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Robust deformation monitoring of bridge structures using MEMS accelerometers and image-assisted total stations / Mohammad Omidalizarandi (2020)
Titre : Robust deformation monitoring of bridge structures using MEMS accelerometers and image-assisted total stations Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Mohammad Omidalizarandi, Auteur Editeur : Munich : Bayerische Akademie der Wissenschaften Année de publication : 2020 Collection : DGK - C, ISSN 0065-5325 num. 859 Importance : 260 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Diese Arbeit ist gleichzeitig veröffentlicht in: Wissenschaftliche Arbeiten der Fachrichtung Geodäsie und Geoinformatik der Universität Hannover, ISSN 0174-1454, Nr. 366Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] accéléromètre
[Termes IGN] algorithme espérance-maximisation
[Termes IGN] auscultation d'ouvrage
[Termes IGN] méthode robuste
[Termes IGN] microsystème électromécanique
[Termes IGN] pont
[Termes IGN] surveillance d'ouvrage
[Termes IGN] tachéomètre électronique
[Termes IGN] topométrie de précisionRésumé : (auteur) Today, short- and long-term structural health monitoring (SHM) of bridge structures has received considerable attention. However, permanent, cost-effective, and reliable monitoring are still challenging issues. From a surveying or civil engineer's point of view, vibration-based SHM is often carried out by inspecting the changes in the dynamic responses of bridge structures known as modal parameters, such as eigen frequencies, eigenforms and modal damping. The use of cost-effective micro-electro-mechanical-systems (MEMS) accelerometers with a high sampling frequency is becoming more affordable and feasible for the aforementioned monitoring task. Within this dissertation, a three-step scenario is proposed to choose a suitable MEMS accelerometer despite of its purchase price, measurement range and sampling frequency. Firstly, a robust calibration procedure is proposed and implemented to model MEMS related systematic errors such as biases, scale factors, and non-orthogonality angles between the axes. Secondly, a controlled excitation experiment is conducted by using a high-precision shaker. Thirdly, a statictest experiment is accomplished over a long period. Robust, accurate, and automatic estimation of the modal parameters is particularly challenging when vibration measurements are contaminated with a high coloured measurement noise, e.g., due to cost-effective MEMS acceleration data. This is even more challenging when the structure is continuously under imposed forces due to moving vehicles or wind. For this purpose, a robust and automatic vibration analysis procedure the so–called robust time domain modal parameter identification (RT-MPI) approach is proposed and implemented. It is a novel approach in the sense of automatic excitation (e.g. ambient) window selection, automatic and reliable identification of initial eigen frequencies even closely spaced ones as well as robustly and accurately estimating the modal parameters. To estimate frequencies, damping ratio coefficients, amplitudes, and phase shifts, an observation model consisting of a damped harmonic oscillation (DHO) model, an autoregressive model of coloured measurement noise and a stochastic model in the form of the heavy-tailed family of scaled t-distributions with unknown degree of freedom and scale factor, is employed. The aforementioned three parametric models are jointly adjusted by means of a generalised expectation maximisation (GEM) algorithm. The proposed RT-MPI algorithm is also able to estimate amplitudes in a metric unit and with a high accuracy for the recorded acceleration data by means of double integration of the DHO model. The eigenforms are characterised in a subsequent step, and by using the estimated parameters from the GEM algorithm. In addition, having amplitudes in the metric unit allows to characterise deflection eigen forms in their true scales for selected excitation windows within short time intervals. The deformation/displacement monitoring by merely using the MEMS accelerometer is challenging, since it suffers from accuracy degradation with time for absolute position/displacement estimates. Therefore, the MEMS accelerometers and an image-assisted total station (IATS) are fused by performing one-dimensional (1D) coordinate update within the Kalman filtering framework. To generate 1D displacement data from the IATS, video frames of a passive target, that is attached to a bridge structure, are captured by means of a telescope camera of the IATS. A passive target centroid detection algorithm is proposed and implemented, which is robust and reliable with respect to poor environmental conditions, such as low lighting, dusty situations, and skewed angle targets. Next, an angular conversion factor of the telescope camera is calibrated, which allows to convert the generated displacement data from pixel to metric unit.
Experiments are performed in four case studies including simulation, controlled excitation and two real applications of a footbridge structure and a synthetic bridge. The estimated modal parameters are compared and validated by their true values as well as their corresponding estimates obtained from reference sensors such as reference accelerometer, geophone, and laser tracker. Additionally, the estimated eigen frequencies and damping ratio coefficients are compared with a well-known covariance driven stochastic subspace identification (SSI-COV) approach. The results show that the MEMS accelerometers are suitable for identifying all occurring eigen frequencies of the bridge structures. Moreover, the vibration analysis procedure demonstrates that amplitudes are estimated in submillimetre range accuracy, frequencies with an accuracy of better than 0.1 Hz and damping ratio coefficients with an accuracy of better than 0.1 and 0.2%for modal and system damping, respectively. The analysis reveals the superiority of the proposed RT-MPI algorithm compared to the SSI-COV algorithm. Finally, a high accurate displacement time series at the level of submillimetre is generated by fusion of the IATS and the MEMS measurements.Numéro de notice : 17680 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère En ligne : https://dgk.badw.de/fileadmin/user_upload/Files/DGK/docs/c-859.pdf Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=98021 Surveillance de santé structurale des ouvrages d'art incluant les systèmes de positionnement par satellites / Nicolas Manzini (2020)
Titre : Surveillance de santé structurale des ouvrages d'art incluant les systèmes de positionnement par satellites Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Nicolas Manzini, Auteur ; André Orcesi, Directeur de thèse ; Christian Thom , Directeur de thèse Editeur : Champs/Marne : Université Paris-Est Année de publication : 2020 Projets : 1-Pas de projet / Importance : 215 p. Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] auscultation d'ouvrage
[Termes IGN] déformation d'édifice
[Termes IGN] Géocube
[Termes IGN] pont
[Termes IGN] positionnement par GNSS
[Termes IGN] récepteur GPS
[Termes IGN] réseau de capteurs
[Termes IGN] RTKLIB
[Termes IGN] surveillance d'ouvrageIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) La surveillance de santé structurale, ou structural health monitoring (SHM), a pour objectif de caractériser et suivre au cours du temps le comportement et les performances de structures de génie civil. Le SHM repose sur l'établissement d'indicateurs de santé ou de performance permettant de détecter, et si possible localiser, quantifier ou prédire un endommagement de la structure. Aujourd'hui, le SHM exploite encore très peu les déplacements absolus d'une structure, la majorité des capteurs étant limités à des mesures locales ou relatives. Le Global Positioning System (GPS) est accessible au grand public depuis l'an 2000. Il a depuis été rejoint par d'autres systèmes aux principes similaires, formant les Global Navigation Satellite Systems (GNSS), qui offrent des solutions de positionnement absolu pouvant atteindre une précision millimétrique. Cette thèse prend place dans le contexte où les GNSS apparaissent comme de bons candidats pour compléter des instrumentations SHM traditionnelles. Des résultats d'études récentes sur des solutions GNSS à bas coût (antennes de petite taille, récepteurs monofréquence) ont motivé l'orientation des travaux sur l'utilisation de ce type de solutions. Le compromis effectué sur les performances matérielles est contrebalancé par l'utilisation d'un traitement spécifique et par la possibilité de déployer plus de capteurs sur un ouvrage pour un investissement identique. Ces travaux se concentrent sur les structures de grande taille, comme les ouvrages d'art ou les immeubles de grande hauteur, dont le suivi est complexe en raison de leurs dimensions, et qui sont plus à même de produire des déplacements observables par des stations GNSS. La finalité des travaux entrepris est de répondre à la question suivante : peut-on, et comment, utiliser des stations GNSS à bas coût pour détecter des anomalies ou un changement sur une structure de génie civil ? La première partie de cette thèse a été consacrée à l'évaluation expérimentale de solutions GNSS à bas coût. Différentes combinaisons d'antennes et de récepteurs ont été évaluées en utilisant un positionnement relatif sur la phase, afin de sélectionner une station efficiente. En parallèle, l'impact de plusieurs paramètres de calcul ont été évalués dans des scénarios expérimentaux fixes et dynamiques afin de proposer une solution GNSS, comprenant matériel et traitement, optimale. Un positionnement infracentimétrique est obtenu avec la solution sélectionnée. La seconde partie de la thèse considère les données issues de l'instrumentation de deux ouvrages d'art par des réseaux de capteurs GNSS intelligents, les Geocubes, dont les composantes sont similaires à celles évaluées dans la première partie. L'analyse des séries par comparaison et corrélation aux températures et gradients internes des structures a permis de valider la capacité des stations déployées à suivre la réponse des ouvrages aux effets environnementaux. Leur étude a également mis en avant la redondance des observations grâce à l'étude des corrélations plus ou moins fortes entre les séries GNSS acquises. La dernière partie de la thèse est consacrée à l'utilisation de modèles prédictifs des séries GNSS pour la détection d'anomalies sur ouvrage. En l'absence de données thermiques et de modèles mécaniques complets et disponibles pour les structures étudiées, l'approche des modèles par apprentissage exploitant les données d'un réseau de capteurs GNSS a été choisie. La comparaison de plusieurs outils de régression a permis de sélectionner les réseaux de neurones récurrents (RNN) comme outil privilégié. Enfin, une stratégie de détection des anomalies, exploitant plusieurs modèles prédictifs pour chaque série temporelle, a été proposée et testée sur des anomalies réelles observées, puis simulées. Numéro de notice : 17532 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : thèse : Génie civil : Université Paris-Est : 2020 Organisme de stage : laboratoire EMGCU nature-HAL : Thèse En ligne : https://hal.science/tel-03143785 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97347 Modelling of the timeseries of GNSS coordinates and their interaction with average magnitude earthquakes / Sanja Tucikesic in Geodetski vestnik, Vol 63 n° 4 (December 2019)
[article]
Titre : Modelling of the timeseries of GNSS coordinates and their interaction with average magnitude earthquakes Type de document : Article/Communication Auteurs : Sanja Tucikesic, Auteur ; Dragan Blagojevic, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 525 - 540 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Slovène (slv) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] analyse diachronique
[Termes IGN] analyse spectrale
[Termes IGN] Bosnie-Herzégovine
[Termes IGN] bruit (théorie du signal)
[Termes IGN] bruit blanc
[Termes IGN] compensation par moindres carrés
[Termes IGN] coordonnées GNSS
[Termes IGN] déformation de la croute terrestre
[Termes IGN] modèle stochastique
[Termes IGN] séisme
[Termes IGN] Serbie
[Termes IGN] série temporelle
[Termes IGN] station GNSS
[Termes IGN] variation temporelleRésumé : (auteur) In this article the time series data of GNSS station coordinates are analysed, using least-squares spectral analysis (LSSA). One type of LSSA, the method of estimating a frequency spectrum, is the Lomb–Scargle method. Because of the presence of discontinuities in GNSS measurements, we applied Lomb–Scargle model for detecting and characterizing periodicity. We analyzed time series data from the station SRJV (Sarajevo), for a period of about 20 years, and BEOG (Belgrade), for a period of about 5 years. The spectral analysis is used to determine quickly the predominant noise in the position time series. Analyzed spectral indices of noise (α) of GNSS coordinate time series of SRJV and BEOG are in the range of -1 Numéro de notice : A2019-579 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.15292/geodetski-vestnik.2019.04.525-540 Date de publication en ligne : 24/05/2019 En ligne : https://doi.org/10.15292/geodetski-vestnik.2019.04.525-540 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=94467
in Geodetski vestnik > Vol 63 n° 4 (December 2019) . - pp 525 - 540[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 139-2019041 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible Introducing a vertical land motion model for improving estimates of sea level rates derived from tide gauge records affected by earthquakes / Anna Klos in GPS solutions, vol 23 n° 4 (October 2019)
[article]
Titre : Introducing a vertical land motion model for improving estimates of sea level rates derived from tide gauge records affected by earthquakes Type de document : Article/Communication Auteurs : Anna Klos, Auteur ; Jürgen Kusche, Auteur ; L. Fenoglio-Marc, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2019 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] déformation verticale de la croute terrestre
[Termes IGN] données marégraphiques
[Termes IGN] marée océanique
[Termes IGN] modèle de simulation
[Termes IGN] montée du niveau de la mer
[Termes IGN] niveau de la mer
[Termes IGN] Pacifique (océan)
[Termes IGN] positionnement par GPS
[Termes IGN] séisme
[Termes IGN] série temporelleRésumé : (Auteur) We reassess the absolute and relative sea level changes at 38 tide gauge stations in the earthquake-affected Western North Pacific for the 1993–2015 period, focusing on the vertical land motion (VLM) which is crucial for narrowing the gap between these estimates. In this area, simply discarding all earthquake-affected sites, one overestimates the average regional sea level rise by more than 0.5 mm/year. Disregarding VLM would lead to misestimating local sea level trends between 0.2 and 7.6 mm/year. If accounted for, but modeled as linear during the entire time span, VLM leads to regional absolute sea level rise errors of up to 0.4 mm/year. Therefore, we introduce a new methodology that better represents the Global Positioning System (GPS)-derived nonlinear VLM by accounting for co-seismic offsets, changes in the vertical velocities and post-seismic transient. Also, for the first time, a combination of white and power-law noises is added to this nonlinear model to derive proper uncertainties of VLM. We find a maximum difference of 15.3 mm/year between pre- and post-seismic vertical velocities. The GPS-sensed vertical co-seismic displacement approaches 36 mm. Assuming the changes in vertical velocities and displacement due to the tectonic movements is not accounted for, and then, estimating absolute sea level rise from tide gauges can result in an error of 10 mm/year. Introducing a new nonlinear VLM model improves absolute tide gauge sea level estimates by 20% on average. Finally, for the reconstructed Western North Pacific sea level, altimetry agrees best with tide gauge data corrected employing the new nonlinear VLM model. Numéro de notice : A2019-333 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s10291-019-0896-1 Date de publication en ligne : 24/07/2019 En ligne : https://doi.org/10.1007/s10291-019-0896-1 Format de la ressource électronique : URL Article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=93422
in GPS solutions > vol 23 n° 4 (October 2019)[article]Velocity field and crustal deformation of broader Athens plain (Greece) from a dense geodetic network / Michael Foumelis in Journal of applied geodesy, Vol 13 n° 4 (October 2019)
[article]
Titre : Velocity field and crustal deformation of broader Athens plain (Greece) from a dense geodetic network Type de document : Article/Communication Auteurs : Michael Foumelis, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 305 – 316 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] Athènes
[Termes IGN] calcul tensoriel
[Termes IGN] champ de vitesse
[Termes IGN] déformation de la croute terrestre
[Termes IGN] extensométrie
[Termes IGN] géodynamique
[Termes IGN] positionnement par GNSS
[Termes IGN] réseau géodésique dense
[Termes IGN] tectoniqueRésumé : (auteur) The broader area of Athens, a region exhibiting relatively low crustal deformation, was stroke in 1999 by a catastrophic earthquake posing serious questions regarding strain accumulation in slow deforming regions located within active geodynamic regimes. In the present study, the establishment of a dense geodetic network, primarily designed to monitor local tectonic movements is reported. A comprehensive GNSS velocity field, over the period 2005–2008, as well as calculated geodetic strain rates is presented. It is shown that a single strain tensor is insufficient to express the heterogeneity of the local geodetic field. Local variability of strain is successfully depicted, indicating the western part of Athens as the area of higher strain accumulation. Maximum dilatation rates occur along a NNE-SSW direction between Parnitha Mt. and Thriasio basin. The observed dilatation can be associated to WNW-ESE trending active fault zones, which appear to abruptly terminate towards East along a major NNE-SSW Miocene tectonic boundary. These findings are consistent to the stress field responsible for the Athens 1999 earthquake, also in agreement with geological and tectonic observations. Finally, the implications of the observed motion field on the understanding of the kinematics and dynamics of the region as well as the role of inherited inactive tectonic structures are discussed. Numéro de notice : A2019-541 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1515/jag-2019-0012 Date de publication en ligne : 04/07/2019 En ligne : https://doi.org/10.1515/jag-2019-0012 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=94180
in Journal of applied geodesy > Vol 13 n° 4 (October 2019) . - pp 305 – 316[article]Co-seismic displacement and waveforms of the 2018 Alaska earthquake from high-rate GPS PPP velocity estimation / Shuanggen Jin in Journal of geodesy, vol 93 n° 9 (September 2019)PermalinkVertical land motion in the Southwest and Central Pacific from available GNSS solutions and implications for relative sea levels / Valérie Ballu in Geophysical journal international, vol 218 n° 3 (September 2019)PermalinkConsistency and representativeness of integrated water vapour from ground-based GPS observations and ERA-Interim reanalysis / Olivier Bock in Atmospheric chemistry and physics, vol 19 n° 14 (July 2019)PermalinkLandslide monitoring analysis of single-frequency BDS/GPS combined positioning with constraints on deformation characteristics / Dongwei Qiu in Survey review, vol 51 n° 367 (July 2019)PermalinkMonitoring of extreme land hydrology events in central Poland using GRACE, land surface models and absolute gravity data / Joanna Kuczynska-Siehien in Journal of applied geodesy, vol 13 n° 3 (July 2019)PermalinkThe AROME-WMED reanalyses of the first special observation period of the Hydrological cycle in the Mediterranean experiment (HyMeX) / Nadia Fourrié in Geoscientific Model Development, vol 12 n° 7 (July 2019)PermalinkHelmert-VCE-aided fast-WTLS approach for global ionospheric VTEC modelling using data from GNSS, satellite altimetry and radio occultation / Andong Hu in Journal of geodesy, vol 93 n°6 (June 2019)PermalinkHigh-resolution models of tropospheric delays and refractivity based on GNSS and numerical weather prediction data for alpine regions in Switzerland / Karina Wilgan in Journal of geodesy, vol 93 n°6 (June 2019)PermalinkThe cause of the 2011 Hawthorne (Nevada) earthquake swarm constrained by seismic and InSAR methods / Xianjie Zha in Journal of geodesy, vol 93 n°6 (June 2019)PermalinkVertical ionospheric delay estimation for single-receiver operation / Ahmed Elsayed in Journal of applied geodesy, vol 13 n° 2 (April 2019)PermalinkCalibration errors in determining slant Total Electron Content (TEC) from multi-GNSS data / Wei Li in Advances in space research, vol 63 n° 5 (1 March 2019)PermalinkDisplacement monitoring performance of relative positioning and Precise Point Positioning (PPP) methods using simulation apparatus / Salih Alcay in Advances in space research, vol 63 n° 5 (1 March 2019)PermalinkImpact of humidity biases on light precipitation occurrence: observations versus simulations / Sophie Bastin in Atmospheric chemistry and physics, vol 19 n° 3 (February 2019)PermalinkA new global grid model for the determination of atmospheric weighted mean temperature in GPS precipitable water vapor / Liangke Huang in Journal of geodesy, vol 93 n° 2 (February 2019)PermalinkOn the assimilation of absolute geodetic dynamic topography in a global ocean model: impact on the deep ocean state / Alexey Androsov in Journal of geodesy, vol 93 n° 2 (February 2019)PermalinkCartographie des déformations sur le site de colocalisation de Grasse par méthode INSAR / Isabelle Delprat (2019)PermalinkReal-time capturing of seismic waveforms using high-rate BDS, GPS and GLONASS observations: the 2017 Mw 6.5 Jiuzhaigou earthquake in China / Xingxing Li in GPS solutions, vol 23 n° 1 (January 2019)PermalinkSea level estimation from SNR data of geodetic receivers using wavelet analysis / Xiaolei Wang in GPS solutions, vol 23 n° 1 (January 2019)PermalinkGlobal IWV trends and variability in atmospheric reanalyses and GPS observations / Ana-Claudia Bernardes Parracho in Atmospheric chemistry and physics, vol 18 n° 22 ([01/11/2018])PermalinkReal-Time Precise Point Positioning (RTPPP) with raw observations and its application in real-time regional ionospheric VTEC modeling / Teng Liu in Journal of geodesy, vol 92 n° 11 (November 2018)Permalink