Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg

Charles Grange

Description

Niveau: Supérieur
Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg Mémoire de soutenance de Diplôme d'Ingénieur INSA Spécialité TOPOGRAPHIE Evolution récente du glacier du Miage : étude diachronique par balayage laser terrestre. Contribution à l'axe de recherche nivo-glaciaire du laboratoire EDYTEM Présenté en septembre 2011 par Charles GRANGE Réalisé au sein du laboratoire : EDYTEM-Pôle Montagne Université de Savoie/CNRS 73373 Le Bourget-du-Lac Directeur de PFE : Correcteurs : M. VILLEMIN Thierry M. GRUSSENMEYER Pierre Professeur des universités M. ALBY Emmanuel

• enseignant chercheur en grade professeur


• consolidation des nuages de points


• source d'erreurs


• outil de comparaison best-fit


• axe de recherche nivo


• evolution récente du glacier du miage

Sujets

• Paillet
• Ravanel
• Deline
• Grange
• Poggio

Informations

• Publié par: profil-nechor-2012
• Publié le: 01 septembre 2011
• Nombre de lectures: 77
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 66 Mo

Extrait

Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg
Mémoire de soutenance de Diplôme d’Ingénieur INSA
Spécialité TOPOGRAPHIE
Evolution récente du glacier du Miage : étude
diachronique par balayage laser terrestre.
Contribution à l’axe de recherche nivo-glaciaire
du laboratoire EDYTEM
Présenté en septembre 2011 par Charles GRANGE
Réalisé au sein du laboratoire : EDYTEM-Pôle Montagne
Université de Savoie/CNRS73373 Le Bourget-du-Lac
Directeur de PFE : Correcteurs :
M. VILLEMIN Thierry M. GRUSSENMEYER PierreProfesseur des universités ALBY EmmanuelRemerciements
Je remercie M. Thierry VILLEMIN, Professeur et directeur de mon projet de fn
d’étude, pour son encadrement, ses connaissances scientifques et l’autonomie qu’il m’a accor -
dée dans mon travail. M. Jean-Jacques DELANNOY, Professeur et directeur du laboratoire,
pour m’avoir accueilli au sein de son établissement. Je tiens aussi à remercier M. Stéphane
JAILLET, ingénieur recherche CNRS, qui a été l’investigateur de ce projet de fn d’étude
en rédigeant la proposition du sujet. Avec M. Philip DELINE, maître de conférence, je vous
remercie des directives précieuses données durant ce travail et des journées de terrains passées
ensemble. Je remercie également Mme Estelle PLOYON, ingénieur d’étude CNRS, pour la
pertinence de nos échanges scientifques et techniques, et le temps qu’elle m’a accordé. Merci
à vous tous pour l’aide à la publication de mon premier article dans la collection EDYTEM.
J’adresse mes remerciements à M. Vincent BLANC, pour son soutien informatique qui
m’a permis de travailler dans des conditions optimales au sein du laboratoire ; à Mme Char-
lotte FORAY et Mme Carole POGGIO, secrétariat, qui ont contribué au bon déroulement de
mon stage. Je remercie M. André PAILLET, pour son accueil chaleureux, ses conseils Illus-
trator et son aide à la mise en page de l’article ! Merci à M. Ludovic RAVANEL, pour m’avoir
emmené à plusieurs reprises en altitude et à notre amitié créée.
Je tiens également à remercier l’ensemble des doctorants et des stagiaires, avec qui
j’ai passé d’agréables moments en partageant nos expériences et nos connaissances sur nos
domaines respectifs.
Je remercie M. Giordano TEZA, Professeur de l’université de Padova, Italie, pour
sa gentillesse et sa rapidité de réponse pour l’envoie de l’algorithme PAM et M. Mouhcine
CHAMI, Enseignant Chercheur en grade Professeur Assistant à l’INPT de Rabat pour l’envoi
d’un logiciel d’ajustement de surface à partir d’un nuage de points.
J’adresse fnalement mes remerciements à l’ensemble du laboratoire EDYTEM qui m’a
très bien accueilli et qui m’a permis de réaliser ce projet dans des conditions très agréables.Sommaire
1. Introduction 61.1.Le laboratoire EDYTEM 61.2.Objectif du projet 71.3.Démarches mises en oeuvre 8
2.Le retrait glaciaire 92.1.Fonctionnement d’un glacier 102.2.Le bilan de masse 11
2.3. Méthodes de mesures 13
2.4. Modélisation 14
2.5. Conclusion 16
3. Etat de l’art 17
3.1. Le scanner laser terrestre 17
3.1.1. Principe et fondamentaux 17
3.1.2. Sources d’erreurs 183.1.3.Conclusion 21
3.2. Consolidation basée sur les nuages de points 22
3.2.1. La méthode Iterative Closest Point (ICP) 22
3.2.2. Autres algorithmes 23
3.2.3.Erreurs de consolidation en milieu naturel 243.2.4. Conclusion 25
4. Caractéristiques des données acquises (2003-2010) 26
4.1. Le glacier du Miage 26
4.2. Mode opératoire 28
4.3. Qualité des données acquises 30
4.4. Conclusion 34
5. Consolidation des nuages de points 35
5.1. Le Best-Fit d’IMAlign sous Polyworks 35
5.2. Analyse du Best-Fit 36
5.2.1. Données du processus et histogrammes 37
5.2.2. Outil de comparaison Best-Fit 40
5.2.3. Discussion et conclusion 44
5.3. Résultats de la consolidation des modèles 45
6. Référencement de l’ensemble des scènes 48
6.1. Consolidation par rapport à 2010 48
6.2. Recherche de l’horizontale des modèles 49
6.3. Orientation du Nord 52
6.4. Conclusion 527. Rendus cartographiques, contrôles et interprétations 53
7.1. Cartographie en courbes de niveaux 53
7.1.1. Méthode 1: Surfer 53
7.1.2. Méthode 2: 3D Reshaper et Surfer 56
7.1.3. Conclusion 60
7.2. Pr oflstopographiques 60
7.2.1. Méthode 1 : A partir des nuages de points 60
7.2.2. Méthode 2 : A des maillages 61
7.2.3. Comparaisons des méthodes 62
7.3. Cartes de déplacements et de vitesses 63
7.3.1. Pointé manuel de blocs rocheux 63
7.3.2. L’outil Best-Fit de Polyworks 66
7.3.3. L’algorithme PAM 66
7.4. Contrôle des résultats 67
7.4.1. Courbes de niveaux 67
7.4.2. Cartes de vitesses du glacier 68
7.5. Evolution récente du glacier du Miage 68
7.6. Conclusion 69
8. Conclusion 70
Table des illustrations 72
Bibliographie761. Introduction
1.1. Le laboratoire EDYTEM

Ce Projet de Fin d’Etude a été réalisé au sein du laboratoire EDYTEM (Environnements
DYnamiques et Territoire de la Montagne), sur le campus scientifque du Bourget du Lac en
Savoie. Le laboratoire est une Unité Mixte de Recherche (UMR) rattachée à l’Institut National
Ecologie et Environnement (INEE) du CNRS et travaille sur l’axe prioritaire « Montagne » de
l’Université de Savoie. Les recherches du laboratoire portent sur l’étude des environnements de
montagne en déroulant trois axes transversaux de recherche : (i) les systèmes nivo-glaciaires ;
(ii) les systèmes hydrothermo-minéraux ; (iii) les systèmes et milieux karstiques.
Afn de favoriser l’organisation des recherches interdisciplinaires, trois équipes struc -
turent le laboratoire (Figure 1). L’équipe I, Archives environnementales des milieux de mon-
tagne, a pour objectifs de déchiffrer les archives naturelles, de reconstituer les évolutions
environnementales des milieux de montagne et de défnir le rôle des héritages géologiques,
géomorphologiques et anthropiques dans les évolutions de l’environnement. L’équipe II, Dyna-
miques actuelles des milieux de montagne, évalue les risques en montagne, étudie la dyna-
mique des versants et des parois de haute-montagne et appréhende les impacts des changements
environnementaux sur les ressources en eau et les aléas. Enfn, l’équipe III, Ressources patri -
moniales, vulnérabilités et recomposition des territoires de montagne, défnit des critères d’éva -
luation patrimoniale, évalue les modes d’appropriation des patrimoines de montagne, ainsi que
les vulnérabilités et fragilités territoriales.
L’acquisition et le traitement des données s’effectuent par le biais de trois plateformes
technologiques : Caractérisation des matériaux, Métrologie de terrain, Cartographie, Topogra-
phie et Imagerie 3D (CTI3D). Ces plateformes reposent sur les moyens propres du laboratoire
EDYTEM et les moyens de l’UFR CISM et du site du Bourget du Lac.
Dans le cadre du programme « Investissements d’avenir » lancé par le gouvernement,
l’action « Laboratoire d’Excellence » (Labex) du programme « Pôles d’Excellence » vise à do-
ter des laboratoires sélectionnés, à visibilité internationale, de moyens signifcatifs leur permet -
tant de faire jeu égal avec leurs homologues étrangers, d’attirer des chercheurs et enseignants
chercheurs de renommée internationale et de construire une politique intégrée de recherche,
de formation et de valorisation de haut niveau. Le projet ITEM (Innovation et TErritoires de
Montagne), porté par René Favier, professeur d’histoire et vice-président chargé de la recherche
à l’UPMF compte parmi les cent dossiers retenus dans le cadre de l’appel à projet national.
Le coordonnateur est assisté d’un groupe de pilotage de trois personnes : Anne-Marie Gra-
net-Abisset (laboratoire LARHRA), Jean-Jacques Delannoy (laboratoire EDYTEM) et Emma-
nuelle Marcelpoil (Cemagref, équipe DTM). Ce projet propose le développement d’un pôle de
référence et d’expertise en Sciences Humaines et Sociales (SHS) sur les enjeux de la montagne
et des processus d’innovation liés à son développement, en inscrivant une réfexion à long
terme. D’autres projets, auxquels le laboratoire EDYTEM collabore ont été déposés, comme les
Initiatives d’Excellence (IDEX), avec Grenoble Alpes Université de l’Innovation (GUI+), afn
d’aider Grenoble s.l. à devenir une référence mondiale dans les domaines de l’enseignement
supérieur et de la recherche. Enfn, notons également le rôle moteur du laboratoire au sein de
l’Appel à projet Equipements d’Excellence (EQUIPEX), avec CEMBRO (Change