Calcul de l’azimut et de la distance épicentrale des épicentres

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Les matériels

A part la station OPO, chaque station sismique est dotée :
– d’un sismometre vertical courte période ZM500 de fréquence propre 1Hz
– d’un interface courte période (ICPZ) permettant :
o de faire la calibration
o de contrôler l’état du sismomètre o d’alimenter le sismometre
o de préserver le sismometre contre les effets de la foudre
– d’un émetteur
– des batteries et panneaux solaires qui assurent l’alimentation des appareils dans la station
– d’un régulateur RDS (Régulateur de panneaux solaires)
En tant que relais, les stations FIRM et AVY sont équipées aussi chacune d’un récepteur.
La station OPO, qui est une station numérique est équipée dans sa cave de :
– 2 sismomètres à courte période et à 2 composantes horizontales, et 1 verticale (Z, N-S, E-W)
– 2 sismomètres à longue période et à composantes horizontales, et 1 verticale (Z, N-S, E-W)
– d’un coffret de conditionnement des longues périodes ESTEREL.
– d’un numériseur courte période ALPILLES
La station OPO est dotée d’une antenne parabolique permettant d’émettre les données directement à l’International Data Center (Vienne) en passant par le serveur Central du DASE (Département Analyse et Surveillance de l’Environnement) en France.
Les signaux sont émis au Centre National de Données de l’IOGA par ondes radios. Il assure la réception, l’enregistrement et le traitement des données venant des stations périphériques. Il est équipé :
– d’un récepteur
– d’un démultiplexeur composé :
o d’un démodulateur permettant de séparer la porteuse avec le signal modulé.
o d’un séparateur de voies o d’un filtre passe bande
– d’un numériseur, PC ADAS dont les signaux enregistrés, sont des signaux bruts provenant des capteurs
– d’un récepteur de OPO
– 1 PC qui fonctionnent en redondance : l’un assure la supervision, acquisition des données, stockage des données et la surveillance, l’autre est un serveur qui assure le bon fonctionnement du réseau dans le CND
– des PC permettant de faire le dépouillement et le traitement de données à l’aide des logiciels spécifiques d’une horloge permettant de donner le temps réel à partir d’un GPS et servant à justifier le temps d’origine des séismes et le temps d’arrivée des différentes ondes.

La base BASIL (Base Sismique LDG)

Une base BASIL est un ensemble de tables Oracles. Elle permet de stocker toutes les données, paramètres d’exécution ou résultats, touchant aux traitements de localisation et d’exploitation des données sismiques acquises par le réseau LDG (Laboratoire de détection et de Géophysique) qui est en fait un Centre National des Données.
Principalement utilisées par le logiciel ONYX, c’est à partir de leur contenu qu’est édité un bulletin de type LDG.

Nous distinguons trois catégories de tables :
1- celles contenant les données dites stables, c’est-à-dire n’étant pas issues des acquisitions ou de calculs. Ces tables décrivent les stations et les capteurs, les données géographiques, les informations générales ou spécifiques
Tables de description des stations et capteurs :
Il existe 16 tables :
– network : cette table répertorie les réseaux sismiques.
– affiliation : cette table permet d’établir un lien entre les réseaux sismiques et les stations qui les composent.
– site : cette table décrit les stations sismiques. Une station est identifiée par son code et sa date de mise en service.
– siteetr : cette table contient le code des stations pour lesquelles un calcul de l’heure d’arrivée d’une phase donnée (précisée par la table) doit intervenir lors de la localisation d’un séisme.
– sitechan : cette table contient la description des canaux d’enregistrement des stations : orientation des capteurs, sensibilité,…Un canal est identifié par son code de station, son code voie et sa date de mise en service, l’identifiant unique Chanid représentant le numéro unique de cette clé.
– sitecorr : cette table donne les valeurs des divers coefficients permettant le calcul de correction de stations (voies), aussi bien en temps de propagation qu’en magnitude (Mb,Ms,M1).Elle complète la table SITECHAN.
– instrument: cette table décrit la courbe de réponse des instruments équipant les stations, soit par la valeur nominale de la calibration à une période donnée, soit par le nom du fichier contenant la courbe de réponse.
– paz : cette table contient les données d’entête de définition d’instrumentation par Pôles et Zéros.
– pazpole: cette table contient les valeurs de pôles.
– pazzero: cette table contient les valeurs de zéros.
– grs: cette table contient les données d’entête de définition d’instrumentation par sélection de temps génériques.
– grs2 : cette table contient les valeurs de coins.
– fap : cette table contient les données d’entête de définition d’instrumentation par triplés Fréquence/Amplitude/Section de phase.
– fap2 : cette table contient les valeurs de triplés.
– fir : cette table contient les données d’entête de définition d’instrumentation par section des réponses d’impulsion finies.
– fir2 : cette table contient les valeurs de facteurs.
Tables de description des données géographiques.
Il existe 3 tables :
– sregion : cette table donne le libellé des grandes régions sismiques définies par Flinn & Engdahl.
– gregion : cette table donne le libellé des régions géographiques définies
par Flinn & Engdahl.
– lregion : cette table donne le libellé des régions définies localement. (Découpage plus fin que celui de GREGION, spécifique à chaque réseau)
Tables d’informations générales ou spécifiques. Il existe 3 tables :
– version : cette table permet de connaître la version du jeu de table et sa date de chargement. Cette table est gérée par l’administrateur informatique de la Base.
– remark : cette table permet de stocker des lignes de commentaires que l’on peut associer, par l’affectation de la valeur de l’identifiant commid aux autres éléments (tables) de la Base.
– typev : cette table contient la liste des codes d’événements utilisés et effectue le lien avec la codification GSETT. Elle est gérée par l’administrateur de Base. Elle est spécifique à chaque réseau.
2- Celles contenant les données vivantes : arrivées, origine, événements, magnitudes, liaisons avec les signaux. Ce sont des tables des données courantes.
Il existe 12 tables :
– event : cette table répertorie les événements. Elle contient notamment le lien avec l’origine préféré. La clé logique est la rubrique evname
– origin : cette table décrit les origines déterminées pour les événements. (Une ou plusieurs par événement, la préférentielle étant celle dont le ORID est égal au PREFOR de l’événement associé.
– origeerr : cette table contient les erreurs et incertitudes de l’origine associée (lien par Orid)*
– preloc : cette table contient les données traitées ou issues de la Prélocalisation.
– husebye : cette table contient les données associées aux origines utilisées dans les calculs par la méthode HUSEBYE.
– assoc : cette table contient les données théoriques associant les arrivées aux origines.
– arrival : cette table contient les données des arrivées sismiques.
– netmag : cette table contient les magnitudes calculées par chaque réseau pour chaque événement.
– stamag : cette table contient les magnitudes déterminées par un Réseau donné et pour une arrivée donnée, lors de la détermination d’une origine.
– sigfile : cette table donne la liste des fichiers de signaux (au format FONYX) ainsi que la description de leur stockage (type et nom du support physique, chemins d’accès).
– sigassoc : cette table effectue le lien entre les événements (table EVENT) et la table SIGFILE. Clé : Binôme evid/sigid
– orggroup : cette table précise la nature de l’événement attribué par défaut pour chaque groupe de signal associé à une origine. Clé : orid
3- Celles contenant les paramètres ou les données utilisées par les traitements de localisation et d’édition de bulletin. Ce sont des données stables.
Il existe 5 tables.
– paramloc : cette table contient les paramètres nécessaires au calcul de localisation. Le jeu par défaut est identifié par la valeur parlocid égale à -1.
– envloc : cette table contient les paramètres d’environnement du calcul de localisation. Le jeu par défaut est identifié par la valeur de envlocid égal à -1.
– algopreloc : cette table contient l’identifiant et le nom de l’algorithme utilisé lors de la prélocalisation (Méthode HUSEBYE ou ROCHE).
– bulletin : cette table contient les lignes de Bulletin à raison d’un record par ligne.
– bullasoc : cette table établit le lien entre les origines et les bulletins dans lesquels ces dernières apparaissent. [9]

Le bulletin BASIL

Dans ce bulletin (Tableau 2.), nous avons le temps origine, la latitude, la longitude, les magnitudes des épicentres avec les régions de localisation.
Dans notre cas, nous n’avons besoin que d’une des tables de données courantes, la table origine.
Depuis janvier1996 à avril 2004, dans la base BASIL sont enregistrés 2990 téléséismes (Figure9.)

METHODOLOGIE DE TRAITEMENT DES DONNEES

A part les données PDE et BASIL, nous avons utilisé quelques logiciels tels que mysql 4.1, arcview 3.2, matlab 6.1, pour aboutir à notre étude.

LES LOGICIELS

Le logiciel Mysql 4.1

Mysql est un système de gestion de base de données. C’est le plus populaire des serveurs de base de données SQL.
Une base de données est un ensemble organisé de données qui peut aller d’une simple liste de courses de supermarché à une galerie de photos, ou encore les grands systèmes d’informations des multi-nationales.
Pour ajouter, lire et traiter des données dans une base de données, nous avons besoin d’un système de gestion de bases de données tel que le serveur MySQL.
Comme les ordinateurs sont très bons à manipuler de grandes quantités de données, le système de gestion de bases de données joue un rôle central en informatique, aussi bien en tant qu’application à part.

Le logiciel Arcview 3.2

ArcView est un logiciel de Système d’Information Géographique (SIG) de bureautique. Un SIG est un ensemble de principes, de méthodes et d’outils permettant de représenter le monde réel (Longley et al, 1999) donner accès à trois niveaux d’information (Peuquet, 1994 ; Claramunt et al, 1997 ; Mitchell, 1999 ; Peuquet, 2002) : un niveau descriptif (quoi, où, quand), un niveau modélisation (comment) et un niveau explicatif et cognitif (pourquoi).
Les SIG ont tendance à se concentrer sur des domaines d’application bien définis :
urbanisme, cadastre, occupation du sol, transport, environnement.
Arcview a été développé par ESRI. Il permet de visualiser, explorer, interroger et analyser des données spatiales.

Le logiciel Matlab 6.1

Matlab est un systèmpe intéractif de programmation scientifique, pour le calcul numérique et la visualisation graphique, basé sur la représentation matricielle des données de Matrix Laboratory. C’est un outil multi plates-formes qui est disponible pour les environnements Windows, Unix (et dérivés BSD, Linux, Solaris, MacOS…).
MATLAB se présente avant tout comme un langage de commande dont la caractéristique est d’être interprété ; il permet donc d’utiliser simplement des structures de données et d’écrire rapidement des programmes assez complexes.

DEMARCHE DE TRAVAIL

™ Comme nous avons vu précédemment, les données PDE sont des données brutes, elles méritent d’être traitées avant d’être exportées dans Mysql.
™ Nous avons converti les latitude et longitude pour avoir les mêmes normes que les données BASIL, nous avons utilisé alors le logiciel MATLAB.
™ Nous avons utilisé le logiciel Arcview pour élaborer les cartes sismiques.
™ Les études statistiques ont été faites grâce au logiciel Matlab.

LA COMPARAISON PROPREMENT DITE

Pour la comparaison :
1. nous avons crée une petite Base de Donnée intermédiaire ayant des tables PDE et BASIL
2. nous avons étudié les répartitions des données BASIL par azimut, par distance epicentrale, en magnitude de volume.
3. nous avons pris comme référence Antananarivo pour calculer l’azimut et la distance épicentrale.
4. Les données à des distances épicentrales supérieures à 142° jusqu’ à 232° se trouvant dans la zone où les temps d’arrivés aux stations sont pratiquement identiques ne seront pas étudiées ici (PKP).
5. nous avons cherché dans les données de PDE les épicentres se trouvant dans la zone d’ombres vues des stations malgaches.
6. nous avons étudié les écarts de localisation entre les données PDE et BASIL
7. nous avons cherché des évènements confondus dans BASIL et dans PDE.

CALCUL DE L’AZIMUT ET DE LA DISTANCE EPICENTRALE DES EPICENTRES A PARTIR D’ANTANANARIVO

Si nous considérons le point A qui représente Antananarivo et l’épicentre B, de latitudes respectives λ A et λ B, et de longitudes respectives φ A et φ B, alors la distance angulaire s (AB) entre A et B et l’azimut AzA en A, AzB en B sont donnés par les relations fondamentales de trigonométrie sphérique suivantes :
Prenant λ A= -18,917 et φ A = 47,552
s (AB) = arc cos (sin λ A sin λ B + cos λ A cos λ B cosd φ) (8) avec d φ = φ B – φ A
AzA = arc sin (( cos λ B sin d φ )/ sin s)

Table des matières

CHAPITRE I : RAPPELS THEORIQUES 
I-1. ORIGINE DES SEISMES
I-2. ONDES SISMIQUES
I-3. LOCALISATION DES SEISMES
I-3-1. Latitude et longitude
I-3-2. Azimut
I-3-3. Magnitude
I-3-4. Distance épicentrale
I-3-5. Zone d’ombre sismique
CHAPITRE II : LES DONNEES 
II-1. LES DONNEES DE L’USGS
II-1-1. L’ USGS
II-1-2. Le bulletin PDE
II-2. LES DONNEES DE MADAGASCAR
II-2-1. Le réseau sismique malagasy
II-2-2. Les matériels
II-2-3. La base BASIL (base sismique LDG)
II-2-4. Le bulletin BASIL
CHAPITRE III : METHODOLOGIE DE TRAITEMENT DES DONNEES 
III-1 LES LOGICIELS
III-1.1 Le logiciel Mysql 4.1
III-1.2 Le logiciel Arcview 3.2
III-1.3 Le logiciel Matlab 6.1
III-2 DEMARCHE DE TRAVAIL
III-3 LA COMPARAISON PROPREMENT DITE
III-4 CALCUL DE L’AZIMUT ET DE LA DISTANCE EPICENTRALE DES EPICENTRES A PARTIR D’ANTANANARIVO
CHAPITRE IV : RESULTATS ET INTERPRETATION 
IV-1. LA DETECTION DU RESEAU SISMIQUE MALAGASY
IV-1-1. Répartition en distance épicentrale
IV-1-2. Répartition en Azimut
IV-1-3. Répartition en magnitude de volume
IV-2. LES EPICENTRES DE PDE SE TROUVANT DANS LA ZONE D’OMBRE DES STATIONS MALAGASY
IV-3. DETECTION COMPAREE ENTRE PDE ET BASIL
IV-3-1. Comparaison visuelle des données BASIL par rapport aux données PDE
IV-3-2. Etude des écarts de localisations entre PDE et BASIL
CONCLUSION

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