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Three-dimensional (3D) reconstructions of the coastal cliff face in Normandy (France) based on oblique Pléiades imagery: assessment of Ames Stereo Pipeline® (ASP®) and MicMac® processing chains

Authors :
Roza Taouki
Olivier Maquaire
Christophe Delacourt
Stéphane Costa
Pauline Letortu
Marion Jaud
Littoral, Environnement, Télédétection, Géomatique (LETG - Brest)
Littoral, Environnement, Télédétection, Géomatique UMR 6554 (LETG)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université d'Angers (UA)-Université de Nantes (UN)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Géosciences Océan (LGO)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université d'Angers (UA)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Géographie et d'Aménagement Régional de l'Université de Nantes (IGARUN)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Littoral, Environnement, Télédétection, Géomatique (LETG - Caen)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Interdisciplinary Graduate School for the Blue planet
ANR-17-EURE-0015,ISBlue,Interdisciplinary Graduate School for the Blue planet(2017)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université d'Angers (UA)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Géographie et d'Aménagement Régional de l'Université de Nantes (IGARUN)
Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - Brest (IFREMER Centre de Bretagne)
Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Brest (UBO)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)
Source :
International Journal of Remote Sensing, International Journal of Remote Sensing, Taylor & Francis, In press, International Journal of Remote Sensing, 2021, 42 (12), pp.4562-4582. ⟨10.1080/01431161.2021.1892857⟩, International Journal of Remote Sensing, Taylor & Francis, 2021, 42 (12), pp.4562-4582. ⟨10.1080/01431161.2021.1892857⟩, International Journal Of Remote Sensing (0143-1161) (Taylor & Francis Ltd), 2021-06, Vol. 42, N. 12, P. 4562-4582
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

Images from agile (viewing angle over 40 degrees) and very high spatial resolution satellites (inferior to 1 m) can be useful for monitoring cliff faces, which is the best proxy to better understand coastal cliff dynamics. However, these images with a specific configuration are rarely used, partly because it is cumbersome to process them. Based on Pleiades images of the coastal cliff face along the coast of Normandy, with a high angle of incidence (up to 40 degrees) and taken on multiple dates, the paper aims to identify i) the best open-source processing chain to reconstitute three-dimensional (3D) cliff faces by stereo restitution ii) the reasons behind its best performance and iii) the key parameters to change depending on the image datasets or processing chains so as to facilitate transposition. The Ames Stereo Pipeline (R) (ASP (R)) and MicMac (R) software programmes were tested using different parameters (matching algorithm, size of correlation window, etc.) for the 3D reconstructions. MicMac (R) provides the best performance using GeomImage (1-2 pixel matching) with a size of correlation window of 3 x 3 or 7 x 7 associated with a regularization parameter of 0.10. With these parameters, the point clouds of the cliff face have an average point density of 1.70 point m(-2), a mean distance from Unmanned Aerial Vehicle (UAV) ground truth data of 0.04 m and a standard deviation of 1.72 m. With these characteristics, the threshold of rockfall detection using a multi-source comparison is assessed at 100 m(3), which involves that the large majority of rockfalls (69%) around the study area could be detected by a diachronic approach. Considering the daily Pleiades revisiting time, this method offers a great opportunity to monitor erosion and to better understand coastal cliff dynamics.

Details

Language :
English
ISSN :
01431161 and 13665901
Database :
OpenAIRE
Journal :
International Journal of Remote Sensing, International Journal of Remote Sensing, Taylor & Francis, In press, International Journal of Remote Sensing, 2021, 42 (12), pp.4562-4582. ⟨10.1080/01431161.2021.1892857⟩, International Journal of Remote Sensing, Taylor & Francis, 2021, 42 (12), pp.4562-4582. ⟨10.1080/01431161.2021.1892857⟩, International Journal Of Remote Sensing (0143-1161) (Taylor & Francis Ltd), 2021-06, Vol. 42, N. 12, P. 4562-4582
Accession number :
edsair.doi.dedup.....96923034659348abe081b12a40b9b613
Full Text :
https://doi.org/10.1080/01431161.2021.1892857⟩