How Ice Mapping Can Help Manage and Prevent Ice Jams: Remote Sensing Monitoring of the Saint-François River, Québec

ABSTRACT<br /> We focus on the Saint-François River (Quebec), which is known for recurrent ice jam-induced floods. This study addresses monitoring deficiencies and proposes solutions by presenting a comprehensive large-scale ice cover monitoring approach using diverse remote sensing tools for managing ice-jam risks effectively on this watercourse. We achieved three sub-objectives: (1) gathering spatial characteristics of the ice jam by acquiring images during the ice jam with an RGB camera-equipped drone; (2) mapping river ice using radar and optical images; and (3) river segmentation based on the dominant ice process. The methodological approach integrates data remotely sensed before and during the ice jam event, employing various tools. By comparing remote sensing methods with traditional monitoring, we underscore the importance of spatial data acquisition in ice-jam risk management. Orthomosaic and summary maps illustrate ice evolution processes, highlighting remote sensing efficacy in discerning hydro-meteorological events and emphasizing the need to target specific areas for risk mitigation. River segmentation based on the dominant ice process provides insights into freeze and thaw sequences, thereby illustrating ice evolution processes. <br /><br /> RÉSUMÉ<br /> Cette étude aborde les lacunes en matière de surveillance et propose des solutions en présentant une approche de suivi du couvert de glace à grande échelle à l’aide de divers outils de télédétection pour gérer efficacement les risques d’embâcles de glace à l’aide d’une étude de cas de la rivière Saint-François au Québec, connue pour ses inondations récurrentes provoquées par les embâcles de glace. La recherche comporte trois sous-objectifs: (1) déterminer les caractéristiques spatiales d’un embâcle de glace par l’acquisition d’images par drone équipé d’une caméra RGB, (2) cartographie de la glace de rivière à l’aide d’images optiques et de cartes radars du type de glace, et (3) segmentation de la rivière en fonction du processus glaciaire dominant. L’approche méthodologique intègre des données de télédétection obtenues avant, pendant et après l’événement d’embâcle de glace, en utilisant divers outils. En comparant les méthodes de télédétection avec la surveillance traditionnelle, l’étude souligne l’importance des données spatiales dans la gestion des risques liés aux embâcles de glace. Elle utilise des orthomosaïques et des cartes de synthèse pour illustrer les processus d’évolution de la glace, mettant en évidence l’efficacité de la télédétection pour discerner les événements hydrométéorologiques et soulignant la nécessité de cibler des zones spécifiques pour la mitigation des risques. La segmentation de la rivière en fonction du processus glaciaire dominant fournit des indications sur les séquences de gel et de dégel, illustrant les processus d’évolution de la glace.