Soutenance mémoire
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Prétraitement des données en vue de leur exploitation
Le format des données des levés bathymétriques réalisés sur la Loire sont au format raster adf. Cela leur permet d’obtenir un MNT et de visualiser aisément la topographie du site. Malheureusement, BedformsATM ne prend en charge que des données en format matlab (.mat) ou texte (.txt). Il a donc été décidé de transformer les données en format raster, dans un format texte.
Choix des données à traiter
Les données d’entrée pour ce protocole sont des données issues de relevés réalisés dans le cadre du projet R-TEMUS, sur le site d’Ingrandes – Le Fresne Sur Loire.
Afin de tester la robustesse du logiciel et comparer ces résultats par la méthode manuelle, il a été choisi de traiter des données issues d’une dalle bathymétriques où les dunes se distinguaient aisément comme le montre la figure suivante. Si, dans ce cas, BedformsATM ne donne pas de résultats représentatifs de la réalité, alors le logiciel n’est pas considéré comme fiable.
Caractérisation des dunes sur le logiciel
Le logiciel BedformsATM propose à l’utilisateur plusieurs formats de données d’entrée. Pour l’analyse déterminant la longueur d’onde, l’utilisateur peut choisir le type d’ondelette qui servira à la réalisation de l’analyse. Cette première analyse servant de base à toutes les autres, il est nécessaire de ne pas se tromper dans ce choix.
L’utilisateur peut également modifier le niveau de précision de l’analyse (intervalle de confiance) et la fréquence d’incrémentation de l’ondelette. Ces paramètres ne seront pas testés et resteront sur les valeurs prédéfinies. En effet, dans le manuel d’utilisateur il précise qu’une fréquence d’incrémentation importante permet une meilleure résolution et recommande d’utiliser un intervalle de confiance élevé (Gutierrez, 2017).
Test des différents formats d’entrée
Quatre choix de formats de données d’entrée s’offrent à l’utilisateur :
– «Rectangular plot».
– «Curved plot».
– X,Y, N coordonnées relatives 2D avec un nombre ayant des coordonnées ordinales.
– X,Y, coordonnées relatives 2D.
Voulant réaliser une analyse 3D, les deux premiers formats seront testés mais également le troisième. En effet dans le tutoriel du logiciel (Gutierrez, 2016), les données issues de son étude sur le fleuve Paraná sont considérées comme de format X,Y,N.
Lorsque les analyses seront lancées, seul ce paramètre sera changeant. Le choix de l’ondelette pour l’analyse sera fixé. L’étude se centrant sur les dunes, l’ondelette fixée sera une dérivée gaussienne DGOs.
Si plusieurs formats présentent des résultats identiques, ils seront également testés sur l’ondelette de Morlet. Si pour les deux types d’ondelettes les conclusions sont identiques, l’analyse se fera sur les coefficients.
Test des différentes ondelettes utilisées pour l’analyse
Lors du lancement de l’analyse, deux types d’ondelettes avec plusieurs choix de coefficients sont proposés à l’utilisateur :
– L’ondelette de Morlet avec les coefficients Ko 6, 7, 8, 9 et 10.
– L’ondelette de type dérivée gaussienne (DGOs) avec les dérivées d’ordre 2 ou 6.
L’ondelette de Morlet permettrait notamment de renvoyer les fréquences d’échantillonnage inférieures à 0.25m qui sont souvent les fréquences représentant les petites formes de lit (Gutierrez et al., 2013). Elle renvoie aussi des longueurs d’ondes plus importantes. Les ondelettes de type dérivée Gaussienne sont plus adaptées lorsque l’ordre des dérivées du signal sont plus importantes (Gutierrez & Abad, 2014).
Comme pour la partie précédente, le type d’ondelette et son coefficient seront les seuls paramètres changeants. Le choix du format d’entrée sera fixé en fonction des résultats du test précédent. Cela sera effectué aussi bien pour l’analyse 1, déterminant les longueurs d’ondes, que l’analyse 3, permettant de déterminer la hauteur de la dune.
Caractérisation des dunes par la méthode manuelle
La réalisation de cette étape se déroule à partir du fichier txt obtenu sur ArcGIS et mis en forme su Excel. La caractérisation est effectuée en deux phases : réalisation du profil et calcul de la longueur d’onde et de la hauteur de chaque dune.
Pour réaliser le profil, il faut effectuer les opérations suivantes :
-Calculer dans une colonne la distance de chaque point par rapport au premier point à partir de la formule suivante :
√(X1-Xn)^2+(Y1-Yn)^2) n étant la position du point dans le profil.
– Créer un nuage de points avec des courbes marquées représentant le profil. Pour cela sélectionner la colonne des distances pour les abscisses et la colonne de coordonnées Z pour les ordonnées.
Le profil réalisé, il ne reste plus qu’à calculer la hauteur de la dune et sa longueur d’onde. Ici la hauteur d’une dune est la distance entre un sommet et le creux suivant. La longueur d’ondes est définie de deux manières : distance entre deux sommets consécutifs ou distance entre deux creux consécutifs. Les deux méthodes seront testées. Ceci sera à effectuer par lecture graphique et ce pour chaque dune.
Le classement des coordonnées du profil; un élément clé pour l’exploitation des données
Le premier test de format d’entrée des données s’est révélé être un échec, aucun format n’acceptant les données ou renvoyant des profils près de deux fois et demie plus long (cas des formats 3D). En comparant les données utilisées par M. Gutierrez et celles de l’équipe du projet R-TEMUS, il s’est avéré que dans la colonne des coordonnées des X les chiffres étaient dans l’ordre croissant dans le cas du créateur du logiciel. En calculant sur Excel la distance du profil, mais également la distance entre chaque point, un fait sur le fonctionnement du logiciel BedformsATM est apparu. BedformsATM construit les profils en calculant par accumulation les distances entre chaque point. Si les coordonnées de l’axe des abscisses ne sont pas classées, il est donc normal que la distance du profil soit plus importante qu’en réalité et donc que le profil soit étiré. Afin d’avoir la bonne distance de profil, le classement des points du profil suivant l’axe des X est donc primordial.
De plus, lors de la transformation des données sur ArcGIS, pour les rendre exploitable sur BedformsATM, il est également essentiel que l’opérateur n’oublie pas de réaliser ces différents transects sur des couches différentes. Chaque couche doit posséder sa table attributaire, sinon l’analyse calculera un transect à partir de l’ensemble des points. L’analyse sera faussée. Et s’il souhaite lancer l’analyse en même temps pour plusieurs transects ces derniers doivent être équidistants les uns des autres.
Les formats 3D, seuls formats renvoyant une représentation du profil cohérente
Le test de format d’entrée a montré qu’avec les données de l’équipe du projet R-TEMUS, seuls deux formats permettaient d’exploiter les données : le format 3D «Rectangular plot» et le format 3D «Curved plot». Bien que le format «X,Y,N coordonnées 2D» soit utilisé par M.Gutierrez pour caractériser des signaux naturels (Gutierrez, 2016), il est impossible de l’exploiter ici. Cela est surement dû au format des cellules différent entre les fichiers du chercheur péruvien et de ceux de l’équipe de recherche R-TEMUS : scientifique et nombre. De plus, avec ce format, l’analyse 3D aurait été réalisée avec des coordonnées relatives, ce qui aurait sûrement entrainé une perte de précision lors de l’exécution des analyses.
Les deux formats 3D ont été testés pour chaque famille d’ondelette et chaque type au sein de la famille. En comparant les résultats pour ces deux paramètres, les graphiques renvoyés se sont révélés identiques et ce pour toutes les ondelettes. S’il y a le choix entre ces deux paramètres, il doit y avoir une condition pour laquelle l’une ou l’autre est plus précise. Cependant, cela n’impacte pas les données qui ont été testées. Au vu de l’absence d’explications dans le manuel d’utilisateur et du manque de connaissances sur le fonctionnement du logiciel, aucune explication n’a pu être apportée. Néanmoins, les données étant issues d’un transect et donc d’un tracé plutôt rectangulaire, il vaut mieux utiliser le format «Rectangular plot».
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Table des matières
Introduction – Problématique
1. Rappel des éléments majeurs de la synthèse bibliographique
1.1. Les dunes des formes dépendantes des conditions hydro-sédimentaires de son milieu
1.2. BedformsATM, un logiciel multifonctionnel qui utilise les ondelettes pour caractériser les dunes
2. Matériel et méthodes
2.1. Prétraitement des données en vue de leur exploitation
2.1.1. Choix des données à traiter
2.1.2. Modification du format des données
2.2. Caractérisation des dunes sur le logiciel
2.2.1. Test des différents formats d’entrée
2.2.2. Test des différentes ondelettes utilisées pour l’analyse
2.3. Caractérisation des dunes par la méthode manuelle
3. Résultats obtenus
3.1. Caractérisation des dunes avec BedformsATM
3.1.1. Caractérisation de la longueur d’onde moyenne
3.1.1.1. Analyses avec le format d’entrée comme paramètre variant
3.1.1.2. Analyses avec le type d’ondelette comme paramètre variant
3.1.2. Caractérisation de la hauteur de la dune
3.2. Caractérisation des dunes avec la méthode manuelle
3.3. Comparaison des deux techniques
4. Discussion
4.1. Le classement des coordonnées du profil; un élément clé pour l’exploitation des données
4.2. Les formats 3D, seuls formats renvoyant une représentation du profil cohérente
4.3. Le choix de l’ondelette : une étape déterminante
4.4. Une caractérisation de la longueur d’onde moyenne avec une détection des creux et crêtes différente
4.5. Un logiciel récent qui reste à améliorer
Conclusion
Bibliographie
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