{"id":4933,"date":"2020-04-21T19:07:42","date_gmt":"2020-04-21T17:07:42","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=4933"},"modified":"2020-06-05T14:03:12","modified_gmt":"2020-06-05T12:03:12","slug":"reseaux-de-capteurs-sans-fil-pour-la-surveillance-des-glissements-de-terrain-application-et-optimisation-par-analyse-de-visibilite-sur-des-nuages-de-points-3d","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2020\/04\/reseaux-de-capteurs-sans-fil-pour-la-surveillance-des-glissements-de-terrain-application-et-optimisation-par-analyse-de-visibilite-sur-des-nuages-de-points-3d\/","title":{"rendered":"R\u00e9seaux de capteurs sans fil pour la surveillance des glissements de terrain: application et optimisation par analyse de visibilit\u00e9 sur des nuages de points 3D"},"content":{"rendered":"

Th\u00e8se soutenue par Teresa GRACCHI le 21 avril 2020, Institut des sciences de la Terre (ISTE)<\/em><\/p>\n

Les glissements de terrain sont des ph\u00e9nom\u00e8nes g\u00e9omorphologiques fr\u00e9quents et r\u00e9pandus avec un \u00e9norme impact sur la soci\u00e9t\u00e9, l’\u00e9conomie et l’environnement. Dans les zones sujettes, les dispositifs de surveillance associ\u00e9s aux syst\u00e8mes d’alerte rapides sont un bon moyen, et parfois l\u2019unique solution, pur r\u00e9duire le risque. Pour cette raison, un int\u00e9r\u00eat particulier a \u00e9t\u00e9 r\u00e9serv\u00e9 aux r\u00e9seaux de capteurs sans fil.<\/p>\n

Dans cette th\u00e8se, nous avons analys\u00e9 les donn\u00e9es d’un nouveau prototype de surveillance de l’instabilit\u00e9 au sol appel\u00e9 Wi-GIM (Wireless Sensor Network for Ground Instability Monitoring). Il s\u2019agit d\u2019un r\u00e9seau constitu\u00e9 de noeuds capables de mesurer leurs inter-distances mutuelles en calculant le temps de vol d’une impulsion ultra-large-bande. Le syst\u00e8me a \u00e9t\u00e9 test\u00e9 dans un environnement ext\u00e9rieur contr\u00f4l\u00e9 et appliqu\u00e9 pour la surveillance des d\u00e9placements d’un v\u00e9ritable glissement de terrain, c\u2019est-\u00e0-dire la coul\u00e9e de boue de Roncovetro en Italie, o\u00f9 une surveillance parall\u00e8le avec une station totale robotis\u00e9e (RTS) a permis de valider le syst\u00e8me.<\/p>\n

Les r\u00e9sultats montrent la distance de chaque couple de noeuds appartenant au m\u00eame cluster. Les donn\u00e9es extraites des tests ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 une pr\u00e9cision de 2 \u00e0 5 cm. et une corr\u00e9lation lin\u00e9aire avec la temp\u00e9rature. La campagne a \u00e9galement r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que les mesures n’\u00e9taient pas affect\u00e9es par la pluie ou la neige et que le syst\u00e8me pouvait communiquer efficacement jusqu’\u00e0 150 m. avec un angle de vue de 360\u00b0 sans affecter la pr\u00e9cision.<\/p>\n

Les autres caract\u00e9ristiques cl\u00e9s du syst\u00e8me impl\u00e9ment\u00e9 sont une installation facile et rapide, une flexibilit\u00e9, un faible co\u00fbt, une surveillance en temps r\u00e9el et une modification de la fr\u00e9quence d’acquisition. Une comparaison entre les mesures Wi-GIM et RTS a soulign\u00e9 la pr\u00e9sence d’un d\u00e9calage (dans un ordre variable de centim\u00e9trique \u00e0 d\u00e9cam\u00e9trique) constant pour chaque couple, en raison principalement de la pr\u00e9sence d’obstacles qui vont obstruer la ligne de vis\u00e9e (LOS). La pr\u00e9sence de v\u00e9g\u00e9tation est la cause principale de la condition de non-LOS entre deux noeuds, ce qui se traduit par un trajet des signaux plus long et donc par des mesures de distance moins pr\u00e9cises.<\/p>\n

Pour approfondir cette question, plusieurs tests ont \u00e9t\u00e9 men\u00e9s prouvant la forte influence de la v\u00e9g\u00e9tation sur la quantit\u00e9 et la qualit\u00e9 des donn\u00e9es. Pour les am\u00e9liorer, une m\u00e9thode de calcul MATLAB (R2018a, MAthWorks, Natick, MA, USA) appel\u00e9 WiSIO (Wireless Sensor network Installation Optimizer) a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9. L’algorithme trouve le meilleur d\u00e9ploiement d’appareils selon trois crit\u00e8res :<\/p>\n

    \n
  1. inter-visibilit\u00e9;<\/li>\n
  2. \u00e9gale r\u00e9partition;<\/li>\n
  3. positionnement dans les zones prioritaires pr\u00e9s\u00e9lectionn\u00e9es.<\/li>\n<\/ol>\n

    En ce qui concerne l’analyse du champ de vision existant, la nouveaut\u00e9 principale est le direct fonctionnement avec les nuages de points 3D, sans cr\u00e9er aucune surface. Cela conduit \u00e0 ignorer le processus de g\u00e9n\u00e9ration de mod\u00e8les de surface en \u00e9vitant erreurs et approximations, chose essentiel en s\u2019agissant de v\u00e9g\u00e9tation. Une seconde installation du syst\u00e8me Wi-GIM a donc \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e en consid\u00e9ration du d\u00e9ploiement propos\u00e9 par WiSIO. La comparaison des donn\u00e9es acquises par le syst\u00e8me positionn\u00e9 avec et sans l’aide de l’algorithme propos\u00e9 a permis de mieux comprendre l’efficacit\u00e9 de la m\u00e9thode.<\/p>\n

    Les r\u00e9sultats pr\u00e9sent\u00e9s montrent comment une simple \u00e9laboration peut \u00eatre essentielle pour am\u00e9liorant les performances du syst\u00e8me.\u00a0La limitation principale du syst\u00e8me Wi-GIM est actuellement la pr\u00e9cision. Ce probl\u00e8me vient de l\u2019utilisation de composants \u00e9conomiques, et il peut \u00eatre r\u00e9solu si le syst\u00e8me subit un processus d’industrialisation. De plus, \u00e9tant donn\u00e9 que l’architecture du syst\u00e8me est r\u00e9adaptable, il peut \u00eatre am\u00e9lior\u00e9 avec l\u2019arriv\u00e9e de nouveaux mat\u00e9riels \u00e0 faible co\u00fbt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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