Manuel-utilisateur/Généralités.md

-# f
+# Généralités
\ No newline at end of file
+
+## Pourquoi la LSPIV
+
+Le scientifique étudiant les rivières sous des aspects de débit liquide ou de flux sédimentaire se heurte souvent à une inadéquation entre les mesures hydrométriques disponibles et les besoins. Ces besoins ont évolué, en parallèle avec le développement de la modélisation numérique, vers une demande de donnée spatialisée, à haute fréquence temporelle, et pour des conditions d'écoulement diverses. Particulièrement, la mesure de vitesse et de débit de crue reste souvent impossible avec les techniques traditionnelles de jaugeage (courantomètres, aDcp, dilution chimique), quand les fortes vitesses et les nombreux débris flottants mettent en danger les opérateurs et le matériel. De plus, le temps de mesure inhérent à ces techniques est régulièrement en inadéquation avec le caractère non permanent des écoulements de crue. Le développement des outils de modélisation 2D voire 3D pour la compréhension des écoulements, en milieu naturel et en modèle physique de laboratoire, demande, pour validation, des mesures complémentaires à des hauteurs d'eau ou des débits. Les résultats spatialisés en termes de vitesses de ces modèles nécessitent une mesure hydrométrique correspondante, c'est-à-dire un champ de vitesse. Là encore, les techniques traditionnelles de mesure de vitesse ne répondent pas complètement à ces besoins.
+
+L'hydrométrie par analyse de séquences d'images est une alternative intéressante qui permet l'accès à la mesure de vitesses de surface instantanées sur des surfaces allant jusqu'à l'hectare, et ce de façon non intrusive. Cette technique est appelée Large Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV). Pour une description détaillée de la méthode, on peut se référer par exemple à la thèse d'A. Hauet (2006).
+
+## Principes de la LSPIV
+
+L'analyse de séquences d'images permet de mesurer le champ 2D de vitesse en surface d'un écoulement à condition que des traceurs visibles, tels que des particules solides (débris végétaux, petits flottants, etc.), des bulles ou des figures de turbulence soient advectés avec l'écoulement, tout en restant reconnaissables d’une image à l’autre. Cette technique est dérivée de la Particle Image Velocimetry (PIV) utilisée en laboratoire, mais pour une étude sur des objets de grandes échelles de type rivière, d'où le nom de Large-Scale PIV (LSPIV, Fujita et al. 1998). Une mesure LSPIV comprend (i) l'enregistrement d'une séquence d'images horodatées de l'écoulement, (ii) une correction géométrique des images pour s'affranchir des effets de distorsion de perspective (orthorectification) et (iii) un calcul du déplacement des traceurs de l'écoulement grâce à une analyse statistique en corrélation des motifs. En pratique, l'ensemencement de l'écoulement par ajout de traceurs n'est souvent pas nécessaire pour les rivières en crue : si le mouvement de l'eau est visible dans une séquence d'images, en général il sera possible d'en extraire les vitesses. On obtient ainsi un champ 2D "quasi instantané" (à la fréquence d'échantillonnage des paires d'images, limitée par la fréquence d'acquisition de la caméra et l'amplitude des déplacements de motifs). Connaissant la bathymétrie d'une section en travers et supposant un modèle de distribution verticale de vitesse, on peut arriver à l'estimation du débit à partir du champ de vitesse LSPIV.
+
+La LSPIV a été utilisée pour estimer des débits de rivières d'échelles très différentes, des étiages aux fortes crues (voir par exemple Creutin et al. 2003, Hauet et al. 2008 ou Jodeau et al. 2008) ainsi que pour l'amélioration de courbes de tarage en régimes hydrauliques normaux (Le Coz et al. 2010 ou Dramais et al. 2011). La LSPIV a également été appliquée à des films de crue partagés par le public sur internet (Le Boursicaud et al. 2016, Le Coz et al. 2016). Une revue des applications de la LSPIV pour l'estimation des débits en rivières a été proposée par Muste et al. (2008). La LSPIV a également été utilisée pour l'étude de la dynamique d'écoulements complexes (Le Coz et al. 2010b, Hauet et al. 2009) ainsi qu’à des laves torrentielles (Theule et al. 2018) et des modèles physiques de laboratoires à fond mobile (Piton et al., 2018). La LSPIV s'est également montrée être un outil performant pour l'étude des écoulements de ruissellement sur versant (Nord et al. 2009, Legout et al. 2012) où les instruments intrusifs ne peuvent être utilisés du fait des très faibles tirants d'eau considérés (millimétriques).
+
+## Le logiciel libre **_Fudaa-LSPIV_**
+
+**_Fudaa-LSPIV_** est un logiciel permettant de traiter des séquences d'images d'écoulements pour calculer les champs de vitesse de surface et les débits à travers des sections en travers. La méthode est basée sur la technique LSPIV (Large-Scale Particle Image Velocimetry), avec les étapes principales suivantes :
+
+- _Images_ : importer une séquence d’images ou des images échantillonnées à partir d'une séquence vidéo
+- _Orthorectification_ : corrigez les images à partir d'une distorsion de perspective et attribuez une taille de métrique à des pixels
+- _Analyse LSPIV_ : calculer les vitesses de surface à partir de l'analyse statistique du mouvement des traceurs
+- _Post-traitement_ : appliquer des filtres aux résultats de la vitesse, calculer la moyenne temporelle, calculer les lignes de courant
+- _Débit_ : calculer le débit à travers un transect bathymétrique en utilisant un coefficient de correction de vitesse
+
+Le logiciel à code ouvert (licence GPL) **_Fudaa-LSPIV_** est une interface Java qui appelle des exécutables Fortran et C++. Le développement de **_Fudaa-LSPIV_** a été exécuté par DeltaCAD depuis août 2010 avec le financement et sous la direction d'EDF et d'INRAE. Ce développement s'inscrit dans le cadre du projet de logiciel libre Fudaa pour les applications hydrauliques. Les langues prises en charge sont le français et l'anglais et le logiciel peut être utilisé avec les systèmes d'exploitation Windows ou Linux. Les conditions de diffusion sont celles des licences GPL gratuites, et le logiciel est la propriété intellectuelle d'EDF et INRAE.
+
+Les codes de calcul communs à Fudaa-LSPIV et à l’application mobile FlowPic sont développés par INRAE et EDF. Ils sont à code ouvert (licence GPL) et disponibles ici : https://gitlab.irstea.fr/image_velocimetry/velocimetry_solver
\ No newline at end of file