Soutenance mémoire
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Dispositifs de mesures
On appelle dispositif de mesure, une figure géométrique mise en œuvre sur le terrain à l’aide de câbles d’émission de courant électrique et des câbles de réception, permettant ainsi la mesure de la différence de potentiel entre deux électrodes.
Dispositif Schlumberger
Dans le cas du dispositif de Schlumberger MN est très petit par rapport à AB.; telle que :
4 AB/MN 20 ; Si OA = a, ON = b;
On aura: K = (a2 – b2)
Dispositif Wenner
Le dispositif de Wenner est tel que : AM=MN=NB=a ;
On aura: K =0.
Résistivité des roches
En général, la résistivité apparente est élevée si la roche est saine, peu fracturée, pas poreuse.
Dans les sédiments et les roches sédimentaires, la résistivité est généralement plus faible.
Notion de résistivité vraie et de résistivité apparente du sol.
La relation (1) est valable seulement pour un terrain homogène et isotrope Dans ce cas, la résistivité est dite « vraie ». Mais en réalité, le sol est hétérogène, c’est-à-dire, des couches de résistivités différentes se superposent. Dans ce cas, les surfaces équipotentielles ne sont plus des hémisphères mais déformées. La résistivité donnée par la relation (1) est alors la résistivité d’un milieu homogène fictif produisant la même différence de potentiel entre les électrodes M et N que le milieu réel. Dans ce cas, la résistivité est dite « apparente ».
La résistivité apparente dépend de la nature du sous-sol, de ses diverses composantes, et également de son degré de porosité. Elle dépend aussi de la quantité et de la qualité des eaux retenues dans les pores.
PRINCIPE TOPOGRAPHIQUE
La plupart des topographes utilisent encore des théodolites manuels avec une mire verticale.
LEXIQUE TOPOGRAPHIQUE
Coordonnées géographiques
Position d’un point à la surface de la Terre, définie par une longitude et une latitude. Les coordonnées géographiques découlent d’un système géodésique.
Equidistance des courbes de niveau
Différence d’altitude entre deux courbes de niveau successives.
Géodésie
Science ayant pour but de déterminer la forme et les dimensions de la Terre.
Gisement
C’est l’angle horaire (c’est-à-dire dans le sens des aiguilles d’une montre) compris entre la direction de l’axe des Y et celle d’un point vers un autre.
G.P.S.
C’est un système de positionnement, en tout point du globe terrestre, à partir de satellites. Les coordonnées G.P.S. sont exprimées dans le système géodésique W.G.S.
M.N.T. Modèle Numérique de Terrain.
Traditionnellement en topographie, le modelé d’un terrain est dressé à partir de points caractéristiques remarquables (points hauts ou bas, lignes de ruptures de pentes, …).
Ces points, calculés en XYZ, vont composer un semis de points qui correspondront aux sommets des triangles suivant lesquels les interpolations en altitude seront calculées. L’ensemble de ces triangles (ou triangulation) constituera des faces en 3 dimensions et déterminera de manière numérique un modèle du terrain.
Polygonale
En topographie, une polygonale (ou cheminement polygonal) est un ensemble de stations, mesurées et calculées les unes par rapport aux autres.
Projection cartographique
C’est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface plus ou moins sphérique de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d’une carte ou d’un plan. Les projections conformes conservent les angles (Mercator, Lambert, U.T.M.), les projections équivalentes conservent les surfaces (Bonne, Peters).
Station totale
Tachéomètre doté d’une carte mémoire qui enregistre les données relevées sur le terrain.
Système géodésique
C’est un système de référence permettant d’exprimer les positions au voisinage de la Terre. Les coordonnées géodésiques d’un point dans un système géodésique considéré sont la latitude, la longitude, et la hauteur géodésique.
W.G.S. 84
Système de référence géodésique établi par le Service Géographique de l’Armée des U.S.A.
PRINCIPES GENERAUX DE MESURES EN TOPOMETRIE
Dans la plus part de cas, sur le terrain les opérations sur la planimétrie et l’altimétrie sont conduites en même temps par la mesure de longueur, de dénivelé et de l’angle. Il y a de méthodes pour le principe de mesures: la méthode manuelle en utilisant le théodolite
Le nivellement ou altimétrie est l’ensemble des opérations topographiques qui permet de déterminer l’altitude d’un point à partir de l’altitude connue d’une référence, après avoir calculé la dénivelée entre ces deux points.
Nivellement direct
Le nivellement direct est une « méthode de nivellement où la dénivelée Dn ou ΔH entre deux points est obtenue à l’aide d’un niveau et par lecture directe sur une mire placée successivement sur le point arrière (lecture arrière) et sur le point avant (lecture avant) ». La Figure 4 montre ces principes. La différence entre les deux lectures donne la dénivelée :
HAB=lA-lB=ma-mb
HBA=lB-lA=mb-ma
Par habitude, on dit que la dénivelée est la différence entre les lectures arrière et avant :
H=larrière –lavant
Nivellement indirect
Le nivellement indirect, également appelé nivellement trigonométrique, est la méthode utilisée pour déterminer des dénivelées avec les stations totales. Lors d’un levé, les altitudes des points de détail sont ainsi mesurées par nivellement indirect. Le nivellement direct est utile pour déterminer les altitudes de points de canevas. D = Dp sin i – ht + hp
D : dénivellation entre AB
Dp : distancemétre
hp: hauteur de la canne
ht : hauteur des torillons
i : angle entre l’horizontal et Dp
METHODE DE LEVE
La mise en Station totale à la verticale
Il y a huit étapes consécutives pour la mise en station du théodolite à la verticale d’un point:
Pour mettre en place le trépied ; la démarche est exactement la même que pour niveau.
Positionner la croix du plomb optique quasiment au-dessus du repère matérialisé au sol en veillant à ce que le plateau du trépied soit le plus horizontal possible.
Appuyer fortement sur les sabots du trépied pour stabiliser l’appareille même si le trépied est posé sur une surface dure.
Amener avec les 3 vis calants la croix du plomb optique sur le centre du repère matérialisé au sol.
Amener la nivelle sphérique à l’intérieure de son cercle en faisant coulisser les pieds du trépied suivant le besoins.
Vérifier que la croix du plomb optique se trouve toujours sur le centre du repère matérialisé au sol sinon reprendre l’étape précédant.
Amener la nivelle torique entre ses 2 repères lorsque l’axe des tourillons est perpendiculaire à 2 vis calants. Puis lorsque l’axe des tourillons est perpendiculaire à ces 2 vis, on l’amène au centre par la troisième vis. Ensuite vérifier que dans la première position la nivelle reste réglée sinon recommencer l’opération.
Vérifier une dernière fois que la croix du plomb optique se trouve toujours sur le centre du repère matérialisé au sol sinon reprendre à partir de la troisième étape.
Si ces étapes sont bien effectuées, l’appareil est mis en station et prêt à être utilisé.
Mesures d’angle et calcul de gisement
Lorsque l’appareil est mis en station on commence les mesures des angles (verticale et horizontale) après avoir mesuré la hauteur de l’appareil (hauteur du prisme).
Dans le traitement, on va calculer les points rayonnés d’un gisement à partir des coordonnées cartésiennes et calculer le coordonnés cartésiennes à partir d’un gisement.
Le gisement est un angle horizontal très utilisé par les topographes puisque très pratique dans les calculs.
Le gisement d’une direction AB est l’angle horizontal mesuré positivement dans le sens horaire entre l’axe des ordonnées du système de projection utilisé et cette direction AB. On le note GAB. Mathématiquement, c’est l’angle positif en sens horaire entre l’axe des ordonnées du repère et le vecteur. G est compris entre 0 et 400 grades.
Par exemple (figure 6) : GAB est l’angle entre le Nord (ordonnées) et la direction AB.
GBA est l’angle entre le Nord et la direction BA.
La relation qui lie GAB et GBA est : GBA = GAB +200
ACQUISITION DES DONNEES TOPOGRAPHIQUES [2]
Trois personnes assurent l’acquisition des données de terrains pour un levé topographique. La première qui est le topographe responsable du levé s’occupe de la manipulation et de la lecture des valeurs données par le théodolite. La deuxième joue à la fois le rôle de croquiseur et de secrétaire qui enregistre sur une feuille de mesure préétablie les valeurs lues sur le théodolite et dessine les détails observés sur terrain. Et la troisième et dernière personne tient verticalement la mire à un emplacement désigné par le topographe.
Les données récoltées seront ensuite saisies sur ordinateur pour être traité par des logiciels qui par la suite nous permet d’accéder à la détermination des différentes côtes spécifiques de chaque gisement.
TRAITEMENT DES DONNEES TOPOGRAPHIQUES
Lors du traitement, on utilise les logiciels suivants:
– Microsoft Excel ;
– Covadis ;
– Autocad.
Microsoft Excel facilite la saisie des données brutes obtenues lors du levé sur terrain ; on peut enregistrer ces données dans un fichier «.txt». Ensuite, on importe ce fichier à partir du logiciel Covadis 2D, où le module de calcul topomètrique permet de convertir les fichiers bruts «.txt» en un fichier au format «.gis». A l’issus des calculs, la fonction chargement de semis du menu Covadis 2D permet d’afficher tous les points relevés sur terrain, et de relier ceux qui forment un même profil. Après avoir établi le plan d’un profil, on peut passer à Covadis 3D pour déterminer la côte de chaque point.
A partir de la géobase contenant les points calculés, on importe directement les résultats sur Autocad afin de tracer tous les détails rencontrés en surface (route, rizière, rivière étang, …).
UTILISATION DES LOGICIELS AUTOCAD ET COVADIS
PRESENTATION DU LOGICIEL AUTOCAD
Interface et environnement graphique
Autocad est une application universelle (généraliste) de CAO et DAO développée par la société Autodesk Inc. On peut l’utiliser pour le dessin en deux dimensions (2D) c’est-à-dire (x, y) ou en trois dimensions (3D) (x, y, z) et dans une certaine mesure, pour le calcul d’images de synthèse.
Il n’y a pratiquement pas de limites aux différents types de dessins que l’on peut créer, dans beaucoup de domaines : mécanique, architecture, schématique, électronique, cartographie, tracés mathématiques, etc. Il existe de nombreuses applications acceptant le format de dessin d’Autocad, appelées bibliothèques. À titre d’exemple, on peut citer : Genius, 3D Studio Max et AnimatorPro (Autocad sert de base à des présentations animées et interactives), Cad Render, et d’une manière plus générale tout logiciel acceptant le format d’échange DXF et DWG. Par environnement graphique, l’utilisateur peut travailler sans faire appel à des commandes, mais en lançant les actions à partir de clics souris sur des zones telles que les icônes ou bien sur les barres de menus, les zones graphiques, les champs de saisie, etc. Autocad pour Windows est doté d’une interface graphique ressemblant à celle de n’importe quel programme prévu pour tourner sous Windows. Il peut fonctionner sur plusieurs types de systèmes : Unix, Linux, iMac, MS-DOS ou Windows. Ce qui permet à l’utilisateur de s’adapter à toutes situations quelque soit le programme auquel il est confronté.
Dans cette interface graphique, on trouve les trois types de commandes de l’Autocad :
• Soit la commande est obtenue à partir du menu principal, dans ce cas, glisser le curseur jusqu’à la commande voulue puis cliquer.
• Soit cliquer directement sur les icônes voulues (barre d’outils).
• Soit taper directement dans la zone de commande (par exemple : « a » pour tracer un Arc, « l » pour tracer la Ligne …).
En lançant Autocad pour Windows, la fenêtre principale qui apparaît ressemble à celle-ci :
Actuellement, nous avons Autodesk Map 2, 3, 4, 5 selon la version, c’est une application CAO développée par Autodesk Inc. En fait c’est le SIG de l’Autocad, il permet de numériser, de gérer, d’analyser et de tracer vos propres cartes et ensemble de cartes, ainsi que de créer des légendes et des cartes thématiques. Vous pouvez travailler sur plusieurs dessins et utiliser des informations provenant de sources de données externes pour toutes vos tâches liées aux cartes. Ce qui différencie l’Autocad et Autodesk Map, c’est le menu « Map » qui est la fonction propre de la numérisation des cartes et la gestion des données spatiales et de moyens d’accès à plusieurs dessins. Rappelons que l’Autodesk Map peut lire des fichiers provenant de l’Idrisi, Arcview. La figure 10 suivante montre la différence entre Autodesk Map et Autocad :
En voici quelques exemples permettant d’utiliser l’Autodesk Map :
La création de cartes thématiques pourvues de légendes
Le traitement des données spatiales existantes dans d’autres systèmes de coordonnées et formats de fichiers
L’importation des données provenant d’autres systèmes de CAO et SIG
L’exportation des données dans d’autres formats
L’impression facile et de manière efficace des cartes et des atlas
Architecture du logiciel
L’Autocad est programmé selon une architecture ouverte, c’est-à-dire que toutes les langues puissent aisément se greffer sur le programme. Par exemple, si on fait un dessin dans Autocad en version anglaise, le dessin est directement lu si on l’ouvre dans l’Autocad en version française, il n’y a aucune exportation ou importation à faire. Si on est habitué à la version anglaise, on peut avoir une difficulté à se souvenir du nom des commandes en française lorsqu’on commence à utiliser cette version. Alors il suffit de saisir la commande anglaise précédée du trait de soulignement si on veut connaître l’équivalent terminologique en français de la commande. Il faut alors : saisir la commande en anglais précédée de la barre de soulignement et annuler la commande avec la touche Échappement, pesé sur la barre d’espace ou la touche d’entrée : le nom de la commande en français apparaît. C’est la même procédure pour l’Autodesk Map.
PRESENTATION DU LOGICIEL COVADIS
Le logiciel Covadis est fourni par Géomédia s.a. qui est une société spécialisée en topographie et infrastructure. Covadis est un logiciel complet et performant de calculs topométriques et de géocodification de levés, on peut l’exploiter pour la production de plans topographiques et la conception de projet d’aménagement. C’est également un applicatif de modélisation, de calcul de projet et d’intégration dans le site.
On le classifie parmi les logiciels d’applicatifs métiers. En effet, Covadis est un des logiciels utilisés en DAO et CAO, car en DAO on peut dessiner des figures impossibles tandis qu’en CAO, c’est pour la conception des projets réels. Et la base de données produite par Covadis est au format Autocad (fichiers DXF, DWG), donc Covadis nécessite un logiciel Autocad adapté à chaque version.
Différentes fonctionnalités du Covadis
Comme en Autocad les commandes de Covadis sont obtenues :
• Soit à partir du menu principal (glisser le curseur puis cliquer sur la commande voulue)
• Soit en affichant les icônes et cliquer sur la commande voulue
Autre que les menus proposés par Autocad, Covadis comporte cinq (5) menus qui lui sont propre que sont :
Covadis calculs (Covcal)
Covadis2D (Cov2D)
Covadis3D (Cov3D)
Covadis Edition (CovEd)
Covadis Echanges (CovEc)
Principe de base du logiciel
Covadis comporte six (6) étapes bien distinctes. Après avoir fait des levés sur terrain, le reste du travail sera effectué sur ordinateur. La première étape c’est la lecture du carnet électronique, en effet chaque appareil utilisé a son propre carnet terrain qui contient des données du levé topographique (exemple carnet Wild, Leica, carnet Sokkia…) et c’est à partir de ceci qu’on transfère directement les données dans la machine. Ensuite la deuxième étape, c’est l’édition de la géobase. Une géobase est un fichier texte (ASCII) contenant les informations de levé et de la codification dans le format propre à Covadis. On peut modifier ce fichier à partir d’éditeur spécial appelé « Editeur » de Géobase. Et la troisième étape consiste à transformer la géobase en fichier ASCII, c’est à dire une exportation des éléments de la géobase dans un fichier ASCII (bloc note) de coordonnées de points et qui nécessite unformat particulier qui sont propre à chaque appareils. Après cette transformation en fichier ASCII l’étape suivante sera l’importation des points dans l’Autocad, car Covadis permet d’importer et d’implanter ces points en activant la commande chargement de semis. L’avant dernière étape sera d’effectuer des modifications, qui consistent en fait le resserrement des points topographiques, d’immatriculer ces entités, de modifier les altitudes des entités. Enfin la dernière étape, c’est la création du MNT une fois que tous les points connus en (x, y, z) sont implantés dans le dessin. Toutefois, si l’appareil utilisé lors d’un levé ne possède pas de carnet terrain, on doit alors saisir tous les éléments levés sur terrain c’est-à-dire les stations, les mesures…
Domaines d’utilisation de Covadis
Covadis est un logiciel complet et performant pour la réalisation des projets 3D et modélisation, il est également un puissant outil de topographie, de cartographie. En voici quelques exemples de ce que peut faire le logiciel :
♦ Modélisation du terrain en 3D
Il permet la génération automatique d’un modèle numérique de terrain à partir d’un semis point, d’un contour délimitant la zone à modéliser et d’éventuelles lignes caractéristiques. Deux méthodes sont proposées : la première c’est celle de Delaunay recherchant les triangles les plus équilatéraux et la méthode des lignes la plus grande pente.
♦ Dessin des courbes de niveaux
Covadis interpole, dessine et lisse automatiquement les courbes de niveaux à partir de la modélisation du terrain 3D. L’opérateur peut choisir la méthode de cotation des courbes et la méthode de lissage et la représentation graphique des courbes. Le calcul des courbes de niveaux se fait suivant une équidistance donnée. Il est cependant possible de définir des lignes de niveaux principales et secondaires.
♦ Calcul des cubatures
Les calculs des cubatures des mouvements de terre se font par deux (2) méthodes, soit ils sont calculés par prismes, soit par profils. La méthode des prismes permet de comparer entre deux (2) modèles de terrains numériques (utilisées surtout lors d’un suivi de carrière) ou de comparer à un plan horizontal ou comparer à un plan incliné.
La méthode par profil permet le contrôle des volumes de travaux de terrassements. Notons que le tableau récapitulatif du détail est édité automatiquement en fichier ASCII ou Excel.
♦ Création de plates-formes
En plus de la création de projets linéaires en 3D, il est possible de placer des plateformes à des altitudes données sur un terrain naturel modélisé. Ces plateformes sont, elles aussi, définies par une simple polyligne (dessiner en 3D le contour et les lignes caractéristiques). Elles peuvent être de formes quelconques, orientées dans l’espace et chacun de leur bord est paramétrable au niveau des pentes de remblais, déblais et profondeurs de fossés. Covadis peut également équilibrer les mouvements de terre en repositionnant les plates-formes et les talus modélisés qui sont intégrés dans le modèle du terrain à aménager.
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Table des matières
INTRODUCTION
I.1.SITUATION GEOGRAPHIQUE
I-2 MORPHOLOGIE GENERALE DE LA ZONE
I-3 SOLS ET VEGETATION
I.3.1 Les sols hydromorphes des bas-fonds
I.3.2 Les sols d’apport fluvial
1.3.3 Les sols ferralitiques
I.3.4 Les forêts naturelles
I.3.5 Les forêts secondaires ou Savoka
I.3.6 Savane
I.4 CONTEXTE CLIMATIQUE
I.5 GEOLOGIE ET TECTONIQUE
I.5.1 Contexte géologique
I.5.2 Tectonique de la région
II.1 GEOPHYSIQUE APPLIQUEE
II.1.1 Generalites
II.1.2 LA Methode geophysique de prospection electrique
II.1.2.1 Principe
II.1.2.2 Techniques de Mesures
II.1.2.3 Dispositifs de mesures.
II.1.2.3.1 Dispositif Schlumberger
II.1.2.3.2 Dispositif Wenner
II.1.2.4 Résistivité des roches
II.1.2.5 Notion de résistivité vraie et de résistivité apparente du sol.
II.1.3 SONDAGE ELECTRIQUE
II.1.3.1 Matériels
II.1.3.2 Traitements des données
II.2 PRINCIPE TOPOGRAPHIQUE
II.2.1 Lexique topographique
II.2.2 Principes generaux de mesures en topometrie
II.2.2.1 Nivellement direct
II.2.2.2 Nivellement indirect
II.2.3 Methode de leve
II.2.3.1 La mise en Station totale à la verticale
II.2.3.2 Mesures d’angle et calcul de gisement
II.2.4 Acquisition des donnees topographiques
II.2.5 Traitement des donnees topographiques
II.3 UTILISATION DES LOGICIELS AUTOCAD ET COVADIS
II.3.1 PRESENTATION DU LOGICIEL AUTOCAD
II.3.1.1 Interface et environnement graphique
II.3.1.2 Architecture du logiciel
II.3.2 PRESENTATION DU LOGICIEL COVADIS
II.3.2.1 Différentes fonctionnalités du Covadis
II.3.2.2 Principe de base du logiciel
II.3.2.3 Domaines d’utilisation de Covadis
III.1 INTERPRETATION DES DONNEES GEOPHYSIQUES
III.1.1 CARRIERE PK336
III.1.2 SECTEUR N°1
III.1.3 SECTEUR N°2
III.1.4 SECTEUR N°3
III.2.2 Présentation des résultats et l’estimation des volumes
III.2.3.1 CARRIERE PK336
III2.3.2 SECTEUR N°1
III.2.3.3 SECTEUR N°2
III.2.3.4 SECTEUR N°3
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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