Stages L2G

L'équipe de Géodésie et Géomatique (L2G) propose régulièrement des sujets de TFE


2017

2016

Sébastien Alliez-Dron

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement :S.Durand

Etude expérimentale de l’apport de la combinaison de mesures GNSS et topométriques

Vincent Dubreuil

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : E.Simonetto, F.Durand, L.Morel & J.Nicolas

Correction troposphérique des interférogrammes issus d’images radar par mesures GNSS et modèle global d’atmosphère

Le contexte de cette étude s’inscrit dans un projet de l’équipe L2G pour corriger la mesure InSAR des phénomènes atmosphériques par estimation des retards troposphériques (ZTD). Pour cela, deux méthodes sont utilisées, une correction par GNSS et une par modèle global d’atmosphère. Les problématiques qui se posent donc dans ce Projet de Fin d’Etudes sont la méthode d’interpolation des délais troposphériques issus du GNSS qui se doit d’être utilisée, la qualité qui peut être attendue sur les cartes interpolées et l’intérêt de la combinaison d’un modèle global d’atmosphère avec des mesures GNSS.

2015

Maïlys Bucher

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : S.Durand

Combinaison des mesures GNSS et topométriques dans un réseau d’auscultation.

La combinaison des techniques d’observation est une méthode couramment employée en auscultation et surveillance d’ouvrages. Il apparaît donc intéressant de combiner la topométrie et le GNSS qui sont deux techniques largement répandue set maîtrisées. De plus, ces deux méthodes étant très différentes dans leur nature, nous n’apportons pas la même information en les utilisant.

Nous avons, dans ce rapport, étudié plusieurs façons decombiner les observations et en avons étudié les apports en termes de précision. De plus, une problématique constante de la combinaison de mesures est la pondération relative des observations entre elles .Pour répondre à cela, nous avons utilisé la solution de la VCE (Variance Component Estimation),et notamment la HVCE (Helmert VCE) et la LSVCE (Least-Squares VCE).

Adélie Corbeau

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J.Nicolas & F.Durand

Étude des déformations saisonnières observées par GPS appliquée au bassin
Amazonien et à l’île de la Réunion
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Étude des déformations saisonnières observées par GPS appliquée à l’île de la Réunion et au bassin Amazonien Mémoire d’Ingénieur C.N.A.M., Paris 2015 RÉSUMÉ La croûte terrestre subit de multiples déformations. Les trois surcharges non maréales, surcharge atmosphérique, hydrologique et océanique non maréale, sont l’une des causes de ces déformations. Elles sont modélisées mais les phénomènes les engendrant, comme les mouvements de masses d’air à l’intérieur de l’atmosphère, les redistributions de masses d’eau continentale et les mouvements des masses océaniques, sont complexes à décrire. Le but de cette étude est donc de valider ces modèles et le modèle additif qui permet de produire un modèle final, à partir d’une analyse de deux zones géographiques distinctes : le bassin Amazonien et l’île de la Réunion. Le bassin Amazonien est intéressant puisque cette zone subit de fortes variations hydrologiques. L’étude de l’île de la Réunion a pour but de valider des images INSAR utilisées dans une autre étude. Cette étude nécessite l’élaboration de séries temporelles de positionnement et de modèles de surcharges. Les séries temporelles GPS ont été réalisées par la méthode iPPP (integer Precise Point Positionning) et les modèles de surcharges ont été fournis par van Dam et Li (Université du Luxembourg). L’étude statistique de ces données, leur décomposition spectrale et l’analyse par SSA (Singular Spectrum Analysis) sont trois méthodes qui, par complémentarité, permettent d’isoler des phénomènes de surcharges.

Olivier Le Coz

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : L.Morel, F.Durand, S.Durand & J.Van Baelen

Tomographie troposphérique par réseau GNSS dense sur le site du Mans. Mise en oeuvre et premières analyses.
 

L’analyse de la vapeur d’eau dans l’atmosphère a longtemps été freinée par le manque d’outils de mesure adéquats pour répondre à la haute variabilité spatio-temporelle de la vapeur d’eau. Dans leurs recherches pour améliorer la précision des systèmes GNSS pour des
applications de positionnement, les chercheurs ont permis de créer cet outil. En effet, depuis plusieurs dizaines d’années, avec l’augmentation de leur précision grâce notamment à l’intégration de délais atmosphériques dans les chaînes de calcul, les systèmes GNSS sont
devenus des outils incontournables dans les sciences comme la physique de l’atmosphère ou la météorologie.
Le sujet de ce mémoire repose sur une récente application météorologique des systèmes GNSS, à savoir la tomographie troposphérique qui consiste à restituer le champ 3D de la vapeur d’eau dans la troposphère. L’étude proposée a pour but la démonstration des concepts de la tomographie troposphérique avec un réseau dense de stations GNSS sur la zone de la communauté urbaine du Mans. Ce travail a également vocation à rationaliser les méthodes de mise en oeuvre depuis l’installation du réseau GNSS jusqu’à l’utilisation des logiciels de
calculs existants. L’expérimentation d’un processus complet de calcul a permis d’apporter une contribution critique sur les méthodes et outils actuels et d’envisager des améliorations suivant les résultats.

Jérémy Nicolay

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J-M.Follin

SIGANC, un Web-SIG pour planifier l'Assainissement Non Collectif selon les sols et aider l'usager dans le choix de sa filière.

Aujourd’hui, l’Assainissement Non Collectif ou ANC est un mode de gestion des eaux usées domestiques qui concerne quelques 5 millions de foyers français, soit environ 13 millions d’habitants. Le choix d’un dispositif d’ANC pour le particulier n’est pas forcément évident, puisqu’il faut prendre à la fois en considération les caractéristiques de la parcelle sur laquelle l’étude préalable à l’installation d’un dispositif d’ANC est réalisée, mais aussi les caractéristiques du sol et l’aptitude de l’usager à la gestion de l’ANC.
Pour mieux informer les usagers dans la définition de leur projet d’ANC, un outil d’aide au choix parmi les principales familles de filières a été imaginé. Compte-tenu du grand nombre de paramètres spatiaux à intégrer dans le choix d’un dispositif et pour rendre cet outil facilement accessible au plus grand nombre d’utilisateurs, c’est la solution du Web-SIG qui a été retenue. Cette nouvelle application comblera un vide puisqu’il n’existe pas à ce jour d’outil d’aide à la décision pour les particuliers dans ce domaine. Un premier prototype de l’interface, nommé «SIGANC», a été réalisé lors d’un stage précédent mais la solution choisie alors n’avait pas abouti.
Grâce à une base de données PostGIS et aux outils de Web-cartographie disponibles via le couple ArcGIS Server/API Javascript pour ArcGIS, ce travail a contribué à l’amélioration du prototype existant pour mieux guider l’utilisateur dans le choix d’une filière d’ANC (notamment avec le calcul de la surface disponible pour le dispositif de traitement et la saisie d'éléments de l'occupation du sol à prendre en compte).

Lucie Poirier

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J-M.Follin

Modélisation par l’outil SIG de la relation nappe phréatique – rivière en zone humide :
mise en oeuvre d'une base de données et d'une méthodologie d'interpolation.
Cas des sites du moulin de Hauterive (61) et du moulin du Désert (72).


Dans le contexte de continuité écologique imposée par la DCE (Directive Cadre sur l’Eau), le projet CEZURES (Continuité Écologique : Zones hUmides et Restauration Écologique dans le bassin de la Sarthe amont) réalise une étude sur deux sites en présence de barrages afin de qualifier et quantifier les variations de hauteur du toit de la nappe phréatique à proximité du cours d’eau de la Sarthe. Pour cela, des sondes de mesures enregistrent une charge d’eau à intervalle régulier.
La mise en place d’une base de données spatio-temporelles recensant les mesures, la définition de fonctions SQL, et le krigeage comme méthode d’interpolation, permettent d’obtenir une modélisation du toit de la nappe en des moments choisis. Cette modélisation met en évidence les directions des écoulements souterrains et la relation nappe-rivière. L’utilisation de logiciels libres et open source rendent la méthode transposable à d’autres sites d’études du même type.

2014

Ayoub Asri

Stage de Master (6 mois) - Encadrement : J.Nicolas & F.Durand

Développement d’un outils d’analyse des séries temporelles pour l’étude des effets saisonniers déterminés par GPS.

La géodésie spatiale par Global Positioning System (GPS) a permis des progrès fondamentaux dans la connaissance des déformations de la croûte terrestre. Dans ce contexte, et afin d’étudier les effets saisonniers, on dispose de séries temporelles de positionnement précises observées par GPS sur une longue durée, ainsi que de trois signaux issus de modèles de surcharges (atmosphère, océans et hydrologie continentale) qui traduisent séparément l’effet de chaque effet de surcharge sur la croûte terrestre. L’objectif final consiste à développer et à mettre en place un outil d’analyse de séries temporelles de positionnement, afin de quantifier l’accord entre les données GPS et les signaux de surcharge sur un ensemble de sites du réseau mondial. L’analyse des séries temporelles GPS par la méthode Singular Spectral Analysis (SSA) (analyse en spectre
singulier), en comparaison aux différents modèles géodynamiques de déformation, permet d’une part d’identifier les effets de surcharges liés à chaque série GPS et d’autre part de contribuer à la validation des modèles. Il s’agit également de voir dans quelle mesure les différentes composantes du signal saisonnier peuvent être séparées. L’outil développé sous Matlab se doit d’être automatisé, vu le grand nombre de données qu’il aura comme entrées, variables et paramètres. Enfin il est validé sur des signaux simulés puis appliqué sur les données de différentes stations mondiales, comme une dernière phase de validation et d’interprétation des graphes et des résultats obtenus.

Ibrahim Charaf

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J-M.Follin
 

Construction d’un SIG à vocation historique et archéologique sur la ville de Durrës (Albanie), ancienne colonie grecque d’Epidamne.


L’étude de la base de données de la mission archéologique et topographique de Durrës, et l’analyse des imperfections qui entachent les données archéologiques, ont permis de rédiger un cahier des charges pour le nouveau SIG. Ce cahier des charges répond aux besoins des archéologues et a orienté la conception de ce SIG. D’abord lors de l’établissement de l’architecture du système, ce qui a donné deux cas de figure possible : une architecture avec un SGBD embarqué ou avec un SGBD de type Clients/Serveur. Puis lors de la création du Modèle Conceptuel de Données qui a pris en compte le résultat de l’étude et a respecté les normes de la base de données relationnelle. L’implémentation du nouveau SIG s’est basée sur le cahier des charges pour le choix des logiciels (QGis, SpatiaLite et Postgres), et sur le MCD réalisé pour la création de la nouvelle base de données avant d’intégrer les données de l’ancienne base.

Guillaume Chauveau

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J.Verdun & J.Cali

Apport du filtrage de Kalman aux systèmes de positionnement embarqués et à l’auscultation


L’intérêt du positionnement dynamique pour le géomètre est aujourd’hui indéniable. En effet, les travaux d’auscultation, et de cartographie mobile (lasergrammetrie, photogrammétrie,…), font appel à l’estimation des paramètres cinématiques d’un porteur en mouvement. Le filtrage de Kalman est un outil qui permet l’estimation de paramètres variables au cours du temps à partir d’un modèle d’évolution et d’observations. Ce traitement est parfaitement adapté au positionnement dynamique. Ce travail de fin d’études à pour objectif de montrer l’apport de ce filtrage pour le positionnement dynamique au travers d’une expérience avec un système de navigation hybride GNSS / capteur inertiel (système courant dans le domaine de la cartographie mobile), et d’une expérience d’auscultation par tachéométrie.

Quentin Deneu

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : M.Bonnefond

Élaboration d'une méthode de mise en évidence de l'érosion : Dépôt sur des rivières à faible énergie par bathymétrie multifaisceaux et scan laser 3D

Les cours d'eau de faible énergie (faible débit et/ou pentes) sont peu étudiés. Le but de ce travail est de mettre en place des méthodes permettant l'auscultation des berges mais aussi du lit par le biais d'instruments de mesure de haute précision tels que le scanner 3D ou l'échosondeur multifaisceaux. Ces appareils vont acquérir des quantités importantes de données qu'il faudra traiter afin d'acquérir des informations nécessaires à l'étude.Grâce au géoréférencement, l'évolution des berges et lits de ces cours d'eau seront comparables dans le temps.Le but final de ce travail est décomposé en deux parties : permettre le calcul du volume de sédiments érodés sur les berges et déterminer le recul lié à cette érosion ; mais aussi d'analyser l'évolution du lit des rivières au cours du temps (phénomène d'accrétion).

Pierre-Alban Hugueny

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : E.Simonetto

Développement d’un outil de segmentation et de classification semi-automatique de pierres

Le travail des archéologues pour étudier les étapes de construction et de reconstruction des façades est aujourd’hui fastidieux entre autre parce qu’ils doivent, à la main, dessiner et qualifier les pierres des murs. Afin de résoudre ce problème, nous avons développé, en collaboration avec le CAPRA, un ensemble d’outils. Une première partie, liée à la détection des contours, est de programmer, dans le langage Python, une interface graphique et d’y implémenter notre algorithme de segmentation. La seconde partie, concernant la classification supervisée du résultat automatique, utilise une succession de deux outils intégrés à l’interface d’ArcMap pour générer automatiquement la classification de ces pierres à partir de l’image segmentée. Les outils se voulant semi-automatiques, l’utilisateur peut modifier à chaque fois les résultats produits. Cependant, des limitations sont bien présentes et particulièrement concernant l’algorithme de segmentation qui n’est pas complètement ajusté à la détection des pierres sur des murs dégradés par le temps et la nature, ou dont les joints ne sont pas propres.

Clémént Montibert

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : L.Morel & F.Durand

Etude globale des gradients troposphériques déterminés par GNSS et développement d’une chaîne de traitement pour la tomographie 3D

La communauté scientifique a démontré que les systèmes GNSS pouvaient être employés à des fins météorologiques en utilisant les paramètres troposphériques. L’un d’eux, les gradients, prend en compte la non homogénéité de la troposphère autour de la station GPS. Ce mémoire présente l’étude réalisée sur le comportement de ces derniers en fonction de l’environnement géographique de la station. Il s’avère qu’ils ont une certaine stabilité temporelle dans leur direction. Elle est liée principalement à un facteur : le relief. D’autre part, ces gradients permettent d’améliorer la détermination ponctuelle du contenu en vapeur d’eau intégré à la verticale sur une zone couverte par des stations GNSS permanentes. Ce mémoire présente aussi la mise en place d’une chaîne de traitement pour la tomographie GNSS afin de restituer le champ 3D de vapeur d’eau à partir des observations GNSS.

2013

Mathieu Biggio

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : C.Pezerat(ENSIM/LAUM) & E.Simonetto

Mesure de vibrations acoustiques par vision par ordinateur

Dans le domaine de l’acoustique, on s’intéresse au comportement des matériaux déformés
par une vibration afin d’accéder à l’information de déplacement, et pas seulement à la
déformation. Pour obtenir une information sans contact, surfacique et en trois dimensions,
l’utilisation des méthodes optiques telles que la corrélation d’images numériques ou la
projection de franges s’avère être une meilleure alternative que les méthodes vibratoires
actuelles (extensomètres, vibromètres …).
L’objectif ici est donc de mesurer le champ de déplacement d’une plaque excitée
ponctuellement à partir d’images prises par des caméras et du processus de restitution
photogrammétrique mis en place. Différentes caméras et texturations seront en outre
testées afin d’atteindre la meilleure précision possible. Enfin, une solution utilisant une
caméra et des miroirs sera présentée.

Jordan Burdack

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : S.Durand & E.Simonetto

Combinaison des techniques PSinSAR et GNSS par cumul des équations normales.

La combinaison inSAR/GNSS est un thème de recherche en vogue et pour cause, les deux
techniques semblent être complémentaires sur plusieurs aspects. Le but de cette étude est de
prouver la faisabilité d'une combinaison PSinSAR/GNSS.
La base de notre réflexion est l'algorithme STUN (Spatial and Temporal Unwrapping
Network). Développé par Bert M.KAMPES, celui-ci s'appuie sur les principes bien connus des différences de phases pour atténuer l'effet des phénomènes spatialement corrélés. Cette technique est semblable au positionnement différentiel par GNSS. Nous souhaitons combiner les deux méthodes par cumul d'équations normales.
Deux algorithmes sont proposés. Le premier reprend STUN et intègre les observations
GNSS par cumul des matrices normales à convergence. Le deuxième est une refonte complète de STUN lors de laquelle nous avons procédé à de nombreuses modifications. Il permet de combiner les observations radar et GNSS à chaque itération. Les algorithmes ont été codés et testés sur des données simulées.

Florian Lenormand

 Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : D.Missiaen (Cern), S.Durand

Nivellement des accélérateurs de particules au CERN

De nombreuses études ont été réalisées au cours des dernières décennies pour comprendre les résultats des niveaux digitaux afin de remplacer à terme les niveaux optiques. Cependant, lors des derniers nivellements réalisés dans les accélérateurs de particules, les résultats n’étaient pas à la hauteur des espérances de la section SU et plusieurs hypothèses pour les expliquer ont été avancées.
Ce Travail de Fin d’Étude, ῝Nivellement des accélérateurs de particules au CERN῎, est né de la volonté de tester ces hypothèses pendant le début de l’arrêt-machine. Ce mémoire a pour objectif de réaliser une étude complète de la méthodologie mise en place et de tester le matériel et les hypothèses dans les conditions réelles du tunnel.

Yassine El Hamri

 Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : E. Simonetto & L. Morel

Compensation des effets atmosphériques en DINSAR : mesures GPS et autres méthodes

Le DinSAR est une technique de calcul de déformations apparue dans les années 80, qui permet de calculer le déplacement de la surface suivant la direction de déplacement du satellite, ces mesures se basent sur le calcul des phases qui traversent l’atmosphère suivant un trajet aller-retour. Ces phases ce décomposent en plusieurs phases (orbital,…) dont une phase atmosphérique que l’on cherche à éliminer, en utilisant des corrections atmosphériques issues du traitement GNSS. On a commencé d’abord par répertorier les caractéristiques atmosphériques et topographiques de notre site, et trier les différentes données radar afin de sélectionner le couple d’images qu’on va traiter. Ensuite, on a traité les données GNSS et les images Radar afin de déterminer respectivement les paramètres atmosphériques homologues aux dates de prises de vues et la carte de déformation correspondante. Ces derniers vont être insérés dans le traitement Matlab qui permet corriger la phase de déformation des effets atmosphériques. Enfin, on a réalisé des tests concernant l’impact de la densité et de la répartition des stations, ainsi que différentes méthodes d’interpolation des cartes atmosphériques.

Clément Roussel

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J. Verdun, J. Cali et F. Durand

Modélisation numérique du champ de gravité produit par une structure géologique arbitraire

Les mesures satellitaires du champ de gravité terrestre sont devenues largement disponibles pour améliorer notre compréhension des propriétés géologiques et géophysiques de la Terre. L’évaluation des données géologiques existantes impose le besoin d’un calcul théorique des anomalies de gravité induites par des modèles géologiques en coordonnées sphériques. Dans la présente étude, nous développons explicitement l’élégante formule de quadrature de Gauss-Legendre pour modéliser numériquement l’ensemble des effets gravimétriques (i.e. potentiel, vecteur accélération gravitationnelle et tenseur des gradients de gravité) du prisme sphérique. Nous étudions également les composantes mesurées par la mission GOCE. Enfin, dans le but de prendre en compte l’aplatissement terrestre, nous optimisons le calcul en introduisant le prisme ellipsoïdal.

Julie Trives

 Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : V.Lanticq (Cementys), S.Durand

Comparaison de l’instrumentation par capteurs à corde vibrante avec des solutions topographiques pour le suivi des déplacements et des déformations d’un bassin sensible d’un Arsenal Militaire

Le bassin traité dans ce mémoire est un bassin de radoub qui permet l’accueil de sous-marins nucléaires lanceurs d’engins. Par conséquent, il fait partie des installations nucléaires de base et fait l’objet d’une étroite surveillance : il est instrumenté par des capteurs à corde vibrante.
Cette étude se concentre sur les déformations subies par les bajoyers du bassin et tente de définir l’apport de l’auscultation topographique par rapport à l’instrumentation par capteurs à corde vibrante sur ce bassin.
Ce travail propose une analyse détaillée du comportement des bajoyers déduit de l’analyse des données issues des inclinomètres de forages, le choix et la réalisation de la méthode topographique la plus adaptée pour mettre en évidence les déformations observées et la comparaison des résultats obtenus par les deux méthodes d’auscultation. Cette dernière étape démontre que cette étude est une entrée en matière sur cette problématique en présentant la campagne topographique réalisée comme une campagne exploratoire servant au dimensionnement des prochaines expéditions.

2012

Adrien Arnal

 Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : B. Soussi & J-M. Follin

Prise en compte de données spatio-temporelles sur les événements dans le calcul d'itinéraire

A l’heure d’aujourd’hui les centres SMUR sont déployés dans de nombreux hôpitaux et recouvrent ainsi le territoire français, afin d’être au plus près des lieux d’interventions. Dans une situation d’urgence, chaque seconde est importante, il est donc essentiel que les équipes médicales et paramédicales aillent secourir la victime le plus rapidement possible. Pour cela, il apparaît décisif d’emprunter le chemin le plus court. Le travail réalisé (qui s'inscrit dans la thèse de Monsieur Bilel SOUSSI) a consisté à gérer les modifications du réseau routier engendrées par des événements exceptionnels issus des arrêtés municipaux de la ville du Mans.Pour cela, il faut effectuer une analyse du réseau routier et des différents logiciels prenant en compte l'étude de ces réseaux. Ensuite, nous réalisons des fonctions PL/pgSQL permettant de considérer les informations données dans les arrêtés municipaux, à savoir sélectionner les tronçons routiers, altérer leur temps de parcours, et restaurer le temps de parcours initial.


Paul-Antoine Bacci

 Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : E. Simonetto & L. Morel

Correction des effets atmosphériques en InSAR par mesure GNSS

La technique InSAR permet de mesurer des coordonnées 3D des points à partir de deux images et ainsi de produire des Modèles Numériques de Terrain (MNT). Elle fournit des mesures moins précises que le GPS mais beaucoup plus denses. Nous nous sommes intéressés à la combinaison des méthodes InSAR et GNSS pour corriger directement les effets atmosphériques sur les interférogrammes. Un important travail de recherche a été fait afin de voir dans quelles mesures les données peuvent contribuer à la technique InSAR. Ensuite, nous avons mis en place une plate-forme de simulation des interférogrammes. La démarche étant de simuler la phase atmosphérique étant donné des données GPS et des états d'atmosphère. Enfin, nous avons réalisé des tests concernant l'impact de la densification d'un réseau GPS dans notre zone d'étude, ainsi que l'effet de la méthode l'interpolation sur l'obtention de cartes atmosphériques pour le calcul des phases.

Nicolas Damenet

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J.Verdun & J. Cali

Traitement de données en gravimétrie mobile par filtrage de Kalman spatialisé
 

Le système Limo-g, LIgth MOving gravity system, est un gravimètre mobile vectoriel conçu pour mesurer des champs de pesanteur dans des zones inaccessibles avec un gravimètre statique et avec une résolution spatiale plus fine que ce permet la gravimétrie spatiale. Le traitement des données pour obtenir les trois composantes de la pesanteur est basé sur un filtre de Kalman temporel dont le modèle d'évolution ne tient pas compte de la covariance spatiale naturelle de la pesanteur. Afin de résoudre le problème de stabilité du filtre, nous avons mis en place un nouveau modèle d'évolution basée sur un modèle de Markov. L'étude de ce modèle nous a conduit à déterminer la fonction de covariance pour n'importe quel ordre en fonction de seulement deux paramètres. De plus, nous avons créé une procédure permettant d'estimer au mieux les deux paramètres pour obtenir un modèle adapté au comportement réel de la pesanteur.

Alexandre Hervé

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : M. EL HAGE & E. Simonetto

Étude de la qualité géomorphologique des MNT issus de l’InSAR

Ce travail a pour objectif d’étudier l’influence des paramètres de production d’un MNT par l’interférométrie SAR sur la géomorphologie. Nous avons sélectionné les paramètres de production pouvant être source de décorrélation et pouvant donc induire du bruit dans l’interférogramme. Ensuite, nous avons étudié l’impact sur l’élévation, la pente, la ligne de crête (bassin versant) et de talwegs (réseau hydrographique). Les résultats montrent que la valeur de l’élévation dépend surtout de la cohérence et des zones de compression. La cohérence est surtout sensible à la base perpendiculaire ainsi qu’au changement de quelques paramètres de production. Le phénomène de la compression produit des zones sans données calculées ce qui implique une interpolation de l’élévation et de la cohérence. Ainsi, la valeur de l’élévation est fonction de la méthode d’interpolation. De plus, nous n’observons pas de grand changement de la pente car l’erreur de l’élévation est surtout due à un biais résultant d’un saut de phase lors du déroulement. Ce biais ne change pas le relief mais il le surélève. Ainsi, l’erreur est spatialement autocorrélée ce qui fournit peu de variation au niveau de la pente locale. Nos résultats montrent aussi que l’aire et le périmètre des bassins versants topographiques changent selon les paramètres de production. Ces changements sont essentiellement dus à l’algorithme d’extraction car celui-ci est sensible au changement d’élévation. Par contre, la forme des bassins versants change peu d’après les indices de Gravelius et de forme. Finalement, la forme du réseau hydrographique présente peu de changement mais le nombre de tronçons change car la superficie des bassins versants varie. Ce qu’on peut conclure est que l’impact des paramètres de traitement InSARest important sur l’élévationmais faible sur la géomorphologie.

2011

Anne-Lise Lavaux

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : L.Morel & F.Fund

Mise en place d'une chaîne de traitement GPS à l'aide du logiciel GAMIT et applicaton à la modélisation des délais troposphériques.

Les données GPS sont aujourd'hui largement utilisées pour des prévisions météorologiques. Le délai troposphérique, qui est le retard du signal satellite-GPS lors de sa traversée de la troposphère, est une donnée qui peut difficilement être modélisée principalement à cause de la partie humide qui la compose. Ce retard peut être estimé. Par extension, le contenu en vapeur d'eau (PW), qui est proportionnel au délais humide, peut aussi être connu. Cela peut amener au suivi de certains dérèglements météorologiques importants (orages intenses, cyclones,...). Le logiciel scientifique de traitement GPS GAMIT permet de tels traitements. Il est basé sur le principe de calcul différentiel en réseau. Ce mémoire présente différents tests réalisés qui permettent de valider une stratégie de calcul à adopter pour un cas particulier: l'étude de la composante humide des délais troposphériques sur la zone de Valence en Espagne. Les tests ont porté sur le choix d'un réseau adapté, d'une stratégie de calcul par fenêtres glissantes, de fonctions de projection adéquats. Des données de radiosondage sur deux stations de la zone d'étude ont permis une comparaison des estimations aux valeurs réelles.


Alexandre Pascal

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J.Cali

Tachéométrie mobile.

Dans le domaine de la topométrie on voit actuellement apparaître un engouement pour l’intégration de différents capteurs dans le but de réaliser des systèmes de mesures. La lasergrammétrie mobile est un exemple d’intégration de capteurs de position et d’attitude, et de laser scanner. Il s’agit, par exemple, de lever un corps de rue, tout en déplaçant le système de mesures sans interrompre l’acquisition des données. Pour restituer le nuage de points dans le référentiel de référence, il faut déterminer la matrice de passage entre le référentiel mobile du scanner et le référentiel de référence. L’objectif du projet est de développer un système de lever tachéométrique mobile. Le laser scanner est remplacé par un tachéomètre motorisé à visée laser sans prisme. La gestion des données sera alors facilitée par la moindre densité de points comparée à celle issue d’un laser scanner.

2010

Angélique Azzini

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : S.Durand

Apport de la combinaison de mesures GNSS et topométriques dans un réseau d’auscultation.

L’objectif du stage proposé consiste à appliquer les développements réalisés dans le cadre de la thèse de Benoît Legru afin d’étudier en pratique l’apport de la combinaison de mesures GNSS et topométriques dans le cadre d’un réseau d’auscultation. Il s’agira donc de réaliser, parfois en parallèle, les travaux suivants : 1) Etude théorique de l’influence de la géométrie du réseau sur l’apport de la combinaison de mesures Il s’agira dans cette partie d’étudier en simulation l’influence de la géométrie du réseau sur l’apport effectif de la combinaison des mesures GNSS et topométriques. Cette étude permettra de dimensionner un ou plusieurs réseaux tests qui seront réalisés à l’intérieur et/ou autour de l’ESGT. 2) Mise en place et réalisation de mesures sur des réseaux tests L’apport de la combinaison de mesures GNSS et topométriques est lié non seulement à la géométrie du réseau d’auscultation, mais également à la manière de modéliser et de traiter les observations et aux conditions de mesures (météo, durée d’observation). Il s’agira dans cette partie de mettre en place physiquement un ou plusieurs réseaux tests observant en continu sur plusieurs jours. Afin de tester l’influence de différents paramètres, les caractéristiques de chaque réseau (géométrie, position des points, méthodes et conditions d’observations, ) seront étudiées au préalable en simulation. La mise en place de ces réseaux implique pour l’étudiant de participer : - au développement des logiciels de pilotage des instruments permettant de réaliser une auscultation du réseau en continu durant plusieurs jours. - au choix des instrumentations complémentaires qui seront utilisées : capteurs météo, systèmes de centrages. Pour la réalisation des réseaux tests, le matériel de l’ESGT pourra être utilisé en dehors des périodes de TP : stations totales, niveaux numériques, prismes et matériels de la salle de métrologie. 3) Traitement et analyse des mesures Le traitement et l’analyse des données acquises sur les différents réseaux tests permettront de mieux comprendre les conditions et les limites de l’apport de la fusion de mesures GNSS et topométriques dans un réseau d’auscultation. Le traitement des mesures sera réalisé en utilisant différents outils développés par le L2G (pGNSS, CoMeT, scripts matlab) mais également si besoin des logiciels commerciaux (Geolab, LGO) et/ou scientifiques (Bernese).

Damien Desoeuvre

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J.Nicolas, F.Pérosanz & A.Rigo

Etude des déformations des Pyrénées par le traitement des données des campagnes GPS ResPyr et PotSis.

Le Laboratoire de Géodésie et de Géomatique (L2G) de l'ESGT (Le Mans) mène des recherches en géodésie appliquées à la mesure de déformations géophysiques. Depuis fin 2008, le L2G dispose du logiciel GINS (Géodésie par Intégrations Numériques Simultanées). Il s’agit d’un logiciel de recherche scientifique de géodésie spatiale développé par le CNES/GRGS (Groupe de Recherche de Géodésie Spatiale) qui permet le traitement de plusieurs types de mesures géodésiques pour différentes applications comme le positionnement, l’orbitographie, le champ de gravité ou la planétologie... Les Pyrénées sont une chaîne de montagnes actives où la sismicité, certes modérée mais fréquente, se traduit par des déformations tectoniques extrêmement lentes estimées à environ 1 mm/an. Afin de mesurer et de caractériser ces déformations, différentes campagnes de mesures GPS (PotSis et ResPyr) ont été menées. Une partie des données récoltées au cours des trois campagnes ResPyr a été traitée avec le logiciel GINS en 2009 lors du Travail de Fin d’Etude de G. Le Bliguet. Au cours de ce même travail, une stratégie de traitement adaptée au calcul de ce type d'observations a été établie en effectuant de nombreux tests. Ses travaux se sont essentiellement concentrés sur la validation des calculs effectués par le logiciel en analysant les solutions obtenues pour 2008 avec différents paramètres de traitement. Il a également été montré qu'il était essentiel de prendre en compte les effets de surcharge puisque leur effet cumulé peut atteindre 1 cm, ce qui est loin d'être négligeable compte tenu du signal recherché (1,3 cm sur 13 ans). Afin de poursuivre ces travaux, différentes voies de recherche seront explorées. Tout d’abord les résultats obtenus en 2009 seront validés et exploités. Il s’agira dans un premier temps de valider la méthode utilisée après avoir pris en mains le traitement de données GPS avec le logiciel GINS. Puis en appliquant cette méthode aux données des trois campagnes ResPyr (1995, 1997 et 2008), des vitesses précises de déplacement seront déterminées. En effet, des difficultés internes au logiciel, désormais résolues, avaient été rencontrées pour le traitement des anciennes campagnes et n’ont pas permis à ce jour d’obtenir un champ de vitesse complet pour l’ensemble des stations de campagne. On pourra également ajouter de nouvelles données comme celles des campagnes PotSis. Ainsi, le calcul des positions de chaque point pour chaque période d'observation va permettre de déterminer un éventuel déplacement et ainsi d'évaluer les mouvements de la chaîne des Pyrénées. Une approche plus globale sera également réalisée. En effet, il serait intéressant d'effectuer un autre calcul des données ResPyr en traitant cette fois-ci toutes les stations de campagne simultanément (en prenant soin de supprimer les mauvaises stations) dans un réseau global et de calculer les vitesses de déplacement par rapport à l’Europe dans l’ITRF2005. Ainsi, on pourrait étudier les déformations des Pyrénées. Compte tenu des effets de surcharges constatés dans cette région, il sera indispensable d'effectuer le maximum de corrections de ceux-ci, même si tous ne pourront pas être corrigés a priori comme la surcharge hydrologique pour laquelle le modèle n’a pas une résolution temporelle suffisante. De plus, afin de déterminer l'origine des variations de la composante verticale des solutions, on pourra regarder s’il existe une éventuelle corrélation entre les coordonnées verticales et les délais troposphériques estimés en même temps que les coordonnées. Enfin une comparaison avec les solutions obtenues par ailleurs peut être envisagée. Les résultats du stage pourraient également être appliqués à la prochaine campagne de mesures qui serait réalisée en 2010.

Clément Guérin

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : S.Durand

Comparaison de logiciels d’ajustement et validation du logiciel CoMeT.

Dans ce TFE, l’objectif principal consiste à comparer les différents logiciels disponibles à l’ESGT, à deux niveaux : au niveau de l’utilisateur et au niveau des résultats fournis. Le logiciel CoMeT devant faire partie des logiciels testés, l’objectif secondaire du stage consiste à valider la version actuelle de CoMeT, à proposer des améliorations (interfaces, entrées/sorties, options de calcul) et à participer à la poursuite de son développement. 1) Comparaison des logiciels d’ajustement La comparaison au niveau utilisateur listera les différences en terme de facilitée d’utilisation, en terme de formats d’entrée et de sortie, de possibilités de calculs offerts par les différents logiciels (3D ? Terre plate ? … ), d’ergonomie, … La comparaison au niveau des résultats aura pour objectif de comprendre les calculs réalisés par les différents logiciels et de comparer les résultats en terme de solution ajustée (valeurs numériques identiques ?), de résidus obtenus, de validation des observations (chi-deux réalisé ou pas ? validation des résidus ou pas ? par quelle méthode ?), de calcul des régions de confiance et des régions de fiabilité … L’étudiant devra pour cela mettre en place plusieurs jeux tests de mesures afin de comparer de manière exhaustive les logiciels. Cette comparaison des logiciels d’ajustement permettra de disposer d’un document synthétique permettant de choisir en tout état de cause l’un ou l’autres des logiciels en fonction des caractéristiques (étendue, précision, ….) du chantier à traiter. 2) Validation et amélioration du logiciel CoMeT Le logiciel CoMeT permet actuellement de réaliser l’ajustement de mesures topographiques par la méthode des moindres carrés et par méthode robuste (norme L1). Il intègre une modélisation tridimensionnelle globale (Terre ellipsoïdale) et locale (Terre plate) des observations. Certaines options du logiciel, tels que l’ajustement global avec hypothèse de Terre sphérique, ou l’intégration de la méthode de variation des poids, restent à intégrer. Il s’agira dans cette partie du stage, d’une part de comparer CoMeT aux autres logiciels, afin d’étudier ses performances, mais aussi de lister les bogues existants, les fonctions non actives, les cas d’utilisation par l’utilisateur non pris en compte dans la programmation.

Antoine Morat

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J.Nicolas & F.Pérosanz

Impact des paramètres de traitement et de la longueur des séries temporelles sur l’estimation de vitesse tectonique par GPS.

Le Laboratoire de Géodésie et de Géomatique (L2G) de l'ESGT (Le Mans) mène des recherches en géodésie appliquées à la mesure de déformations géophysiques. Depuis fin 2008, le L2G dispose du logiciel GINS (Géodésie par Intégrations Numériques Simultanées).Il s’agit d’un logiciel de recherche scientifique de géodésie spatiale développé par le CNES/GRGS (Groupe de Recherche de Géodésie Spatiale) qui permet le traitement de plusieurs types de mesures géodésiques pour différentes applications comme le positionnement, l’orbitographie, le champ de gravité ou la planétologie... La précision actuelle des mesures de géodésie spatiale permet d’étudier des phénomènes géodynamiques de plus en plus fins. Compte tenu des faibles taux de déformation recherchés parfois, on peut se demander quel peut être l’impact de différents paramètres du traitement des données sur les vitesses estimées. En particulier, sous les effets de charge atmosphérique, océanique et hydrologique dus aux changements de répartition de masses, les déformations de la croûte terrestre peuvent atteindre plusieurs centimètres d’amplitude avec différentes périodes (annuel, inter-annuel, semi-annuel, diurne, sub-diurne…). L’impact non négligeable de ces effets de surcharge sur l’estimation de vitesses a été démontré dans le cadre du traitement de campagnes GPS isolées dans le temps dans le cas des Pyrénées (ResPyr) lors du Travail de Fin d’Etude de G. Le Bliguet en 2009. On se propose au cours de ce stage de poursuivre ces travaux dans une approche plus globale afin d’estimer les impacts de différents modèles et différentes stratégies sur la restitution de vitesse tectonique à partir desquelles les interprétations géodynamiques sont réalisées. En particulier une étude à partir de stations permanentes de coordonnées bien connues serait menée en comparant les vitesses tectoniques estimées à partir de différentes séries temporelles. Pour cela il s’agira dans un premier temps de prendre en mains la méthode de traitement des données GPS avec le logiciel GINS et de choisir un sous-ensemble de stations permanentes de bonne qualité bien réparties à la surface de la Terre. Il s’agira alors de déterminer des séries temporelles de positionnement avec précision puis d’estimer les vitesses de déplacement de ces stations dans un réseau mondial. Ensuite les résultats obtenus avec différents paramètres de traitement et différents modèles a priori seront comparés. En particulier, l’impact de la durée des sessions d’observation et de leur répartition temporelle pourra être analysé. Par exemple, pour un certain nombre de stations permanentes bien choisies on pourra traiter indépendamment toutes les observations sur un période de temps donnée (typiquement plusieurs années) et estimer leur coordonnées et vitesses tectoniques. Puis avec ce même jeu de stations on pourra simuler des campagnes d’observations espacées dans le temps et regarder quel changement cela induit sur l’estimation des coordonnées et des vitesses tectoniques. On pourra aussi regarder dans quelle mesure ces études permettraient de séparer les influences des différentes sources de déformation : charge océanique, atmosphériques, hydrologique, déplacement tectonique, glissements…

2009

Charbel Malak

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : E. Simonetto

Apports de l’imagerie radar polarimétrique à très haute résolution spatiale en contexte urbain - cartographie des surfaces de végétation.

Jean-François Doré

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : S.Durand
En collaboration avec : F. Moreau (Géosciences Rennes)


Mise en place d'un réseau d'auscultation sur l'observatoire hydraulogique du site de Ploemeur.

Dans le cadre du projet H+ de l'Observatoire de Recherche en Environnement, le laboratoire Géosciences Rennes récolte depuis plusieurs années des données visant à modéliser le comportement hydrogéologique de l'aquifère de Ploemeur (Morbihan). Aux instruments déja en place (inclinomètres longue base, GPS, piezzomètres) viendra bientôt s'ajouter un réseau d'auscultation des déformations verticales. Dans un premier temps utilisé lors d'arrêts de pompage ponctuels, il complétera les technologies employées, permettra de rattacher les instruments en place et d'observer les déformations verticales du site avec une précision inférieure au millimètre. Le but de ce rapport est de définir ce réseau d'auscultation. La solution proposée, basée sur 4 stations totales, est argumentée par l'analyse des contraintes, une étude théorique des qualités d'un réseau de nivellement indirect, et l'expérience d'un réseau testé sur le site.

Gwennaël Le Bliguet

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : J. Nicolas
En collaboration avec : Félix Pérosanz (CNES)


Evaluation du GPRS pour les applications RTK.

Les Pyrénées sont une chaîne de montagnes actives où la sismicité continue et modérée se traduit par des déformations tectoniques estimées à 1 mm/an maximum. Afin de mesurer ces déformations, des campagnes de mesures GPS ResPyr ont été menées en 1995, 1997 et 2008.

Mon travail de fin d'études consistait à traiter les données récoltées au cours de ces trois campagnes avec le logiciel GINS du CNES/GRGS.

Dans un premier temps, j'ai cherché à établir la meilleure stratégie possible adaptée au calcul de ce type d'observations en effectuant de nombreux tests. J'ai ainsi démontré pour la première fois les capacités de GINS à traiter de telles mesures. Mes travaux se sont essentiellement concentrés sur la validation des calculs effectués par le logiciel en analysant les solutions obtenues pour 2008 avec différents paramètres de traitement : configuration du réseau, choix des lignes de base, durée des sessions, contraintes sur les paramètres... J'ai aussi étudié la qualité et la répétabilité des résultats en mode Precise Point Positioning (PPP) et en mode doubles différences (DD). J'obtiens alors des coordonnées dont les précisions sont d'environ 5 mm en planimétrie et 1 cm en vertical. Malheureusement des difficultés internes à GINS, qui sont en cours de résolution, ne m'ont pas permis de traiter les données de 1995 et 1997.

La deuxième partie de mon travail était d'évaluer l'impact des différents effets de surcharge (atmosphérique, océanique et hydrologique) sur la détermination des vitesses de déplacement. Pour cela j'ai utilisé des corrections a priori dans GINS et des modèles externes. J'ai montré qu'il est essentiel de les prendre en compte, leur effet cumulé pouvant atteindre 1 cm, ce qui est loin d'être négligeable compte tenu du signal recherché (1,3 cm sur 13 ans).

Finalement, les incertitudes constatées sur les solutions sont du même ordre de grandeur que les déplacements attendus. Quelques pistes sont évoquées pour essayer d'améliorer la qualité des résultats. Je montre également qu'il est essentiel de poursuivre les campagnes d'observation pour avoir une bonne compréhension de la dynamique de la chaîne des Pyrénées.

Thomas Soubret

Travail de Fin d'Etudes (6 mois) - Encadrement : L. Morel
En collaboration avec : Alexis Rigo (OMP)


Le traitement des données GPS des campagnes ResPyr.

Les Pyrénées sont une chaîne de montagnes actives où la sismicité continue et modérée se traduit par des déformations tectoniques estimées à 1 mm/an maximum. Afin de mesurer ces déformations, des campagnes de mesures GPS ResPyr ont été menées en 1995, 1997 et 2008.

Mon travail de fin d'études consistait à traiter les données récoltées au cours de ces trois campagnes avec le logiciel GINS du CNES/GRGS.

Dans un premier temps, j'ai cherché à établir la meilleure stratégie possible adaptée au calcul de ce type d'observations en effectuant de nombreux tests. J'ai ainsi démontré pour la première fois les capacités de GINS à traiter de telles mesures. Mes travaux se sont essentiellement concentrés sur la validation des calculs effectués par le logiciel en analysant les solutions obtenues pour 2008 avec différents paramètres de traitement : configuration du réseau, choix des lignes de base, durée des sessions, contraintes sur les paramètres... J'ai aussi étudié la qualité et la répétabilité des résultats en mode Precise Point Positioning (PPP) et en mode doubles différences (DD). J'obtiens alors des coordonnées dont les précisions sont d'environ 5 mm en planimétrie et 1 cm en vertical. Malheureusement des difficultés internes à GINS, qui sont en cours de résolution, ne m'ont pas permis de traiter les données de 1995 et 1997.

La deuxième partie de mon travail était d'évaluer l'impact des différents effets de surcharge (atmosphérique, océanique et hydrologique) sur la détermination des vitesses de déplacement. Pour cela j'ai utilisé des corrections a priori dans GINS et des modèles externes. J'ai montré qu'il est essentiel de les prendre en compte, leur effet cumulé pouvant atteindre 1 cm, ce qui est loin d'être négligeable compte tenu du signal recherché (1,3 cm sur 13 ans).
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Finalement, les incertitudes constatées sur les solutions sont du même ordre de grandeur que les déplacements attendus. Quelques pistes sont évoquées pour essayer d'améliorer la qualité des résultats. Je montre également qu'il est essentiel de poursuivre les campagnes d'observation pour avoir une bonne compréhension de la dynamique de la chaîne des Pyrénées.