramétrer ainsi au mieux les stations LSPIV de mesure de débit en crue de rivières cévenoles

Crowdsourcing Methods for Data Collection in Geophysics: State of the Art, Issues, and Future Directions

Data are essential in all areas of geophysics. They are used to better understand and manage systems, either directly or via models. Given the complexity and spatiotemporal variability of geophysical systems (e.g., precipitation), a lack of sufficient data is a perennial problem, which is exacerbated by various drivers, such as climate change and urbanization. In recent years, crowdsourcing has become increasingly prominent as a means of supplementing data obtained from more traditional sources, particularly due to its relatively low implementation cost and ability to increase the spatial and/or temporal resolution of data significantly. Given the proliferation of different crowdsourcing methods in geophysics and the promise they have shown, it is timely to assess the state‐of‐the‐art in this field, to identify potential issues and map out a way forward. In this paper, crowdsourcing‐based data acquisition methods that have been used in seven domains of geophysics, including weather, precipitation, air pollution, geography, ecology, surface water and natural hazard management are discussed based on a review of 162 papers. In addition, a novel framework for categorizing these methods is introduced and applied to the methods used in the seven domains of geophysics considered in this review. This paper also features a review of 93 papers dealing with issues that are common to data acquisition methods in different domains of geophysics, including the management of crowdsourcing projects, data quality, data processing and data privacy. In each of these areas, the current status is discussed and challenges and future directions are outlined

Nouvelles utilisations des mesures de bassins de déflexion pour caractériser l’état structurel des chaussées

The evaluation of the structural characteristics of pavements is involved in their maintenance. The measurement of deflection is a key indicator of this evaluation. Currently, only the maximum deflection and the radius of curvature are analyzed. However, the curviameter and the deflectograph are able to record the whole deflection bowl and the parameters deduced from thismeasurement could help to better characterized damages on pavements. The interpretation of the measurements is only qualitative and back calculation of pavement layer moduli gives unsatisfactory results. The thesis aims to improve the interpretation of deflection measurements. The working principle of these apparatus and the measurement assumptions introduce several measurement biases.To overcome these issues, a correction process has been developed. The comparison with theoretical basins has given satisfactory results on bituminous or flexible pavements. Then, a numerical study has been conducted to determine the influence of pavements damages on the deflection measurement. By this study, it has been showed that the usual indicators of the deflection measurement are notable to detect all damages. So, a methodology hasbeen developed in order to create an optimized indicator specified to a special defect. A study on numerical results has been conducted to validate the implementation of these indicators. Then, the correction method and these new indicators have been tested on experimental sites with and without damages. At last, the research works have been studied at network level.L’évaluation des caractéristiques structurelles des chaussées permet l’optimisation de leur maintenance. La mesure de déflexion est une mesure de base de cette évaluation. Aujourd’hui,seuls la déflexion maximale et le rayon de courbures ont analysés. Pourtant, le curviamètre et le déflectographe relèvent le bassin de déflexion complet dont l’analyse permettrait d’extraire des paramètres plus sensibles à l’endommagement des chaussées. Actuellement, l’interprétation des mesures est seulement qualitative et aucun calcul inverse de l’état de dommage de la structure n’est réalisé. La thèse vise à améliorer l’interprétation des mesures de déflexion. Le fonctionnement des appareils a montré que leurs hypothèses de mesure conduisent à des biais de mesure. Pour pallier ce problème, une procédure de correction des mesures a été mise en place. La comparaison avec des bassins théoriques a montré que la méthode de correction était satisfaisante. Ensuite, une étude numérique visant à déterminer la sensibilité du bassin de déflexion à la présence de différents défauts a été conduite. Celle ci a montré que les indicateurs classiques de la mesure de déflexion étaient peu sensibles à un endommagement dans la chaussée. Une méthodologie a donc été développée pour la création d’indicateurs optimisés à un type de défauts spécifiques. L’étude sur cas théoriques a conduit à l’obtention de résultats concluants. L’ensemble de ces travaux a ensuite été validé sur sites expérimentaux pour des mesures de répétabilité, mais également sur site avec la présence avérée de défauts. Finalement, la thèse a envisagé l’utilisation des travaux précédents sur des mesures réelles recueillies sur itinéraire

New uses of deflection bowls measurements to characterize the structural conditions of pavements

L’évaluation des caractéristiques structurelles des chaussées permet l’optimisation de leur maintenance. La mesure de déflexion est une mesure de base de cette évaluation. Aujourd’hui,seuls la déflexion maximale et le rayon de courbures ont analysés. Pourtant, le curviamètre et le déflectographe relèvent le bassin de déflexion complet dont l’analyse permettrait d’extraire des paramètres plus sensibles à l’endommagement des chaussées. Actuellement, l’interprétation des mesures est seulement qualitative et aucun calcul inverse de l’état de dommage de la structure n’est réalisé. La thèse vise à améliorer l’interprétation des mesures de déflexion. Le fonctionnement des appareils a montré que leurs hypothèses de mesure conduisent à des biais de mesure. Pour pallier ce problème, une procédure de correction des mesures a été mise en place. La comparaison avec des bassins théoriques a montré que la méthode de correction était satisfaisante. Ensuite, une étude numérique visant à déterminer la sensibilité du bassin de déflexion à la présence de différents défauts a été conduite. Celle ci a montré que les indicateurs classiques de la mesure de déflexion étaient peu sensibles à un endommagement dans la chaussée. Une méthodologie a donc été développée pour la création d’indicateurs optimisés à un type de défauts spécifiques. L’étude sur cas théoriques a conduit à l’obtention de résultats concluants. L’ensemble de ces travaux a ensuite été validé sur sites expérimentaux pour des mesures de répétabilité, mais également sur site avec la présence avérée de défauts. Finalement, la thèse a envisagé l’utilisation des travaux précédents sur des mesures réelles recueillies sur itinéraire.The evaluation of the structural characteristics of pavements is involved in their maintenance. The measurement of deflection is a key indicator of this evaluation. Currently, only the maximum deflection and the radius of curvature are analyzed. However, the curviameter and the deflectograph are able to record the whole deflection bowl and the parameters deduced from thismeasurement could help to better characterized damages on pavements. The interpretation of the measurements is only qualitative and back calculation of pavement layer moduli gives unsatisfactory results. The thesis aims to improve the interpretation of deflection measurements. The working principle of these apparatus and the measurement assumptions introduce several measurement biases.To overcome these issues, a correction process has been developed. The comparison with theoretical basins has given satisfactory results on bituminous or flexible pavements. Then, a numerical study has been conducted to determine the influence of pavements damages on the deflection measurement. By this study, it has been showed that the usual indicators of the deflection measurement are notable to detect all damages. So, a methodology hasbeen developed in order to create an optimized indicator specified to a special defect. A study on numerical results has been conducted to validate the implementation of these indicators. Then, the correction method and these new indicators have been tested on experimental sites with and without damages. At last, the research works have been studied at network level

Estimation de débit de crue par utilisation de films amateurs

Flood discharge estimation using non professional movies. Knowing the discharge of a river during flood events is essential for hydrological studies. Unfortunately, measurements using traditional gauging devices are too difficult or unsafe to conduct during extreme events. As a result, high flow discharges are often very imprecise or, sometimes, don’t even exist. With the aim of improving the possibilities of discharge measurements during extreme floods, an image based method using non professional movies is being developed from the already well known LSPIV method. Those movies, made by non professional and quickly released on internet, are more and more numerous at each new extreme events, providing a source of information which we propose a new form of valuation.La connaissance du débit en crue est essentielle pour la compréhension des épisodes hydrologiques extrêmes et la mise en place de gestion des risques. Or en raison des difficultés techniques que présentent les jaugeages par méthode traditionnelle en cas de forte crue, ces données sont souvent manquantes ou très imprécises. En se basant sur les méthodes maintenant maîtrisées de mesure de débit par analyse de séquence d’images telles que la LSPIV, une méthode est en développement afin d’exploiter les films amateurs de crue et de pouvoir réaliser des estimations de débit dans des gammes souvent peu ou pas jaugées. Ces films, généralement réalisés par des particuliers et dont le nombre augmente à chaque nouvel événement hydrologique intense, représentent une source de données dont il est proposé ici une nouvelle forme de valorisation.Le Boursicaud Raphaël, Penard Lionel, Le Coz Jérôme. Estimation de débit de crue par utilisation de films amateurs. In: 35es journées de l’hydraulique de la Société Hydrotechnique de France. Hydrométrie 2013. Paris, 15-16 mai 2013. 2013

Guide méthodologique : Collecte et préparation de film amateur en vue d’une exploitation par analyse d’image

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAUIn the context of flash floods, or in ungauged basin, we propose to use the acquired video and posted online by witnesses. The preliminary work carried out since 2012 on this issue were used to develop and validate an image sequence processing methodology to overcome the difficulties related to the amateur nature of video capture : camera movements , known optical sensor . This methodology is now stabilized and requires free software tools freely available , including Fudaa - LSPIV ( Irstea / EDF ) . This procedure explain the processing of witness films for the analysis of velocities and flow rates.Dans le contexte de crues rapides, ou dans des bassins non instrumentés, ou bien encore d’inondations urbaines sans jaugeages, nous proposons d’utiliser des vidéos acquises puis mises en ligne par des témoins. Les travaux préalables menés depuis 2012 sur ce sujet ont permis de développer et valider une méthodologie de traitement des séquences d’images pour pallier les difficultés liées au caractère amateur de l’acquisition vidéo : mouvements de la caméra, optique inconnue du capteur. Cette méthodologie est maintenant stabilisée et ne requiert que des outils logiciels gratuits et disponibles librement, dont Fudaa-LSPIV (Irstea/EDF). Afin de rendre son application possible par d'autres utilisateurs, voilà un mode opératoire pour le traitement des films amateur en vue de l'analyse des vitesses et débits

Estimation de débit de crue par utilisation de films amateurs

National audienc

Jaugeage par radar mobile, protocole et résultats

La technique de mesure des vitesses de surface par radar mobile séduit les équipes d'hydrométrie du fait de sa rapidité et de la simplicité de sa mise en œuvre pour des jaugeages en crue. Les radars mobiles viennent ainsi compléter la flotte d'instruments déjà disponible dans les équipes. L'intérêt de ces radars et de cette technique est de pouvoir explorer le champ de vitesse de surface sans contact avec la rivière. Le calcul du débit à partir de ces mesures partielles nécessite des mesures complémentaires, notamment de bathymétrie et de hauteur d'eau. L'évaluation du coefficient de vitesse est aussi un point important. Cette technique est particulièrement bien adaptée aux mesures en crue. Cette étude présente le protocole de mesure proposé par Irstea pour le jaugeage par radar mobile, qui propose notamment une solution de déploiement pour les cas où la hauteur d'eau varie très rapidement dans le cours d'eau. Des cas d'application sur des sites variés sont présentés notamment lorsque la technique par radar a été testée et comparée avec d'autres méthodes. Les résultats sont très encourageants

Jaugeage par radar mobile. Protocole et résultats

Mobile radar gauging, field procedure and results. The non-contact surface velocity measurement using SVR (Surface Velocity Radar) can be used to measure river discharge during floods. This method convinces hydrometry services because it is quick and simple to apply. The SVR is a complimentary instrument to add to the field panoply, especially for flood measurements. For computing discharge from surface velocities, additional measurements (bathymetry, velocity profiles, water level) are needed, and a velocity coefficient has to be estimated for each site. Mean velocity and surface velocity are linked through this coefficient. This study explains the field procedure suggested by Irstea (National Research Institute of Science and Technology for Environment and Agriculture) for gauging streams with a SVR system, with a two-way procedure to improve the discharge measurement accuracy during fast flood with fast water level variations. Some application results are presented in different rivers, with a comparison between the radar method and other conventional discharge measurements. The quality of the results is very encouraging.La technique de mesure des vitesses de surface par radar mobile séduit les équipes d'hydrométrie du fait de sa rapidité et de la simplicité de sa mise en oeuvre pour des jaugeages en crue. Les radars mobiles viennent ainsi compléter la flotte d'instruments déjà disponible dans les équipes. L'intérêt de ces radars et de cette technique est de pouvoir explorer le champ de vitesse de surface sans contact avec la rivière. Le calcul du débit à partir de ces mesures partielles nécessite des mesures complémentaires, notamment de bathymétrie et de hauteur d'eau. L'évaluation du coefficient de vitesse est aussi un point important. Cette technique est particulièrement bien adaptée aux mesures en crue. Cette étude présente le protocole de mesure proposé par Irstea pour le jaugeage par radar mobile, qui propose notamment une solution de déploiement pour les cas où la hauteur d’eau varie très rapidement dans le cours d’eau. Des cas d'application sur des sites variés sont présentés notamment lorsque la technique par radar a été testée et comparée avec d'autres méthodes. Les résultats sont très encourageants.Dramais Guillaume, Le Coz Jérôme, Le Boursicaud Raphaël, Hauet Alexandre, Lagouy Mickaël. Jaugeage par radar mobile. Protocole et résultats. In: 35es journées de l’hydraulique de la Société Hydrotechnique de France. Hydrométrie 2013. Paris, 15-16 mai 2013. 2013