Les travaux terrain de l'ENSG

Modélisation 3D du site géologique des Mourres :

• Planification d'une acquisition par drone pour la production par photogrammétrie d'une orthoimage et d'un MNS
• Tests de protocoles d'acquisition terrestre pour la modélisation d'une structure en particulier

Le géoïde est la forme qu’aurait la Terre si elle était totalement recouverte d’un océan ; celle-ci ne dépend que de la pesanteur. Cette surface est importante car, en tout point, le champ de pesanteur lui est normal et, surtout, elle est la surface d’altitude nulle.

Son estimation est possible en couplant deux techniques distinctes de la géodésie :

• Les observations de géodésie spatiale (GNSS)
• Le nivellement

Figure illustrant le principe de détermination d’un géoïde : il suffit de mesure la hauteur ellipsoïdale (par techniques GNSS) d’un point de la topographie, et son altitude (par nivellement), et de soustraire celle-ci à celle-là.

Ces deux opérations d’observations sont réalisées sur un ensemble de sites choisis par les élèves au regard des qualités requises pour ces deux techniques. Chacune illustre en outre des savoir-faire spécifiques :

• GNSS : mécanique spatiale, rotation de la Terre, influence de l’atmosphère sur la propagation des signaux, décalage entre centre de phase et point de référence, systèmes de référence, utilisation d’un logiciel scientifique
• Nivellement : contrôle de cohérence d’observations, système d’altitude, lien avec la marégraphie

La surface du géoïde est ensuite obtenue par des méthodes d’interpolation.

Cet atelier permet aux étudiants d’appréhender les techniques de géodésie, leur domaine de validité, et de constater l’influence des erreurs de mesure sur un processus d’estimation. Le géoïde obtenu permet en outre d’illustrer l’influence d’un contexte géophysique en géodésie.

Figure illustrant des observations GNSS réalisées à l’Observatoire de Haute-Provence.

Figure illustrant des observations de nivellement.

Figure illustrant le géoïde sur la région de Forcalquier. Sa pente des Alpes vers la Méditerranée est caractéristique de la géophysique d’une zone littorale montagneuse.

Le Laboratoire souterrain à bas bruit (LSBB) est installé à Rustrel (84) dans l’ancien poste de conduite de tir des missiles balistiques du plateau d’Albion. Sa situation exceptionnelle (le poste de tir est situé à 450 m sous le niveau du sol), en fait un lieu unique au monde par la qualité sismique et gravimétrique de son environnement ainsi que le très bas niveau de bruit électromagnétique de ses chambres blindées. Démilitarisé en 1997, le site a été alors reconverti en un laboratoire scientifique dépendant de l’Université de Nice Sofia Antipolis. Aujourd’hui une trentaine de laboratoires, français ou étrangers, sont impliqués dans les programmes de recherches en cours.

Pour des raisons de sécurité liées aux activités de défense, tous les plans du site ont été détruits par les militaires après sa construction. Dès l’arrivée des chercheurs sur place, un besoin crucial de localisation et de géo-référencement s’est avéré. C’est dans ce contexte que la première collaboration entre l’ENSG et le LSBB s’est initiée en 2002.

Parmi les travaux effectués par les différentes promotions d’élèves géomètres ou ingénieurs, on peut notamment citer :

• Implantation et détermination d’un réseau géodésique à l’intérieur des trois kilomètres de galeries. Ce réseau, constitué par une quarantaine de repères, a été observé par des méthodes de topométrie de précision,
• Détermination d’un réseau géodésique en extérieur, implanté à la verticale du réseau intérieur et observé par GPS. Il est à noter que la cohérence des deux réseaux est centimétrique, leurs précisions relatives étant respectivement millimétrique et centimétrique,
• Réalisation d’une orthophotographie et de 2 MNT, l’un à basse résolution (pas du maillage de 4m), l’autre à haute résolution (pas du maillage de 2m). Ce chantier a notamment permis d’exploiter les premières données des caméras numériques développées au LOEMI et montées pour la première fois de façon à obtenir des prises de vues obliques « avant-arrière »,
• Réalisation d’un SIG permettant l’exploitation de ces données,
• Mesures de micro-gravité. Commanditées par l’Institut de Physique du Globe de Paris, ces observations réalisées sur des réseaux implantés sur la même verticale, permettent une meilleure connaissance de la structure interne du sous-sol et d'ainsi estimer la charge en eau du massif.

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Levé à grande échelle de la place du Bourguet à Forcalquier

Cliquer pour télécharger le plan.

Levé à grande échelle de la place du Salagon à Forcalquier

Commandité par le Musée Conservatoire Éthnologique de Haute-Provence

Relevé scanner 3D de la concathédrale de Forcalquier

Ce chantier était commandité par le LAMM

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L’objectif du projet est de mettre au point des systèmes relativement légers d’acquisition mobile, principalement orientés pour la modélisation de façades. On y teste différents systèmes que l'on a comparé, principalement sur les étapes de la mise en place, de la modélisation 3D et de l'orthorectification. Le laser, utilisé pour la qualification, sert aussi à géoférencer notre mise en place et nos produits.

Tests de différents systèmes d'acquisition photos, montés sur une voiture. Etude de la dérive de la mise en place des images, à partir d'une façade équipée de points d'appuis connus :

Comparaison de la reconstruction 3D de la façade par rapport à un modèle 3D des façades obtenu par lasergrammétrie :

Production d'orthoimages des différentes façades :

Optimisation des protocoles de mise en place d'images rasantes, dans le cas particulier d'une acqusition mobile de la voirie.

Protocole d'acquition : appareil photo en visée rasante, avec le cadre contenant les points d'appuis

Calcul d'une homographie permettant de changer le point de vue d'une image pour en faciliter la recherche des points de liaison :

Apport du protocle et influence de l'angle de visée (les valeurs sont les rédisus image sur les points de liaison) :

Mise et place et qualification de protocoles d'acquisition, et comparaison à des relevés de précision

Test de l'appareil photo :

Test de l'angle d'acquisition et comparaison à un levé de précision effectué en photogrammétrie et en lasergrammétrie :

Test de l'influence du nombre de points pour une géoéréférencement (plus de détails dans le rapport !) :

Le service de l'inventaire forestier de l'IGN réalise la cartographie des régions forestières de France. Un caractère important renseigné concerne le taux de couvert des zones boisée. Ce dernier est déterminé sur le terrain sur chacune des placettes de l'échantillonnage couvrant tout le territoire français.

Comme l'IGN dispose de données LiDAR aéroportées sur une partie du territoire, les enjeux principaux du projet sont :

• déterminer si l'indicateur de couverture forestier pourrait-être dérivé des seules échos LiDAR
• évaluer l'influence du type de peuplement forestier sur les résultats

Calcul de vérité terrain sur le couvert forestier à partir de prises de vues panoramiques sur plusieurs placettes :

Calcul des indicateurs de couvert forestier à partir du LIDAR :

Vérification du lien entre les deux indicateurs calculées avec les deux méthodes présentées ci-dessus :

Lors de la reconstruction 3D de scènes à partir d'images, on constate parfois des zones bruitées correspondant aux endroits où la corrélation dense n'a pas bien fonctionnée. Ce sujet propose d'établir, à partir d'un jeu de données à constituer, un modèle de classification permettant d'identifier ces zones a priori, soit dès l'acquisition afin d'y palier soit pour pouvoir ajuster les paramètres de reconstruction.

Base de données d'images de texture et de corrélation :

Relevé avec les geomètres (promo 2011) du Prieuré de Carluc et de la nécropole avec l'archéologue Mathias DUPUIS,responsable du Service départemental d'archéologie au Conseil Général des Alpes de Haute-Provence.

Levé au 200ème du centre du village de Roussillon pour la mairie. Promotion géomètre 2009

Dans le cadre du groupe d’instruction de l’ENSG à Forcalquier, les géomètres-stagiaires 2ème année réalisent tous les ans depuis 2007 un contrôle de stabilité du barrage de la Laye.

En 2007, lors de la première campagne de mesures ("l’opération zéro" du chantier) des repères en bronze ont été installés sur les massifs en béton du barrage ainsi que sur des parties stables autour du barrage. A chaque campagne, Les élèves réalisent des observations tachéométriques et de nivellement afin de déterminer avec une précision millimétrique les positions des repères situés sur le barrage.

La fabrications de bases de données et les levés pour des applications SIG nécessitent des outils GNSS performants :

• suffisament précis (décimétrique à sub-métrique)
• robuste en terme de qualité de calcul
• ergonomique

En 2016 et 2017, trois groupes d'élèves ont travaillé sur des tests de solutions matérielles de différents fabricants afin d'évaluer leur performances, d'une par dans le contexte des levés SIG à l'ENSG et d'autre part dans l'optique de son application à l'IGN.

Les obervations gravimétriques sont indispensables à la construction de la référence géopotentielle, base de la définition des altitudes. A L'IGN, le Service de Géodésie et Nivellement réalise depuis 2000 des campagnes d'observations sur tout le territoire.

Les observations gravimétriques -mesure de la norme de "g"- s'appuient sur deux types d'instruments :

• Les gravimètres absolus (ex : Microg-Lacoste A10) qui mesurent la norme de g
• Les gravimètres relatifs (ex : Scintrex CG5) qui mesurent des différences de g entre points.

Les données issues de ces instruments nécessitent un certain nombre de traitements pour pouvoir être utilisées. Elles sont affectées d'un certain nombre de phénomènes :

• dérive instrumentale ; lors d'un aller-retour entre 2 points, on ne retrouve pas la valeur initiale
• marée terrestre
• influence de la température
• influence du bullage...

Le logiciel CgxTool avait été développé en c++ pour faciliter les prétraitements des données gravimétriques acquises avec des gravimètres relatifs Scintrex CG3-M et CG5. Il avait été développé à partir du logiciel CG3TOOL initialement développé en c pour station de travail unix par Germinal Gabalda et Sylvain Bonvalot. Le code source de CgxTool était relativement lourd et difficile à maintenir.

Fin 2015, Manon Girard (ing13, PPMD15) a développé dans le cadre de son projet informatique PPMD, un nouveau programme de prétraitements en python, pyCgxTool.

Les élèves Ing1 ont eu pour tâche d'effectuer la recette logicielle du nouvel outil afin de pouvoir le diffuser au SGN où il sera utilisé de manière opérationnelle.

A l'occasion des 50 ans de l'invention du laser, l'université de Provence Aix-Marseille déire effectuer une expérience pour mesurer la célérité de la lumière à Marseille. Un rayon laser émis depuis l'université est réfléchi par un ensemble de prismes situé dans une niche sur la terrasse supérieure de la basilique Notre Dame de la Garde. La mesure du temps de parcours aller-retour permet d'estimer la célérité de la lumière à condition de connaître la distance. Le travail des étudiants de l'ENSG a donc consisté donc à mesurer précisèment cette distance.

L'ENSG est intervenue le 1er juin 2010 pour effectuer cette détermination.

Trajet du rayon laser

Exemples de projets de géomorphologie réalisés par les étudiants ING1

(cliquer pour télécharger)

Exemples de projets proposés aux G1 (cliquer pour télécharger les présentations)

Détection de strates végétatives et de plans horizontaux et verticaux dans une zone de carrières.

Ce projet se base sur des relevés LIDAR (Light Detection And Ranging) effectués le 12 mai 2014 dans le Sud-Est de la France. On possède ainsi des données géographiques qu’il est intéressant d’analyser pour essayer de détecter la morphologie du terrain. Le but est de comparer la « réalité terrain » sur plusieurs thèmes : reconstruction des falaises, visualisation des strates arborées/arbustives, corrélation avec la pénétrabilité de la forêt c’est-à-dire la densité du couvert, la hauteur des arbres, etc. L’ensemble permet de déterminer ce qui influe sur la progression pédestre.

Visualisation de relief

Détection des falaises

La plateforme intermodale « ClaireSITI » est une plateforme qui a pour but de regrouper l’ensemble des données concernant les transports afin de modéliser et simuler des trajets les plus intelligents possibles, en prenant en compte les horaires de trajet, la météo, le ou les type(s) de transport utilisé(s).

Dans le cadre du projet de fin de stage de Forcalquier, nous avons comme objectifs de recenser les données déjà existantes auprès de différents acteurs de la mobilité, puis d’améliorer une base de données de transports intelligents basée sur le concept de la plateforme « ClaireSITI » afin de modéliser et simuler différents types de déplacements interconnectés tels que les bus, les voitures ou les vélos. Tout ceci, en justifiant de l’intérêt de tels ajouts dans le calcul d’itinéraires pour pouvoir déterminer la notion de qualité de la base de données fournie

Comparaison des itinéraires pour le piéton avant et après modifications

Comparaison des itinéraires pour le piéton pouvant emprunter les bus avant et après modification

Définition de critères sensoriels permettant de caractériser l'agrément ou le désagrément d'un lieu et modélisation de ce ressenti à partir de données géomatiques (végétation, relief, points d'intérêt, pollution visuelle ou auditive, vue dégagée, etc.)

Le but de ce projet était de fournir une carte sensorielle de la zone de Forcalquier, plus précisément, une carte d’agréabilité. Cette carte devait comprendre un certain nombre de critères qui ont été déterminés dans ce projet (comme l’anthropisation, la naturalité la luminosité, ...).

Réalisation de plans topographiques et MNT sur la zone industrielle des Chalus de Forcalquier.

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Levé 3D par lasergrammétrie des vestiges des thermes romains sur la commune de Riez (2013)

Chantier commandité par Service départemental d’archéologie du Conseil général des Alpes-de-Haute-Provence, le musée archéologique de Riez et le CNRS

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Relevé scanner 3D de la grotte de la Baume Bonne à Quinson-sur-Verdon (2010)

Ce chantier était commandité par H. de Lumley, directeur de l’Institut de paléontologie humaine de Paris et le musée de la préhistoire de Quinson-sur-Verdon

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Détermination d’une distance de calibration pour le laser satellite ultra mobile sur le site du CERGA à Caussols (2007)

Projet commandité par l’Observatoire de la Côte d’Azur – OCA

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Levé RTK de l’aqueduc de la Mère des Fontaines sur la commune de Forcalquier (2007)

Ce chantier était commandité par l’Association du Patrimoine du Pays de Forcalquier

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Contrôle qualité des cartes de randonnée au 1:25000 "type 2010"

Définition de méthodes de contrôle qualité multi thématique, sondage terrain et production de résultats statistiques. Interviews auprès des usagers des cartes sur leurs besoins.

Comparatif de données géographiques (Here, IGN, OSM)

Comparaison qualitative du thème lié aux réseaux de déplacement dans les bases de données Here, BDTopo IGN et Openstreetmap.

Analyse de la déprise agricole

Création d'orthophotos historiques et analyse de la déprise agricole sur la montagne de Lure.

Ecomobilité

Modélisation de profils de vitesse, de consommation et de dangerosité sur le réseau routier du Pays de Forcalquier.