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Étude des modèles numériques de terrain pour améliorer la fiabilité des calculs d'aléas et de vulnérabilité / Frédéric Rousseaux (2004)
Titre : Étude des modèles numériques de terrain pour améliorer la fiabilité des calculs d'aléas et de vulnérabilité Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Frédéric Rousseaux, Auteur ; Bernard Cervelle, Directeur de thèse Editeur : Champs/Marne : Université de Marne-la-Vallée Année de publication : 2004 Importance : 161 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse présentée pour l'obtention du diplôme de doctorat de l'université de Marne-la-Vallée, spécialité sciences de l'information géographiqueLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image
[Termes IGN] aléa
[Termes IGN] conflation
[Termes IGN] données vectorielles
[Termes IGN] géomorphométrie
[Termes IGN] modèle numérique de terrain
[Termes IGN] risque naturel
[Termes IGN] Triangulated Irregular Network
[Termes IGN] visualisation 3D
[Termes IGN] vulnérabilitéIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Cette thèse étudie l'impact de la représentation du relief sur les études de risque. L'objectif de cette étude est de montrer que la manière de modéliser le relief modifie le comportement et les résultats de simulations de risque. La démarche s'effectue en quatre temps. Nous proposons en premier lieu une étude bibliographique portant sur les différentes modélisations informatiques du relief et sur l'intérêt d'utiliser un modèle numérique de terrain (MNT) dans les études de risque. Dans un second temps, nous décrivons des méthodes d'intégration cohérente de données vecteur sur un MNT et étudions leur impact sur les résultats de simulations de risque. Dans un troisième temps, nous décrivons l'influence des erreurs altimétriques sur la représentation du relief. Afin de faciliter la détection de ces erreurs, nous proposons une méthode de prédiction de zones potentiellement fausses par croisement de données vecteur sur un MNT. Enfin, dans un dernier temps, nous proposons une partie plus prospective présentant des concepts qui permettraient la création d'une carte d'erreurs potentielles à partir de la détection automatique des zones d'erreurs définies durant la thèse. Les résultats sont les suivants : - L'intégration cohérente d'objets vecteur est un apport important permettant d'affiner de manière significative les résultats de simulations de risque. - La détection d'erreurs met en valeur les zones les plus fréquemment touchées et souligne l'importance d'une modélisation corrigée d'artefacts. Elle montre toutefois que la plupart des interpolations classiques donnent des résultats similaires en terme de qualité. - Une classification des erreurs par type de zones morphologiques permet la mise en place d'une méthode de détection de zones d'erreurs potentielles grâce à l'étude de paramètres topographiques. Grâce à cette approche, il est possible de calculer la qualité potentielle d'un MNT et ainsi, détecter des zones plus ou moins fiables. Ces méthodes permettent à l'utilisateur de mieux évaluer la qualité de son MNT et donc prévoir plus finement l'impact de la modélisation de son MNT sur ses résultats de simulation. Note de contenu : INTRODUCTION GÉNÉRALE
CHAPITRE A : RISQUES ET RELIEF
1. LA REPRÉSENTATION NUMÉRIQUE DU RELIEF : DE LA CARTE PAPIER AU MODÈLE NUMÉRIQUE DE TERRAIN
1.1. Évolution de la représentation du relief
1.2. Le modèle numérique de terrain
1.3. Méthodes d'obtention des données servant à la création d'un MNT
1.4. Données servant à la création d'un MNT
2. MÉTHODES DE CONSTRUCTION D'UN MNT À PARTIR DE COURBES DE NIVEAU
2.1. État de l'art des différents types d'interpolation à partir de courbes de niveau
2.2. Méthodes d'interpolation raster
2.2.1. La méthode IDW
2.2.2. La méthode RST
2.2.3. Le krigeage
2.2.4. La grille élastique
2.3. Méthode d'interpolation dite triangulation de Delaunay
2.4. Présentation des principaux paramètres topographiques
3. UN CADRE PARTICULIER : LES ÉTUDES DE RISQUE
3.1. Présentation des termes principaux
3.2. Les études de risque
3.3. Présentation des simulations de risque utilisées durant la thèse
3.3.1. L'inondation
3.3.2. L'intervisibilité
CHAPITRE B : ÉTUDE DE DIFFÉRENTES REPRÉSENTATIONS DU RELIEF POUR DES SIMULATIONS DE RISQUE.
1. ÉTUDE DE DIFFÉRENTES REPRÉSENTATIONS DU RELIEF : VERS UN MNT RÉALISTE ET COHÉRENT.
1.1. Introduction
1.1.1. Définition de la qualité pour des études de risque
1.1.2. Définition de la notion de réalisme
1.1.3. Définition de la notion de cohérence
1.1.4. Introduction au processus d'amélioration du MNT
1.2. Les représentations du relief nu
1.3. Processus d'amélioration d'un MNT : du MNT brut à un MNT aux formes plus réalistes
1.3.1. Algorithme de traitement des triangles plats
1.3.2. Densification des courbes de niveau
1.3.3. Vérification
1.4. Du modèle numérique de terrain au modèle numérique de terrain enrichi
1.4.1. Algorithmes d'intégration des routes
1.4.2. Algorithmes d'intégration du bâti
1.4.3. Algorithmes d'intégration de l'hydrographie
1.5. Applications
1.5.1. Importance du relief et des objets au niveau du sursol dans l'étude de risque
1.5.2. Simulation d'intervisibilité
2. UN CAS D'ÉTUDE : IMPACT DE LA REPRÉSENTATION DU RELIEF SUR UNE SIMULATION D'INONDATION ET SUR L'ANALYSE DE LA VULNÉRABILITÉ D'UN RÉSEAU ROUTIER
2.1. Contexte
2.2. Presentation of the study area
2.3. Impact of DTM accuracy level on flood simulations
2.4. Methodology
2.4.1 Flood scenario
2.4.2 Simulation process
2.4.3 Identification of the road networks damaging
2.5. Application : flood impacts on the road network
2.6. Simulation of a centennial flood in Orléans according to the DTM accuracy level
2.7. Preliminary study of the Orléans road networks functionality
2.8. Impact on the DTM accuracy level on the prediction of road networks perturbations
2.9. Synthetis
2.10. Conclusion
CHAPITRE C : L'IMPACT DES ERREURS SUR LA REPRÉSENTATION DU RELIEF
1. ÉTAT DE L'ART DES MÉTHODES EXISTANTES CONCERNANT LA DÉTECTION D'ERREURS
1.1. Introduction
1.2. Définition de la qualité géométrique d'un MNT
1.3. Origine des erreurs sur un MNT
1.3.1. Les erreurs liées à l'acquisition des données
1.3.2. Les erreurs liées à l'interpolation
1.4. Mise en évidence visuelle des erreurs globales et locales du MNT
1.5. Conclusion
2. MÉTHODES DE DÉTECTION D'ERREURS POTENTIELLES SUR UN MNT PAR COMPARAISON RELATIVE AVEC DES DONNÉES VECTEUR
2.1. Introduction
2.2. Présentation des données utilisées
2.3. Méthode de calcul du modèle numérique de terrain
2.4. Comparaison quantitative entre les objets linéaires et le modèle numérique de terrain
2.5. Comparaison qualitative entre le modèle numérique de terrain et des données surfaciques
2.6. Conclusion
3. IMPACT DES ERREURS D'UN MNT SUR DES SIMULATIONS DE RISQUE
3.1. Introduction
3.2. Discussion sur les données et méthodes d'interpolation retenues
3.3. Détermination des zones d'erreurs récurrentes
3.3.1. Matériel et méthode
3.3.2. Comparaison entre un MNT raster RST et un MNT LIDAR
3.3.3. Comparaison entre un MNT raster IDW et un MNT LIDAR
3.3.4. Comparaison entre un TIN et un MNT LIDAR
3.3.5. Détermination des zones d'erreurs importantes
3.3.6. Estimation de l'erreur altimétrique
3.3.7. Impact de l'erreur sur les calculs de pentes
3.4. Analyse des biais et présentation des méthodes existantes pour atténuer ces zones d'erreurs
3.4.1. Analyse des biais
3.4.2. Présentation des méthodes existantes pour atténuer ces zones d'erreurs
3.5. Un cas d'étude : une simulation de vol à très basse altitude
3.6. Conclusion
PERSPECTIVES
1. LES OBJECTIFS D'UNE DÉTECTION DES FORMES DU RELIEF
2. LA DÉFINITION DES FORMES A DÉTECTER
3. MÉTHODES EXISTANTES POUR DÉTECTER DES TYPES DE FORMES DANS UN MNT
3.1. Présentation des méthodes de caractérisation existantes
3.2. Filtres de détection de formes
3.3. Classification des pixels
3.4. Agrégation de zones
3.5. Relation entre les pixels agrégés et les zones morphologiques
3.6. Présentation des premiers résultats
3.7. Conclusion
CONCLUSION GÉNÉRALENuméro de notice : 13636 Affiliation des auteurs : COGIT (1988-2011) Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Sciences de l'information géographique : Marne-la-Vallée : 2004 Organisme de stage : COGIT (IGN) nature-HAL : Thèse DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45228 Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13636-01 THESE Livre LASTIG Dépôt en unité Exclu du prêt Documents numériques
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13636_these_p9_rousseaux.pdfAdobe Acrobat PDF Fusion LIDAR/Photogrammétrie : une mise en cohérence globale / Frédéric Bretar (2004)
contenu dans RFIA 2004, Reconnaissance des formes et intelligence artificielle, 14e congrès francophone AFRIF-AFIA, Toulouse, 28-31- janvier 2004, Vol. 2. Actes 2 / Michel Devy (2004)
Titre : Fusion LIDAR/Photogrammétrie : une mise en cohérence globale Titre original : Fusionning LIDAR and Photogrammetry : a Global Registration Type de document : Article/Communication Auteurs : Frédéric Bretar, Auteur ; Marc Pierrot-Deseilligny , Auteur ; Michel Roux, Auteur Editeur : Orsay, Chambéry : Association Française de l'Intelligence Artificielle AFIA Année de publication : 2004 Conférence : RFIA 2004, 14e congrès francophone Reconnaissance des Formes et Intelligence Artificielle 20/01/2004 31/01/2004 Toulouse France Importance : pp 595 - 604 Note générale : bibliographie Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] cohérence géométrique
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] fusion de données
[Termes IGN] modèle numérique de surface
[Termes IGN] semis de pointsRésumé : (auteur) Les systèmes laser aéroportés fournissent une représentation 3D de la topographie terrestre sous la forme d’un nuage de points. Bien que la technique d’acquisition assure aux données une qualité théorique intrinsèque élevée, on observe certaines imprécisions. Ceci est particulièrement visible dans le cadre de l’utilisation conjointe du laser et d’une autre technique, la photogrammétrie. La première étape d’un processus de fusion de données est de définir un espace commun afin d’assurer une cohérence géométrique global. Cet article décrit une méthode de mise en cohérence d’une bande de points laser avec un Modèle Numérique de Surface (MNS) issu de la photogrammétrie. Il s’agit d’estimer des déformations linéaires locales grâce à un accumulateur tridimensionnel (espace des translations), puis d’estimer une déformation affine globale continue sur la zone étudiée. Nous montrons que chercher ces déformations locales revient à trouver le maximum de l’accumulateur. Les cas 2D et 3D sont étudiés en détails sur des simulations. Les résultats sur des données réelles sont significatifs de la non-conformité initiale des deux jeux de données. Après correction, la mise en cohérence est assurée. Numéro de notice : C2004-024 Affiliation des auteurs : MATIS+Ext (1993-2011) Thématique : IMAGERIE Nature : Communication DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=86124 Geodesic matching of shapes via quantization / Laurent Garcin (2004)
Titre : Geodesic matching of shapes via quantization Type de document : Article/Communication Auteurs : Laurent Garcin, Auteur ; Laurent Younes, Auteur Editeur : Paris : Université de Paris 9 Paris-Dauphine Année de publication : 2004 Collection : Cahiers du CEREMADE num. 441 Conférence : MIA 2004, Mathematics and image analysis 06/09/2004 09/09/2004 Paris France OA Abstracts only Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image
[Termes IGN] algorithme du recuit simulé
[Termes IGN] appariement de formes
[Termes IGN] discrétisation
[Termes IGN] données localisées 2D
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] méthode de réduction d'énergieRésumé : (auteur) In many domains such as medical imagery, it is important to be able to match shapes and to retrieve a deformation between two shapes. Here we will assume that the shapes are defined by points (polygons (2D) or triangulations (3D) vertices). The straight forward computation of the correspondences between points may be numerically untractable from a combinative point of view. That's why we decide to match quantizations of the shapes. We compute both the quantization and the deformation at the same time so that we are assured that the quantization in both shapes is adapted to the deformation and that there isn't any combinatory issue. The matching consists in the minimization of an energy composed of two terms : a quantization energy and a deformation energy, yielding an algorithm which is the iteration of two steps : a quantization step and a deformation step embedded into a deterministic annealing process. We will show some results both in 2D and 3D. Numéro de notice : C2004-046 Affiliation des auteurs : MATIS+Ext (1993-2011) Thématique : IMAGERIE/MATHEMATIQUE Nature : Communication DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=103033 Localisation of error areas on a DTM by overlaying altimetric and vector data / Frédéric Rousseaux (2004)
contenu dans Proceedings of the GIS Research UK, 12th Annual Conference, University of East Anglia, Norwich, 28th - 30th April 2004 / A. Lovett (2004)
Titre : Localisation of error areas on a DTM by overlaying altimetric and vector data Type de document : Article/Communication Auteurs : Frédéric Rousseaux, Auteur Editeur : Geographical Information Science Research - UK GISRUK Année de publication : 2004 Conférence : GISRUK 2004, 12th GIS research UK annual conference 28/04/2004 30/04/2004 Norwich Royaume-Uni OA Abstracts only Importance : pp 77 - 81 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Photogrammétrie numérique
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] détection d'erreur
[Termes IGN] données altimétriques
[Termes IGN] données vectorielles
[Termes IGN] erreur géométrique
[Termes IGN] géopositionnement
[Termes IGN] modèle numérique de terrainNuméro de notice : C2004-020 Affiliation des auteurs : COGIT (1988-2011) Thématique : IMAGERIE/INFORMATIQUE Nature : Communication nature-HAL : ComAvecCL&ActesPubliésNat DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=82914 Modellierung von Oberflächen mit Diskontinuitäten / Andrzej Borkowski (2004)
Titre : Modellierung von Oberflächen mit Diskontinuitäten Titre original : [Modélisation des superficies avec des discontinuités] Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Andrzej Borkowski, Auteur Editeur : Munich : Bayerische Akademie der Wissenschaften Année de publication : 2004 Collection : DGK - C Sous-collection : Dissertationen num. 575 Importance : 91 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-7696-5014-3 Note générale : Bibliographie Langues : Allemand (ger) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image
[Termes IGN] contour
[Termes IGN] données laser
[Termes IGN] lasergrammétrie
[Termes IGN] lissage de données
[Termes IGN] modèle numérique de terrain
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] vectorisationIndex. décimale : 35.20 Traitement d'image Résumé : (Auteur) The laser scanning provides very dense information about the surface to be modelled in the form of a irregularly distributed points cloud {x, y, z} c R3. Such dense information makes possible an efficient modelling of characteristic structures of the terrain surface like discontinuities, which are necessary for high-qualitative description of the surface. Simultaneously, the points not belonging to the modelled surface (for example: reflexes from buildings, trees etc.) stand a very important influence on the obtained data. During the modelling process, such data should be effectively filtered from the whole data set.
The laser scanning data can be efficiently elaborated by the use of deformable models of curves and surfaces. These models base on the physical principle of energy-minimizing and are presented as the solution of variational problem. The total energy consists both of internal and external energy. The external energy, depending on a context is generated by the data; in most cases it describes a deviation between the data and a model. The internal energy describes geometrical properties of curves and is characterized by elasticity and viscosity. Both terms are mutually weighted by the local control parameters a and 0. Varying the parameters makes it possible to stretch the curves to a geometrical shapes. The snake-approximation is used for a profiled modelling of surfaces. Due to that, a formulation of external energy was proposed making possible a robust modelling of profiles: during an iterative process, gross errors can be filtered, measuring errors can be smoothed and discontinuities can be preserved. Fitting the snakes-models to the data runs iteratively, however the control parameters depending on the data are being spread.
By generalizing the snakes, the model is introduced by sufficient smoothes, energy-charged pieces of a surface and furthermore described by flakes. The internal energy within the flakes model consists of a membrane and a thin-plate kernel which describes the inclination and curvature properties of the modelled terrain surface. The energy pieces will furthermore be weighted by the local control parameters a and fl. A minimizing of the total flakes energy leads again to the variational problem which had been differently solved. By formulate the Euler equations and their further diskretizing by finite differences, the flakes-model stands for regular data. The previous variational problem will also be solved by the use of so-called Ritz method. The improved flakes model was developed for regular data by using a linear base function. However, for the irregular data the flakes model was modified by the use of a Gaussian function. The modelling of the data by flakes runs iteratively. By using the flakes model for regular data it is possible to reject the gross errors, also to smooth the noise by simultaneous preserving the form of edges.
In many applications the information about spatial location of terrain edges is needed. To present such spatial location description of edges in a vector format based on irregular points cloud {x, y, z} obtained during laser scanning, it was proposed to describe a gross-errors-free data by surface functions and to average the edges as a intersection of two surfaces zi = fi(x, y) ; i = 1, 2. To this purpose, all the data should furthermore be ordered in separate pieces of the surface. This problem can be solved by using the standard methods of image processing. The projection {x(s), y(s)} of edges is found in the xy coordinate plane and the z-coordinates consist of fi (x(s), y(s)). To the intersection of two surfaces relates: f1 (x(s), y(s)) = f2 (x(s), y(s)) = 0. Based on this condition, two approaches of intersection curve identification were developed. The line-tracking algorithm relies on numerical integration of differential equations relative to the particular problem. For the numerical integration there is a starting point needed. Due to that, a seeking-approach was proposed. Opposite to the local algorithm it was presented a global approach using a snakes-method with a proper definition of external energy. Both algorithms make it possible a reliable, high-accurate identification of terrain edges basing on irregular points cloud.
The algorithms and approaches developed in this work have been tested on real data sets obtained by a laser scanning. Furthermore, a qualitative consideration of a modelling has been given. Finally, some hints for user according the steering and operating of the approaches have been presented.Numéro de notice : 13256 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse étrangère Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=54940 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13256-01 35.20 Livre Centre de documentation Télédétection Disponible Proceedings of the GIS Research UK, 12th Annual Conference, University of East Anglia, Norwich, 28th - 30th April 2004 / A. Lovett (2004)PermalinkQualité des eaux superficielles et assolement dans le bassin versant du Madon (Lorraine) / F. Masutti (2004)PermalinkRéalisation d'un atlas électronique thématique de la République tchèque / Romain Kereneur (2004)PermalinkRecalage vectoriel 3D de contours de bâtiments à partir d'un couple d'images aériennes stéréoscopiques / D. Rambourg (2004)PermalinkReconstruction of 3D building models from aerial images and maps / I. Süveg in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 58 n° 3-4 (January - June 2004)PermalinkPermalinkTowards an operational system for automated updating of road databases by integration of imagery and geodata / C. Zhang in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 58 n° 3-4 (January - June 2004)PermalinkPermalinkValorisation des données 3D au Grand Lyon / M. Delobel (2004)PermalinkA comparison of vector and raster GIS methods for calculating landscape metrics used in environmental assessments / T.G. Wade in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 69 n° 12 (December 2003)Permalink