Extraction par télédétection satellitaire des zones de coulées de débris

Les coulées de débris sont des torrents qui se forment lorsque de fortes pluies ou des inondations saturent et diluent les sols meubles et sableux des zones montagneuses. Elles sont largement répandues dans des régions du monde entier présentant une topographie et des reliefs particuliers, et leur pouvoir destructeur est plus étendu et plus grave que celui des effondrements, glissements de terrain ou inondations isolés. Les coulées de débris constituent une menace pour les vies humaines et les biens en raison de leurs mécanismes de destruction et d'enfouissement.

Par le passé, les recherches ou enquêtes géologiques de terrain sur les catastrophes étaient difficiles à mener dans les zones peu peuplées, caractérisées par de hautes montagnes et des routes dangereuses. Cependant, les méthodes de télédétection, grâce à leur large champ de vision, leur acquisition rapide de données, leur observation continue et leur absence de contraintes liées au terrain, sont largement utilisées depuis quelques années dans le cadre des enquêtes sur les coulées de débris.

△Surveillance par télédétection des coulées de débris

L'extraction des coulées de débris peut être effectuée sur des superpixels obtenus par la méthode SLIC en utilisant des indices spectraux pertinents pour extraire les régions de coulées de débris.

Tout d'abord, l'image est segmentée à l'aide de la méthode SLIC. Cette étape consiste à déterminer le nombre de régions segmentées et à répartir uniformément des points d'amorçage dans l'image en fonction de ces régions. Ensuite, les points d'amorçage sont resélectionnés dans le voisinage de chaque point initial, et les valeurs de gradient de tous les pixels de ce voisinage sont calculées. Le pixel présentant le gradient le plus faible est alors réaffecté comme point d'amorçage afin d'éviter qu'il ne soit défini comme point de contour. Une étiquette de clustering est attribuée à chaque pixel en fonction d'une métrique de clustering. Étant donné que chaque pixel est analysé par plusieurs points d'amorçage, il existe une distance entre chaque pixel et les points d'amorçage voisins. Le point d'amorçage le plus proche est sélectionné comme centre du cluster pour ce pixel. Les centres des régions sont ensuite recalculés, et le clustering est optimisé itérativement en fonction de la métrique jusqu'à convergence de l'erreur.

(a)K=100

(b)K=300

(c)K=500

△Segmentation de région basée sur la méthode SLIC

Une fois les régions segmentées générées, l'indice de végétation NDVI, l'indice d'eau amélioré PNDWI et la valeur spectrale moyenne de chaque bande sont calculés pour chaque région segmentée. À partir de l'interprétation visuelle de la zone de coulée de débris sur l'image, l'intervalle de valeurs de l'indice de végétation, de l'indice d'eau et des valeurs spectrales de chaque bande dans cette zone est déterminé, et un seuil est défini pour surveiller la coulée de débris dans la zone d'étude.

La zone d'informations sur les coulées de débris à Sanyanyu, dans le comté de Zhouqu, préfecture autonome tibétaine de Gannan, province du Gansu, obtenue par inversion basée sur cette méthode, est illustrée dans la figure ci-dessous.