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Cartographie fine de l’argile minéralogique par démélange d’images hyperspectrales à très haute résolution spatiale
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Ducasse, Etienne |
| Copyright Year | 2019 |
| Abstract | L’etude des sols argileux fait l’objet de nombreux travaux motives par leur role dans les processus d’erosion, les catastrophes naturelles et l’agriculture de precision. La quantification des argiles gonflantes est aussi necessaire pour evaluer la traficabilite d’une region ou le risque de retrait-gonflement des sols, responsable d’engendrer des degâts sur le bâti. En effet, les argiles gonflantes sont des smectites qu’il faut differencier des autres types d’argiles telles que l’illite ou la kaolinite, en milieu tempere. Les techniques traditionnelles pour realiser la cartographie des mineraux argileux des sols sont en general couteuses, financierement et en temps, et sont basees sur des campagnes terrain. La teledetection hyperspectrale est une technique interessante pour obtenir des cartes d’argile plus precises et a moindre cout. Neanmoins, elle est limitee par le fait que (i) les mineraux sont melanges de maniere intime dans les sols avec d’autres composants ; mais aussi que (ii) a l’echelle aeroportee, le signal reflechi du sol nu est melange a celui de la vegetation au sein d’un pixel (resolution spatiale de l’ordre du metre). Ces phenomenes de melange, aux echelles microscopique et macroscopique, rendent difficile l’estimation du contenu en argiles mineralogiques. Le developpement des drones ainsi que leur possibilite d’embarquer de nouvelles cameras hyperspectrales couvrant l’ensemble du spectre [0,4 - 2,5 mm] avec une haute resolution spatiale (environ 10 cm) et un signal a bruit eleve ouvrent de nouvelles perspectives. L’objectif de cette these est de montrer l’interet de l’utilisation de methodes de demelange sur des donnees hyperspectrales a tres haute resolution spatiale pour estimer le contenu en mineraux argileux du sol, et plus precisement des argiles responsables du retrait-gonflement, les smectites. Dans un premier temps, les potentialites des methodes de demelange existantes dans la litterature pour l’estimation du contenu en mineraux argileux des sols sont presentees. Dans un second temps, les methodes de demelange sont utilisees sur une base de donnees d’images hyperspectrale acquises en laboratoire de melanges controles mineraux contenant des argiles (montmorillonite, illite, kaolinite) et d’autres mineraux presents dans les sols (quartz, calcite). Comme les mineraux sont melanges de maniere intime, des methodes de demelange, lineaires et non-lineaires sont decrites et comparees. Neanmoins, les algorithmes non-lineaires ont des performances similaires aux algorithmes lineaires. De plus, l’effet de la variabilite des donnees sur la precision de l’estimation des abondances a pu etre reduit en utilisant des pretraitements spectraux. Dans une derniere etape, la comparaison des methodes de demelange sont etendues a des mesures en environnement exterieur. Cette analyse repose sur une campagne de mesure en exterieur realisee pour la mesure d’images hyperspectrales acquises depuis une nacelle (12 m de hauteur environ, 1,5 cm de resolution spatiale), et l’acquisition d’echantillons preleves et analyses par DRX (donnees quantitatives des abondances des mineraux) pour validation. Cette derniere phase permet d’analyser l’impact d’un sol naturel (compose d’un melange mineralogique, des matieres carbonees telles que la cellulose, et ayant une rugosite de surface. . . ) sur les methodes de demelange. Les performances obtenues (moins de 15 % RMSE sur l’estimation de la montmorillonite) permettent d’ouvrir des perspectives quant a l’application de ces methodes sur des capteurs embarques par drone, pour la cartographie de la traficabilite et de l’alea de retrait-gonflement des sols. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-02190196/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
