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Earth of fire

Actualité volcanique, Articles de fond sur étude de volcan, tectonique, récits et photos de voyage

Publié le par Bernard Duyck
Publié dans : #Actualités volcaniques
 Fuego - panache de cendres - photo Conred archives 22.01.2019

Fuego - panache de cendres - photo Conred archives 22.01.2019

Une étude, dans le ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, présente une méthode et prouve l'efficacité d'un système de mesure directe des propriétés spatiales 3D d'un panache volcanique.

La forme d'un panache est reconstituée en trois dimensions à l'aide d'imagerie multi-vues recueillies à partir de caméras statiques au sol. Quatre systèmes de caméras infrarouges NicAIR similaires ont été utilisés.

Chaque système comprend un cœur composé de caméra FLIR Photon 640 avec une matrice de microbolomètres à pixels et une sensibilité dans l’infrarouge thermique (7,5 à 13,5 µm). Les caméras étaient équipées d'objectifs en germanium de 25 mm ou de 35 mm. Le porte- filtres située à l'avant contenait jusqu'à quatre filtres à bande passante étroite (≈1μm de largeur, moitié maxi). La caméra est calibrée en laboratoire à l'aide d'une source à corps noir. Il contient également un obturateur à corps noir placé dans le champ de vision avant chaque vue de scène pour permettre un étalonnage de la température sur le terrain. La possibilité d’acquérir des données multispectrales sur des canaux à bande étroite permet d’estimer et de charger en masse les cendres.

Fuego -  (a) Exemple d'images thermiques à large bande peu de temps après une éruption avec le panache visible au-dessus du sommet. (b) La région d'opération située à moins de 40 km de l'aéroport de Guatemala City et à proximité de la voie aérienne souvent fermée R644. (c) La disposition des caméras pendant la campagne de novembre 2017. L'évent du sommet est désigné par FGO. Les principaux centres de population sont également indiqués. (d) La caméra infrarouge multispectrale NicAIR. - doc. Measurement of three dimensional volcanic plume properties using multiple ground based infrared cameras - K.Wood & al.

Fuego - (a) Exemple d'images thermiques à large bande peu de temps après une éruption avec le panache visible au-dessus du sommet. (b) La région d'opération située à moins de 40 km de l'aéroport de Guatemala City et à proximité de la voie aérienne souvent fermée R644. (c) La disposition des caméras pendant la campagne de novembre 2017. L'évent du sommet est désigné par FGO. Les principaux centres de population sont également indiqués. (d) La caméra infrarouge multispectrale NicAIR. - doc. Measurement of three dimensional volcanic plume properties using multiple ground based infrared cameras - K.Wood & al.

La méthode a été développée à partir de données recueillies lors d'une expédition au Fuego au Guatemala, où quatre caméras infrarouges thermiques ont été déployées pour capturer des images simultanées des éruptions régulières riches en cendres. Une méthode de découpage spatial a été appliquée au problème pour estimer le volume du panache à tout moment.

En appliquant successivement la méthode à des ensembles d'images séquentiels, on peut en déduire d'autres mesures quantitatives telles que la direction de la dérive, la vitesse de remontée et la vitesse de dispersion.

Le processus complet de la méthode est présenté, y compris la capture des données, les processus de calibration, le traitement des images, la méthode de découpe de l'espace et les problèmes de mise en œuvre pratiques. La méthode est sensible à l'alignement de la caméra. Une nouvelle technique d'estimation des angles d'orientation de la caméra, utilisable si un modèle de terrain de haute précision, est décrite. D'autres sources d'erreur relatives au nombre, à la synchronisation et à la résolution des caméras sont également abordées. Les résultats préliminaires sont présentés à l'aide des données collectées sur le Volcán de Fuego en novembre 2017 sur une période de 1,25 heure, incluant trois éruptions distinctes.

Fuego - Un diagramme représentant la méthode de découpe de l'espace. Une région d’espace 3D (voxel) est projetée dans les plans d’image 2D (pixels) des caméras entourant le panache. Si l'emplacement du pixel est dans le panache pour toutes les caméras, le voxel est conservé (vert). Si l'emplacement du pixel est en dehors du panache pour une ou plusieurs caméras, le voxel est actualisé (rouge). Le processus est systématiquement répété sur un volume de recherche, jusqu'à ce qu'il ne reste que les voxels identifiés comme panache.  - Doc. Measurement of three dimensional volcanic plume properties using multiple ground based infrared cameras - K.Wood & al.

Fuego - Un diagramme représentant la méthode de découpe de l'espace. Une région d’espace 3D (voxel) est projetée dans les plans d’image 2D (pixels) des caméras entourant le panache. Si l'emplacement du pixel est dans le panache pour toutes les caméras, le voxel est conservé (vert). Si l'emplacement du pixel est en dehors du panache pour une ou plusieurs caméras, le voxel est actualisé (rouge). Le processus est systématiquement répété sur un volume de recherche, jusqu'à ce qu'il ne reste que les voxels identifiés comme panache. - Doc. Measurement of three dimensional volcanic plume properties using multiple ground based infrared cameras - K.Wood & al.

Pour chaque éruption, le nombre de voxels détectés (un voxel est une région d’espace 3D ) augmente initialement en raison de l'expansion naturelle du panache. Le volume atteint alors un maximum avant de diminuer. Cela est dû au fait que le panache se dilue en dessous du seuil de segmentation 2D, et également au fait qu'il dérive au-delà de la vue des caméras. La période de détection la plus précise est celle où le panache est visible par toutes les caméras.

Le volume total, la hauteur du panache, la vitesse de dérive horizontale, le cap de la dérive peuvent tous être calculés.

 

Ce travail représente le premier pas vers une récupération en trois dimensions de la masse de cendres et des concentrations de gaz. Pour qu'une carte de concentration en cendres puisse être estimée, une hypothèse doit être faite sur la distribution granulométrique. Cela pourrait être basé sur une mesure directe (par exemple, en utilisant des drones), ou en utilisant les méthodes développées à partir d'analyses d'images 2D (Lopez et al., 2015). Cela modifierait considérablement la capacité à surveiller les émissions volcaniques et à gérer plus efficacement l'espace aérien.

 

Source at analyse complète  : Science Direct - ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing

Measurement of three dimensional volcanic plume properties using multiple ground based infrared cameras - K.Wood & al. - link

 

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