Etude de faisabilite d'une TUI pour la validation d'hypotheses en Geosciences

Guillaume Rivière

Description

Memoire de Master Recherche Etude de Faisabilite d’une TUIpour la validation d’hypothesesen GeosciencesGuillaume RiviereUniversite Bordeaux 1Master 2 Modeles et Algorithmes 2004-2005Responsables :Nadine Couture (ESTIA-LIPSI)Jacques Jacobs (IFP)14 juin 20051ResumeL’objectif de ce travail est d’etudier s’il est pertinent de developper une in-terface tangible (TUI) pour faciliter le travail sur des objets multidimensionnelsmanipules dans le cadre des geosciences. Dans un premier temps, nous intro-duirons les interfaces tangibles. J’ai fait le choix de presenter ces interfaces viadi erents systemes existants, et plus particulierement certains qui me sont appa-rus proches de notre problematique. Dans un deuxieme temps, nous presenteronsle travail des geophysiciens au travers des di erentes etapes qui leur incombentpour cartographier le sous-sol. Dans cette presentation, les calculs mathema-tiques complexes ont ete simpli es en une relation su san te pour donner l’ideedu calcul. Il ne s’agit l a que d’une vulgarisation et nullement d’une descriptionexhaustive de la geophysique. Dans un troisieme temps, a l’aide de plusieursscenarios, nous verrons comment travaillent actuellement les geophysiciens etles geologues, et nous decrirons une interface tangible qui pourrait ^etre mise enoeuvre pour rendre ce travail plus aise. Et pour nir, un demonstrateur prouvantla faisabilite conclura ce memoire ...

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Extrait

MemoiredeMasterRecherche

 EtudedeFaisabilit  ed’uneTUI pourlavalidationd’hypoth  eses enG  eosciences

Guillaume Riviere

UniversiteBordeaux1 Master2ModelesetAlgorithmes2004-2005

Responsables : Nadine Couture(ESTIA-LIPSI) Jacques Jacobs(IFP)

14 juin 2005

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Resume L’objectifdecetravailestd’etudiers’ilestpertinentdedevelopperunein- terface tangible (TUI) pour faciliter le travail sur des objets multidimensionnels manipulesdanslecadredesgeosciences.Dansunpremiertemps,nousintro- duironslesinterfacestangibles.J’aifaitlechoixdepresentercesinterfacesvia dierentssystemesexistants,etplusparticulierementcertainsquimesontappa- rusprochesdenotreproblematique.Dansundeuxiemetemps,nouspresenterons letravaildesgeophysiciensautraversdesdierentesetapesquileurincombent pour cartographier le sous-sol. Dans cette presentation, les calculs mathema- tiques complexes ont ete simpli es en une relation susan te pour donner l’idee ducalcul.Ilnes’agitlaqued’unevulgarisationetnullementd’unedescription exhaustivedelageophysique.Dansuntroisiemetemps,al’aidedeplusieurs scenarios,nousverronscommenttravaillentactuellementlesgeophysicienset lesgeologues,etnousdecrironsuneinterfacetangiblequipourraiteˆtremiseen oeuvrepourrendrecetravailplusaise.Etpournir,undemonstrateurprouvant la faisabilite conclura ce memoire.

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Remerciements Toutd’abordjeremercievivementJacquesJacobspourl’intereˆtqu’ilaporte amontravail,etpourlesnombreuxdeplacementsqu’ilabienvoulueectuer jusqu’a Bidart pour nos reunions. UngrandmerciaPascalFroidevauxpoursonecoute,aRodolpheMassu pourletempsqu’ilm’aconsacre,etaFabriceJuradopourlademonstrationde sonlogiciel.Jelesremerciedeleuraccueilenthousiastelorsdemavisiteal’IFP de Pau. JetiensaremercierMaylisDelestdem’avoirrecommandeaupresdeNadine Couture pour porter ce projet. Merciatousceuxdel’ESTIAquim’ontaideparleursconseils,leurssug- gestions ou leur amitie. MerciaLudovicGarreauquim’aconsacredesonprecieuxtempsalorsqu’il ni sa these, et pour ses precieux conseils lorsque j’ai developpe le demonstra- teur. Etennladernieremaisnondesmoindres,jeremercietoutparticulierement NadineCouturepourm’avoirfaitconancedansceprojet,maisaussidansles cours de PHP qu’elle m’a con e, qui furent pour moi un reel plaisir et une premiere experience tres appreciable. Je la remercie egalement pour l’attention qu’elle m’a porte, pour sa bonne humeur et sa pertinence, et pour m’avoir si souventrecuasonbureaupourentendremestrouvaillespassionnantes!Jelui souhaite un prompt retablissement pour sa jambe cassee ! ! !

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Tabledesmatieres

Avant propos 8 1 Introduction 10 2 Les interfaces tangibles (TUI) 12 2.1 Denitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2 Etat  de l’art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3 Classication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.1 Deux types d’interacteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.2 Choix des interacteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.3 Di erents environnements d’interaction . . . . . . . . . . 21 3Letravaildesgeophysiciensetdesgeologues22 3.1 Vocabulaire specique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.2 Techniques d’exploration du sous-sol . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3 Campagne d’acquisition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.4 Modele sismique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.5 Modele de profondeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.6 Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.7 Recapitulatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4 GeoTUI : une interface tangible pour les geosciences 34 4.1 Besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.2 Contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.3 Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.4 Scenarios actuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.4.1 Determiner la coupe depuis une carte . . . . . . . . . . . 36 4.4.2 Visualisation de la coupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.4.2.1 Choisir une coupe perpendiculaire . . . . . . . . 36 4.4.2.2 Modier les courbes . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.4.2.3Attribuerdesproprietesphysiquesauxcouches.39 4.4.2.4 Zoomer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.5 Interface proposee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.5.1 Determiner la coupe depuis une carte . . . . . . . . . . . 42

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TABLEDESMATI  ERES

TABLEDESMATI  ERES

4.5.2 Visualisation de la coupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.5.2.1 Choisir une coupe perpendiculaire . . . . . . . . 44 4.5.2.2 Modier les courbes . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.5.2.3Attribuerdesproprietesphysiquesauxcouches.46 4.5.2.4 Zoomer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.6 Bilan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.7Implementation:undemonstrateur.................49 4.7.1Presentationdel’existant:ESKUA............49 4.7.2ExtensionaGeoTUI.....................50 4.7.3 Remise en cause des croix . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.8 Precision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.8.1  Elementspourl’etudedelaprecisiond’unsysteme....51 4.8.2Precisiondusystemeexistant................53 5 Conclusion 56 6 Perspectives 57 Annexe 1 : Gestion de projet 58 Annexe 2 : CREATI 59 Annexe 3 : Mesures 61 Liste des gures 65 Liste des tableaux 66 Bibliographie 68

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Avant propos

Ce memoire est le resultat d’un stage qui s’est deroule a l’ESTIA, dans le cadred’unecollaborationavecl’IFP.Cettecooperationapourbutd’employerle savoirfairedel’ESTIA,etplusparticulierementdesonLaboratoireenIngenierie des Processus et des Services Industriels LIPSI, en matiere d’interfaces tangibles, pour mener une etude sur un systeme qui repondrai aux besoins de l’IFP en ce quiconcernel’ameliorationdutravaildesgeophysiciensetdesgeologues. Voiciunepresentationsuccinctedecesdeuxacteurs. L’IFP en bref L’InstitutfrancaisduPetroleIFPestuncentreindependantderechercheet developpementindustriel,deformationetd’informationdanslesdomainesdu petrole,dugaznatureletdel’automobile,dontlesactivitescouvrentl’ensemble de la chaˆne des hydrocarbures : exploration, production, ranage, petrochimie,  moteurs et utilisation des produits petroliers. Il est place sous la tutelle de l’Etat qui assure les deux tiers de son nancemen t. Lavocationdel’IFPestd’innoveretdedevelopperlestechnologiesquiper- mettrontalacollectiviteetal’industriedeshydrocarburesetdel’automobile unecroissancedurableetrespectueusedel’environnement.Larechercheetde- veloppement(R&D)del’IFPs’inscritdansuneperspectivededeveloppement durable–securitedesapprovisionnementsetprotectiondel’environnement– et une nalit e industrielle ; elle est organisee autour des 3 domaines fondamen- taux de la chaˆne petroliere : Exploration-Production, Ranage-P etrochimie et Moteurs-  Energie. DouzeDirectionsderechercheregroupentl’ensembledescompetencesscien- tiquesetdesmoyenstechniquesnecessairesalarealisationdesprogrammes etablischaqueanneeenconcertationetroiteavecl’industrie.Leuractions’ap- puiesurunvolumesignicatifderecherchedebaseetexploratoiremeneeau plushautniveau,enpropreouenpartenariat,aveclesmilieuxscientiqueset industriels,tantfrancaisqu’internationaux.Un uxcontinud’innovationsissu decestravauxvient,ainsi,enrichirunpatrimoinescientiqueettechnologique fort d’un portefeuille de plus de 15 000 brevets ”vivants”. Exploitant les syner- gies naturelles entre recherche et formation, l’IFP conduit une importante action deformationavecl’  Ecoledupetroleetdesmoteurs.Ouverteauxdiploˆmesde l’enseignementsuperieurdumondeentier,l’  Ecoleoreunegammetreslarge 8