High-resolution methods for the survey and quantification of sedimentary changes in the littoral fringe.
Techniques d'observation et de mesure haute résolution des transferts sédimentaires dans la frange littorale
Résumé
With an increasing population in the littoral fringe and growing coastal risks, there is a pressing need for the development of effective coastal integrated monitoring strategies. This monitoring is underpinned by recurrent surveys, with techniques suited to such environment, measuring changes and allowing a better understanding of the underlying processes. To address this issue, this thesis focuses on the development of methods of survey and of quantification of morphodynamic evolution. It is centred around a very-high resolving 3D monitoring of the land-sea interface. Specifically, this research has concentrated on remote-sensing techniques : stereo-photogrammetry with a drone, terrestrial laser scanning and shallow-water multi-beam echo-sounding above the subtidal beach. For each technique, specific protocols of data gathering and data processing have been developed to compute Digital Elevation Model (DEM) and then differential DEM. This multi-sensor strategy offers a synoptic view of transfers in the sedimentary cell. The monitoring methods were applied to the sandy beach of Porsmilin (Mer d'Iroise). The results of the recurring surveys were explored to analyse the morpho-sedimentary variability at different spatial and temporal scales. The monitoring of the sedimentary cell results in the determination of closure depth (at annual scale) and in the identification of seasonal tendencies. Considering greater spatio-temporal scales, sedimentary features such as berms or beach cusps have been studied. As far as possible, each observation of topographic variations is linked to the underlying hydrodynamic forcing.
Dans un contexte d'anthropisation croissante de la frange littorale, et d'intensification des risques côtiers, la mise en œuvre de politiques de Gestion Intégrée des Zones Côtières (GIZC) s'impose. Cette gestion se concrétise notamment par un suivi de l'évolution littorale, nécessitant des techniques adaptées à ce type d'environnement et permettant de mesurer les variations morphologiques mais également de mieux comprendre les processus mis en jeu. Cette thèse s'inscrit dans la problématique de développement de méthodes d'observation et de quantification de l'évolution morphodynamique. Elle se focalise sur un suivi 3D à très haute résolution spatiale de l'interface Terre-Mer au niveau d'une plage sableuse, de l'échelle journalière à pluri-annuelle. Les méthodes proposées s'appuient sur des techniques de télédétection : stéréo-photogrammétrie depuis un drone hélicoptère, acquisitions au Scanner Laser Terrestre (TLS) et acquisitions au Sondeur Multi-Faisceaux (SMF) petits fonds sur les parties immergées de la plage. Pour chacune de ces techniques, nous avons élaboré un protocole spécifique d'acquisition et de traitement des données aboutissant à la génération de Modèles Numériques de Terrain (MNT), puis de MNT différentiels diachroniques. Cette approche multi-source permet de fusionner les données terre-mer (sur une frange s'étendant du haut de plage à 15 m de profondeur) et offre ainsi une vision synoptique des transferts de matière au sein du compartiment sédimentaire. Les techniques présentées ont été mises en oeuvre à la Plage de Porsmilin (Mer d'Iroise). Les résultats des levés récurrents ont fait l'objet d'une analyse de la variabilité morpho-sédimentaire à différentes échelles spatio-temporelles. Le suivi de la cellule sédimentaire a permis de déterminer la profondeur de fermeture à l'échelle annuelle et d'identifier les tendances saisonnières. Aux échelles spatio-temporelles plus fines, nous avons pu étudier l'évolution de figures sédimentaires telles que des bermes ou des croissants de plages. Autant que possible, chaque observation s'accompagne d'une identification du (des) forçage(s) hydrodynamique(s) sous-jacent(s).
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