Project

Discipline

LiDAR ; Erosion; Structural geology; Photogrammetry; Reservoir; Remote Sensing; 3D geology; Rockfall; Thermal imaging

Lead
LeadLe recul des parois rocheuses se produit essentiellement par des éboulements de volumes et de formes très variables. La morphologie des compartiments qui tombent est déterminée par la structure du massif rocheux et est liée à son pré-découpage par des familles de discontinuités. La fréquence temporelle des chutes de blocs (= aléa) est également influencée par cette structure et par l’histoire géologique des contraintes qui ont lentement plissé et façonné le relief. Une analyse structurale détaillée est donc nécessaire pour améliorer l’estimation de la probabilité / fréquence d’éboulement, qualifié d’aléa dans le domaine des risques naturels, du fait de l’impossibilité de la prévoir de manière déterministe aux échelles de temps concernées par l’aménagement du territoire.
Lay summary
Contenu et objectifs du travail de recherche Notre objectif principal est d’améliorer la compréhension des processus qui déstabilisent les parois verticales afin de mieux évaluer la localisation des masses rocheuses potentiellement instables. Pour ce faire, nous envisageons premièrement de cartographier les structures géologiques sur des modèles 3D « photoréalistes » en couplant les nuages de points LiDAR avec différents types d’imagerie haute-résolution: photogrammétrie, panorama gigapixel et thermographie infrarouge. Sur cette base, nous analyserons ensuite en détail les caractéristiques géométriques des discontinuités (orientation, pendage, espacement, étendue, persistance, rugosité, ouverture, etc.) à l’échelle de la falaise de manière à modéliser un réseau de fractures discret, qui permettra de tester la validité des observations faites sur le terrain. A terme, les résultats obtenus généreront des informations très précises sur les liens qui existent entre la fracturation et l’érosion. De ce fait, nous pourrons ainsi quantifier l’influence de la géologie sur la fréquence des chutes de pierres. Ce travail de recherche est la continuation logique du projet FNS en cours n° 200020_146426 et intitulé « High resolution vertical geology for rockfall hazard assessment and 3D geological mapping ». Contexte scientifique et social du projet de recherche Aujourd’hui, le couplage de plusieurs techniques de télédétection avec les nuages de points LiDAR semble être la clé du développement de l’approche « vertical geology » et offre de nouvelles possibilités au milieu professionnel pour améliorer l’estimation du risque d’éboulement. De plus, nous pensons que ce projet permettra de compléter les connaissances acquises dans le domaine innovant des « digital outcrop models » afin de mieux préparer les futures recherches dédiées à la caractérisation et à la modélisation des réservoirs fracturés pour l'eau, le pétrole et le gaz.

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Last update: 04.05.2015

Active participation

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Number	Title	Start	Funding scheme

High-resolution imaging of vertical outcrops is now possible because of the new remote sensing techniques. This opens new research domains related to fracture network characterization and vertical geology. The present proposal is the continuation of the project "High resolution vertical geology for rockfall hazard assessment and 3D geological mapping (2013-2015)" in which we are conducting researches about the innovative approach of 3D geology based on 3D point clouds coupled with different types of imaging (high resolution optical image, infrared, etc...), analysis of discontinuity sets depending on rock types, time series of rock fall using diachronic cloud points and modelling of fracture network. This opens new perspectives for erosion of rock walls and rock fall hazards, which will be tackled in this final stage of the research.Mapping geological structures directly on 3D point clouds is possible and will be developed further by coupling point clouds data with different types of images in the framework of the so called “virtual outcrop” topic. Based on that, the structures (discontinuities, folds, etc...) will be analysed. A crucial topic for erosion, rockfall and reservoir characterization is the description of spacing distribution, trace length and shape of discontinuities. This will lead to Discrete Fracture Network modelling (DFN), which allows testing the validity of the observations. The expected results will provide information about erosion promoted by rockfall activity, and input for future research on reservoir characterization.Several sites already monitored or well-studied by our group will be used, such as Yosemite National Park (California), Torres Del Paine National Park (Patagonia), Randa, Les Drus, outcrops of reservoir formation in Tunisia, and other sites where data are already available. In addition to be able to obtain more accurate observations we instrumented a site (La Cornalle cliff) close to Lausanne, in order to image and model the geology and to have very accurate observations of rock wall erosion processes.The main outcome of this project will be providing a very accurate understanding of the erosion of rock walls, based on full and accurate 3D geological models, in order to be able in further projects to tackle the characterization of reservoirs in fractured rocks and to improve the quantification of rockfall erosion.