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Avalanches et photos aériennes
Les images orthogonales sont un outil précieux pour établir et compléter les cartes des dangers. Elles sont obtenues à partir de photographies aériennes, traitées numériquement. Ces dernières ne peuvent pas être directement utilisées pour les cartes, car, selon la topographie, elles comportent des imprécisions ou des déformations.
L' hiver 1998/99 a été l' un des plus remarquables de la ﬁn du siècle dernier. Lors des très fortes chutes de neige, ﬁn janvier et début février 1999, les cartes météorologiques ont montré des situations particulières. Entre une zone de haute pression située sur l' est de l' Atlan ( anticyclone des Açores ) et une zone de basse pression sur la Scandinavie, un courant d' air polaire humide s' est dirigé vers l' Europe centrale. Ce courant s' est heurté aux Alpes, entraînant d' importantes chutes de neige sur la région alpine et les zones intra-alpines. Ces chutes de neige ont notamment eu pour conséquence près de six cents avalanches, avec des victimes humaines ou des dégâts matériels plus ou moins étendus. Les considérables masses de neige tombées ont également créé des problèmes à la période de fonte. Des journées très chaudes en mai, suivies de précipitations abondantes, ont provoqué des inondations dans diverses régions du nord des Alpes.
Photos aériennes Immédiatement après les fortes chutes de neige, un examen des données disponibles a été entrepris pour juger de la situation en matière d' avalanches. Un rôle important a été joué par les photos aériennes, photos qui ont été prises dès que
Trajet aérien dans les Alpes suisses Carte aérienne avant le redressement Carte aérienne après le redressement ( photo orthogonale ) Reproduction avec distorsion d' un terrain dans la carte aérienne à cause de la projection centrale Transformation d' une carte aérienne en une photo orthogonale Pho to s: Kl aus Bu dmige r photo aérienne photo aérienne carte photo orthogonale LES ALPES 2/2002
les conditions de visibilité ont été favorables, après les avalanches.
Un grand nombre de trajets aériens rectilignes ont été programmés audessus des zones d' avalanches et des séries d' images ont pu être prises avec des recouvrements de 50 à 80%. Cinq appareils ( Mensurations officielles, Office fédéral de la topographie, Swissphoto AG, Forces aériennes ) ont pris en cinq jours, le long de cent vingt trajets, 3201 vues verticales et 407 vues obliques.
Avantages et inconvénients Un des grands avantages des photos aériennes est leur excellente résolution. La qualité des chambres de prise de vue est telle que les photos offrent une très grande richesse de détails. Pris à environ 4000 m d' altitude, les clichés permettent de voir au sol des objets d' une dimension de l' ordre de 60 cm.
Les photos aériennes permettent également d' élaborer des modèles tridimensionnels du terrain. Si l'on observe sous le stéréoscope deux clichés se recouvrant partiellement, les parties recouvertes apparaissent en relief. Outre les distances horizontales, on peut également apprécier les différences d' altitude. Mais les photos aériennes ont aussi des inconvénients: les forêts cachent les détails du terrain et, le plus souvent, le réseau des chemins. Les fortes ombres portées font pratiquement disparaître le détail du relief. Si la paroi d' une montagne est à la verticale de la chambre photographique, les formes du terrain disparaissent également.
Par ailleurs se posent des problèmes dus aux rapports de grandeur. En effet, un terrain ou une maison, situés au sommet d' une montagne se trouvent plus près de la chambre photographique – et sont donc représentés avec des dimensions plus grandes – qu' un terrain ou une maison se trouvant au fond de la vallée. Pour ce qui est des avalanches, cela signiﬁe que les zones de décrochement en altitude sont représentées avec de plus grandes dimensions que les zones d' écoulement dans les vallées. La photo aérienne, tout particulièrement en terrain montagneux, n' a pas d' échelle uniforme. Cette dernière varie avec l' altitude de l' objet considéré.
Le troisième problème est représenté par les distorsions de l' image. Sur une carte topographique, nous voyons chaque point comme si nous étions à sa verticale ( projection parallèle ). La distance entre deux points du terrain est la distance horizontale, sans prise en compte de l' éventuelle différence d' alti. Sur une photo aérienne, en revanche, seul le centre de l' image est une vue verticale ( point A du dessin cf. p. 37 ). Plus on approche du bord, plus la vue devient oblique ( projection centrale pour les points B et C ).
Si le point considéré est hors du centre de l' image, sa position est essentiellement déterminée par son altitude. Plus cette altitude est élevée, plus l' échelle de sa représentation diminue et plus sa position sur la carte sera déplacée par la distorsion radiale ( segment B–C ).
Une photo aérienne, malgré tous ses avantages, est donc une image plus ou moins biaisée du paysage. Il faut donc la « redresser » si l'on veut faire une mesure comme sur une carte ou si un objet, par exemple un cône d' avalanche, doit être reporté sur un plan.
Redressement Corriger les distorsions d' une photographie aérienne consiste à remplacer la projection centrale, qui est celle de la photo par la projection parallèle utilisée par la carte, c'est-à-dire à faire de la photo
Extrait du cadastre d' ava de la commune de Guttannen ( vert clair: avalanche de poussière, bleu: avalanche de neige coulante ). La photo orthogonale des couloirs d' avalanche de février 1999 y a été déposée LES ALPES 2/2002
une photo orthogonale. Les moyens actuels de traitement informatique des images permettent d' opérer cette transformation sur l' écran d' un ordinateur. Entre le point où se trouve l' avion au moment de la prise de vue et les propriétés opto-géométriques de l' objectif de la chambre photographique existent des relations géométriques calculables; il est possible de déterminer le déplacement radial des points de l' image par rapport au plan de la carte. Les relations mathématiques exigent des calculs et fournissent des données en quantités considérables que seuls peuvent traiter des ordinateurs. Malgré l' emploi de l' informa, la capacité de jugement et l' expé du spécialiste en photogrammétrie continuent de jouer un rôle important lors de l' examen de l' image.
Numérique et tridimensionnel Dans une première phase, la photo aérienne est numérisée par balayage ( scan-ner).Généralement de format 23ϫ23 cm, elle est transformée en quelque 350 millions de points ( pixels ). La position et la couleur de chaque point sont codées. Sur l' écran ou à l' impression, la photo numérisée présente une qualité pratiquement égale à celle de la photo analogique originale.
Dans une deuxième phase, la photo numérisée est superposée à un modèle tridimensionnel du terrain, également numérique, aﬁn de rendre calculables les différences de hauteurs biaisées. Les représentations numérisées du terrain se basent sur des cartes numérisées ou, dans des cas particuliers, doivent être élaborées par photogrammétrie. Chacun des points du modèle a ainsi des coordonnées ( x et y dans le plan horizontal, z dans le plan vertical ), à l' instar des points d' une carte.
Dans une troisième phase, la photo aérienne numérisée est reliée au modèle de terrain: un grand nombre de points de la photo aérienne sont localisés grâce aux points du modèle. Le processus permet également de calculer précisément la position et l' altitude de la chambre photographique. Les points de référence constituent la base mathématique du redressement de la photo aérienne. La quatrième phase est en grande partie laissée au programme de l' ordina. La situation de chaque point de l' image ( phase 1 ) est calculée à l' aide du modèle numérisé de terrain ( phase 2 ) et des points de référence ( phase 3 ) et reportée selon une projection parallèle. C' est ainsi qu' apparaît sur l' écran une image redressée ou orthogonale. Elle constitue un élément important dans l' établissement des cartes de dangers d' avalanche a
Georg Budmiger, Gümligen ( BE ); Klaus Budmiger, Meiringen ( BE ) ( trad. ) Le cadastre d' avalanches constitue la base des cartes des dangers d' avalanche. Ici un extrait de la carte de la commune de Guttannen. La photo orthogonale des couloirs d' avalanche de février 1999 montre que les zones dangereuses ont été dépassées Pho to s:
Kl aus Bu dmige r
Protection de la montagne
La difesa dell' ambiente
Schutz der Gebirgswelt