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Assessment of Erosion, Deposition and Rill Development On Irregular Soil Surfaces Using Close Range Digital Photogrammetry

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Résumé

La compréhension de l’organisation spatiale de l’érosion dans et entre les zones de ravinement permet de localiser les sources de sédiments et de déterminer l’apport sédimentaire au pied des versants. Cependant, l’information spatiale sur les processus érosifs est souvent limitée en raison d’une microtopographie mal connue. Cet article présente une méthode de relevé des changements microtopographiques de la surface du sol causés par l’érosion et d’étudier les processus de transport sédimentaire et d’érosion dans et entre les zones de ravinement pour un événement pluvieux donné. L’approche s’appuie sur des différences de modèles numériques de terrain (MNT), déterminés automatiquement par photogrammétrie terrestre, avec édition ultérieure des points 3D par l’opérateur. Le contrôle de qualité des mesures issues du MNT montre que l’érosion et la sédimentation peuvent être détectées avec une erreur relative de ±2,8 à 5,3 mm. L’apport sédimentaire moyen sur des surfaces de 53 m 2 consécutif à des pluies érosives de 46 à 70 mm est estiméà 1,24 à 3,5 kg m −2 . L’organisation spatiale de l’érosion et de la sédimentation montre la relative efficacité des ravines pour transporter les sédiments depuis les zones inter-ravines avec un taux d’apport sédimentaire supérieur à 1. Ainsi, en cas d’événement pluvieux érosif, la capacité de transport du flux de ruissellement n’est pas une condition limitante. Le réseau de ravines est contrôlé par des changements brutaux de la microtopographie de surface, les surfaces rugueuses produisant des ravines plus nombreuses, plus petites et ayant une moindre contribution au transport sédimentaire que les surfaces relativement lisses. La rugosité de surface induite par les labours, la présence de pierres et de végétation clairsemée, et les bordures des parcelles étudiées posent des difficultés pour les techniques photogrammétriques, et entraînent des erreurs qui empêchent la production automatique de MNT. La précision des MNT est limitée par la précision des points d’appui, les distorsions de l’optique en bordure de champ et les paramètres d’extraction du MNT. Cependant, malgré ces limitations, l’utilisation de la photogrammétrie numérique permet de mesurer les hautes fréquences de la microtopographie de surface et de caractériser l’érosion et la sédimentation ainsi que les processus de ravinement pendant des événements pluvieux très érosifs.

Keywords: DEM quality; close range photogrammetry; microtopography; rill density; rill sediment transport

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1111/j.1477-9730.2010.00588.x

Affiliations: 1: ( ), Email: helmut.fuchs@boku.ac.at 2: ( ), Email: reinfried.mansberger@boku.ac.at 3: ( )University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna, Austria, Email: andreas.klik@boku.ac.at 4: ( )University of Bern, Switzerland, Email: zapp@geo.unibe.ch

Publication date: September 1, 2010

bpl/phor/2010/00000025/00000131/art00007
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6
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