La surface de la Terre est soumise à des changements continus qui façonnent dynamiquement les paysages naturels. Les phénomènes mondiaux comme le changement climatique jouent un rôle, tout comme les événements locaux à court terme d’origine naturelle ou humaine. Le groupe de recherche 3D Geospatial Data Processing (3DGeo) de l’Université d’Heidelberg a développé une nouvelle méthode d’analyse pour aider à améliorer notre compréhension des processus qui façonnent la surface de la Terre comme ceux observés dans les paysages côtiers ou de haute montagne. Contrairement aux méthodes conventionnelles qui comparent généralement deux instantanés de la topographie, l’approche de Heidelberg peut déterminer – de manière entièrement automatique et sur de longues périodes – quand et où se produisent des altérations de surface et quel type de changements associés elles représentent.
La méthode, connue sous le nom de segmentation spatio-temporelle, a été développée sous la direction du professeur Bernhard Hoefle, dont le groupe 3DGeo est basé à l’Institut de géographie et au Centre interdisciplinaire de calcul scientifique (IWR) de l’Université de Heidelberg. « En observant des histoires de surface entières, notre nouvelle méthode informatisée permet des approches plus flexibles. Contrairement aux méthodes précédentes, nous n’avons plus à spécifier les processus de changement individuels que nous voulons détecter ou les moments dans le temps que l’analyse doit inclure », États scientifiques de géoinformation. «Au lieu de cela, les zones et les périodes entières au cours desquelles des changements similaires se produisent sont identifiés de manière entièrement automatique. Les énormes ensembles de données tridimensionnelles des mesures laser automatiques dans le paysage révèlent ainsi divers types de changements que la comparaison directe de seulement deux points de mesure ne permet pas. »
Entre autres techniques, l’équipe du professeur Hoefle utilise le balayage laser terrestre (TLS) pour mesurer les paysages de montagne et côtiers. Il génère des modèles tridimensionnels d’un paysage représenté par des milliards de points de mesure dans des nuages de points en 3D. «Des systèmes de mesure sont installés sur site et capturent le terrain à intervalles courts et réguliers sur plusieurs mois, générant ainsi des séries chronologiques tridimensionnelles», explique Katharina Anders, doctorante au sein du groupe de recherche de Bernhard Hoefle et à l’IWR de l’Université de Heidelberg. Ces séries temporelles 3D sont spéciales car elles contiennent à la fois les propriétés temporelles et spatiales – ergo 4D – des changements de surface, qui peuvent ensuite être revues comme dans une vidéo time-lapse.
«La segmentation spatio-temporelle permet de différencier en détail différents phénomènes que les méthodes conventionnelles détectent comme un événement unique ou parfois pas du tout», précise Katharina Anders. Les scientifiques de la géoinformation de Heidelberg ont appliqué leur méthode à une série chronologique en 3D d’une étendue de côte aux Pays-Bas, qui a été acquise toutes les heures sur cinq mois par des scientifiques de l’Université de technologie de Delft. L’analyse des données de l’ensemble de la période d’observation a révélé plus de 2 000 changements représentant une accumulation ou une érosion temporaire de sable qui se sont produites à différents endroits à des magnitudes variables et à différentes périodes de temps. Dans ce cas, le transport dynamique du sable enregistré par le système de mesure a été causé par des interactions complexes du vent, des vagues et de l’influence humaine. En conséquence, plusieurs camions de sable ont été transportés en moyenne sur une superficie de 100 mètres carrés sur une période de quatre semaines, sans influence des grandes tempêtes.
Les résultats de ces analyses fournissent la base d’études ultérieures de phénomènes spécifiques ou de processus sous-jacents. Dans le même temps, les informations obtenues sur l’évolution dynamique des surfaces ouvrent de nouvelles possibilités de paramétrage et donc d’adaptation de modèles environnementaux informatisés. «La méthode que nous avons développée contribue donc globalement à améliorer notre compréhension géographique de la dynamique des paysages naturels», ajoute Katharina Anders.
Source de l’histoire:
Matériaux fourni par Université de Heidelberg. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
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