Le GPS en géomorphologie dynamique. Application à la surveillance de mouvements de terrain (Super-Sauze, Alpes du Sud, France) / GPS in geomorphological studies. Application to the survey of landslides (Super-Sauze, South France)

Abstract Recent research has demonstrated the applicability of using Global Positioning System (GPS) techniques to precisely determine the 3-D coordinates of moving points in the field of natural hazards. Indeed, the detailed analysis of the motion of a landslide, in particular for a "near real-time" warning system, requires the combination of accurate (infra-centimetric) positioning in three dimensions and fine temporal resolution (hourly or less). The monitoring of landslides with the GPS is usually performed using repeated campaigns as a complement to conventional geodetic methods. Continuous monitoring of landslides with GPS is usually not performed instrumentally because of the cost of such a system compared to conventional deformation monitoring techniques. In addition, if GPS measurements can reach a millimetre-level accuracy for long observation sessions (typically 24 h), their accuracy decreases with the duration of the sessions because of errors introduced by variations of the satellite constellation and multipath effects at the sites. The purpose of this study is to determine the experimental accuracy of GPS measurements for the continuous monitoring of landslides. In particular, we seek to calibrate the variation of measurement accuracy as a function of the duration of the observation sessions. The study was carried out on the Super-Sauze earthflow (Southern Alps, France) which evolves towards a channelised flow with surface displacements reaching a few tens of centimetres to a few metres per year. The accuracy reaches 2 mm for a 1-hour session. The flow motion is clearly detected by the GPS measurements and has been compared with the results obtained with conventional geodetic methods or with a wire extensome- ter device. The analysis of the relationships between rainfall, groundwater level, and displacements allows us to understand the behaviour of the flow and to determine thresholds in the pore water pressures that accelerate the movement.Résumé De récentes recherches ont démontré la validité du Global Positioning System (GPS) pour déterminer avec précision les coordonnées 3-D de points mobiles dans le domaine des risques naturels. L'analyse détaillée de la cinématique d'un mouvement de terrain, en particulier pour l'installation de systèmes d'alerte en temps réel, exige la combinaison d'un positionnement précis dans les trois dimensions (infra-centimétrique) et une résolution temporelle fine (horaire ou infra-horaire). Pour la surveillance, le GPS n'est utilisé que lors de campagnes de mesures répétées, en combinaison avec des méthodes d'auscultation géodésique conventionnelles. La surveillance par GPS n'a jamais été utilisée en continu sur de longues périodes. Outre le coût de l'équipement, la raison principale est la suivante : si le GPS, en mode différentiel, permet d'atteindre des précisions millimétriques pour des sessions longues de 24h, la précision se dégrade lorsque la durée des sessions diminue, à cause des biais introduits par les multi-trajets et les variations de la constellation satellitaire au cours du temps. Le potentiel du GPS à conjuguer précision spatiale et résolution temporelle a été évalué en étalonnant, en particulier, la variation de la précision en fonction de la durée des sessions de mesure. L'étude a été réalisée sur le glissement-coulée de Super-Sauze (Alpes-de-Haute-Provence, France) dont les vitesses de déplacements atteignent quelques dizaines de centimètres à quelques mètres par an. La précision du positionnement est millimétrique pour des sessions d'une heure. Le mouvement de la coulée est clairement détecté par les mesures GPS et a été comparé aux résultats obtenus avec des méthodes conventionnelles (station totale) ou avec un dispositif extensométrique. L'analyse des relations entre les précipitations, les fluctuations de la nappe et les déplacements nous permet de déterminer des seuils de pressions interstitielles initiant une accélération du mouvement.Malet Jean-Philippe, Maquaire Olivier, Calais Éric. Le GPS en géomorphologie dynamique. Application à la surveillance de mouvements de terrain (Super-Sauze, Alpes du Sud, France) / GPS in geomorphological studies. Application to the survey of landslides (Super-Sauze, South France). In: Géomorphologie : relief, processus, environnement, Avril-juin, vol. 8, n°2. pp. 165-179