Equiping an avalanche site : use of the sound properties of the snow and the image treatment techniques to measure the physical parameters of a dense avalanche
Instrumentation d'un site avalancheux : de l'utilisation des propriétés acoustiques de la neige et des techniques d'imagerie pour la mesure de paramètres physiques d'une avalanche dense
Abstract
Our study is a preliminary step to prepare full scale experimentation. The aim is to define the field of validity of dense flow avalanche models. An analysis of different basic assumptions of these models allows us to precise the main physical parameters which have to be measured at different points of the flow : density and velocity. After a recall of various experiments on the dense flow avalanche dynamic, we define the main infrastructures to install on an experimental site and we precise two ways to realise these measurements. Experiments in laboratory were done to search a relation between the density of a dense snow sample and its acoustic properties. This part ends with a presentation of the basic principles of an acoustic sensor able to do these measurements inside the avalanche flow. At last, we show it is possible to use the image processing to measure the velocity at the surface of the flow, on the field. Then, we propose how to carry out improvements to the current techniques of image processing to increase their efficiency.
Cette étude est une étape préliminaire à la préparation d'expérimentations in situ. Celles-ci permettront, à terme, de déterminer le domaine de validité des modèles d'avalanches denses. A partir d'une analyse des hypothèses de ces différents modèles, nous précisons les principaux paramètres physiques à mesurer dans une avalanche : la densité de la neige et la vitesse au sein et à la mesure de l'écoulement. Après le rappel des diverses expériences déjà réalisées en laboratoire ou in situ pour étudier la dynamique des avalanches denses, nous appronfondissons deux méthodes permettant de réaliser ces mesures. Nous cherchons à déterminer la densité de la neige en mouvement à partir de ses propriétés acoustiques puis à mesurer la vitesse à la surface de l'écoulement en utilisant des techniques de traitement d'images. Grâce à des expériences en laboratoire, nous établissons une relation entre la densité d'une neige dense et son impédance caractéristique. Nous définissons alors les principes d'un capteur acoustique permettant de mesurer en continu la densité et la vitesse au sein de l'écoulement. Nous analysons ensuite les erreurs inhérentes à l'utilisation des techniques de traitement d'images pour des expérimentations in situ en environnement difficile. Quelques modifications sont alors proposées pour augmenter l'efficacité de cette méthode afin de réaliser une cartographie des vitesses à la surface d'une avalanche dense.
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