On souhaite détecter puis modéliser les façades de bâtiments à partir des données acquises par le véhicule de numérisation mobile de l'ign, le Stéréopolis. Il s'agit de trouver une représentation géométrique des façades adapté aux données (signal lidar/laser et images optiques).La méthode doit être automatique et rendre possible la modélisation d'un grand nombre de façades afin de contribuer à la production de maquettes numériques de villes. Les verrous techniques proviennent de l'acquisition mobile en environnement urbain non contrôlé (géo référencement du véhicule, densité variable de points lidar...), ils proviennent du signal lidar, issu d'une technologie relativement récente et pour lequel le processus de traitement n'est pas encore consensuel : faut-il exploiter ou non la géométrie capteur ? Enfin, la quantité de données pose le problème du passage à l'échelle. Afin d'analyser la géométrie des nuages de points 3D lidar, nous avons proposé des attributs décrivant pour chaque point la forme de l'environnement local (linéaire-1D, planaire-2D ou volumique-3D).Les plans principaux des façades sont extraits automatiquement des données lidar grâce à un algorithme streamé de détection de rectangles verticaux. Nous avons développé deux modèles qui sont initialisés par ces rectangles. Une grille irrégulière dont chaque case, parallèle au plan principal peut avancer ou reculer. Une grille déformable qui est ''poussée par les rayons lasers jusqu’aux points lasers’ ‘Enfin, nous avons montré comment la grille déformable peut être rendue cohérente avec les images optiques en alignant les discontinuités géométriques de la grille avec des discontinuités radiométriques des images / One wishes to detect and model building façades from data acquired by the ign mobile scanning vehicle, the Stereopolis. It is a question of finding a geometric representation of facades appropriate to the data (lidar/laser signal and optical images).The method should be automatic and enable the modeling of a large number of facade to help the production of digital city models. Technical obstacles come from the mobile acquisition in uncontrolled urban environment (vehicle georeferencing, variable lidar point density...), they come from the lidar signal, retrieved from a relatively new technology for which the process is not yet consensus :does one operates into sensor geometry or not ? Finally, the amount of data raises the problem of scaling up. To analyze the geometry of lidar 3D point clouds, we proposed attributes describing for each point the shape of the local surroundings (linear-1D, planar-2D or volume-3D).The facade main planes are automatically extracted from lidar data through a streamed detection algorithm of vertical rectangles. We developed two models that are initialized by these rectangles. An irregular grid in which each cell, parallel to the main plane can move forward or backward. A deformable grid which is ''pushed by the laser beams toward the laser points''. Finally, we showed how the deformable grid can be made consistent with the optical images aligning the geometric discontinuities of the grid with radiometric discontinuities of the images

A quantificação de recursos florestais é usada para fins diversos nas ciências naturais, e depende da obtenção de dados de campo de forma precisa e rápida, e o inventário florestal tem se valido principalmente de trabalho humano manual para este fim. A tecnologia LiDAR, baseada em sistemas a laser, permite a coleta desses dados por meio da representação tridimensional do ambiente e a geração de informações espacialmente precisas dos objetos que o compõe. O sistema de varredura laser terrestre (terrestrial laser scanning - TLS) aplica essa tecnologia sob abordagem terrestre, e assim pode ser usada na representação 3D de florestas e ambientes naturais. Devido a crescente número de estudos nesse tópico atualmente o sistema TLS é capaz de fornecer métricas florestais básicas com elevada exatidão, como densidade de plantio e diâmetro à altura do peito, além de informações não obtidas pelo inventário florestal padrão, como estimativa da biomassa e índice de área foliar, entre outros. Este trabalho tem por objetivo a avalição da capacidade do sistema TLS em fornecer com exatidão métricas de árvores individuais selecionadas em dois povoamentos florestais localizados no sudeste do Brasil. Árvores de Eucalyptus sp. (n = 6) e Pinus elliottii var. elliottii (n = 5) foram submetidas à varredura e os valores obtidos pelo mapeamento 3D foram comparados com dados medidos em campo manualmente. Os resultados encontrados mostram que o algoritmo empregado na filtragem dos troncos foi eficiente no isolamento dos fustes de árvores individuais até a altura total das árvores amostradas, enquanto que o algoritmo para modelagem do tronco filtrado foi capaz de fornecer medidas de diâmetro até 50% da altura total das amostras. A exatidão das medidas de DAP pelos dados TLS foi de 0,91 cm e 2,77 cm (REQM) para Eucalyptus e Pinus, respectivamente. Os diâmetros ao longo do fuste tiveram mais exatidão no Eucalyptus (REQM = 2,75 cm e r = 0,77) do que no Pinus (REQM = 3,62 cm e r = 0,86), resultados condizentes com os encontrados em literatura. A exatidão da estimativa dos diâmetros diminuiu ao longo do fuste. O autor sugere que a influência de vento forte no momento da varredura pode ter interferido na qualidade das nuvens de pontos em relação a ruídos e na exatidão dos modelos de obtenção de diâmetros. A partir destes resultados conclui-se que, para as características ambientais e parâmetros de varreduras apresentados, o sistema TLS foi capaz de fornecer dados com exatidão aceitável, e mais estudos devem ser conduzidos buscando o entendimento e mitigação de efeitos que podem dificultar a obtenção de dados precisos nos estratos superiores do dossel florestal. / Forest resources assessment is used for diverse purposes on natural sciences, and relies on field data acquisition in fast and precise ways, and forest inventory has been relying mainly on manual human labor for that. LiDAR technology, which is based on a laser system, allows for these data acquisition through 3D representation of surroundings and the generation of espacially precise information about the objetcs within. Terrestrial laser scanning - TLS - applies this technology in a land approach, thus it can be used on the 3D representation of forests and natural scenes. Due to increasing number of studies on this subject nowadays TLS system is capable of giving basic forest metrics with high precision, as for plant density and diameter at breast height, besides information not obtained by standard inventory procedures, as biomass estimation and leaf área index, among others. This work aims the assessment of TLS capability on giving precise metrics of individual trees located at two forest stands in southeastern Brazil. Trees of Eucalyptus sp. (n = 6) and Pinus elliottii var. elliottii (n = 5) were scanned and the numbers obtained by 3D mapping were compared to manually measured field data. The results found show that the algorithms used on trunk filtration were efficient on individual trees stem isolation until total height of measured trees, while the trunk modelling algorithm was capable of giving diameters until 50% of samples total height. The precision of DBH measurements by TLS data was 0,91 cm and 2,77 cm (RMSE) for Eucalyptus and Pinus, respectivelly. Diameters along the stem were more preciselly estimated for Eucalytus trees (RMSE = 2,75 cm and r = 0,77) than for Pinus trees (RMSE = 3,62 cm and r = 0,86), results consistente with literature. The precision of diameters estimation diminished along the stem. The author suggests that the influence of intense wind by the time of scanning can have interfered on cloud point quality in the terms of noises and thus on the precision of diameter estimation modelling. From these results one can conclude that, considering the environmental aspects and scanning parameters presented, TLS system was capable on giving data with acceptable precision, and more studies must be carried searching for understanding and mitigation of effects that can difficult precise data acquisition on upper forest strata.

A quantificação de recursos florestais é usada para fins diversos nas ciências naturais, e depende da obtenção de dados de campo de forma precisa e rápida, e o inventário florestal tem se valido principalmente de trabalho humano manual para este fim. A tecnologia LiDAR, baseada em sistemas a laser, permite a coleta desses dados por meio da representação tridimensional do ambiente e a geração de informações espacialmente precisas dos objetos que o compõe. O sistema de varredura laser terrestre (terrestrial laser scanning - TLS) aplica essa tecnologia sob abordagem terrestre, e assim pode ser usada na representação 3D de florestas e ambientes naturais. Devido a crescente número de estudos nesse tópico atualmente o sistema TLS é capaz de fornecer métricas florestais básicas com elevada exatidão, como densidade de plantio e diâmetro à altura do peito, além de informações não obtidas pelo inventário florestal padrão, como estimativa da biomassa e índice de área foliar, entre outros. Este trabalho tem por objetivo a avalição da capacidade do sistema TLS em fornecer com exatidão métricas de árvores individuais selecionadas em dois povoamentos florestais localizados no sudeste do Brasil. Árvores de Eucalyptus sp. (n = 6) e Pinus elliottii var. elliottii (n = 5) foram submetidas à varredura e os valores obtidos pelo mapeamento 3D foram comparados com dados medidos em campo manualmente. Os resultados encontrados mostram que o algoritmo empregado na filtragem dos troncos foi eficiente no isolamento dos fustes de árvores individuais até a altura total das árvores amostradas, enquanto que o algoritmo para modelagem do tronco filtrado foi capaz de fornecer medidas de diâmetro até 50% da altura total das amostras. A exatidão das medidas de DAP pelos dados TLS foi de 0,91 cm e 2,77 cm (REQM) para Eucalyptus e Pinus, respectivamente. Os diâmetros ao longo do fuste tiveram mais exatidão no Eucalyptus (REQM = 2,75 cm e r = 0,77) do que no Pinus (REQM = 3,62 cm e r = 0,86), resultados condizentes com os encontrados em literatura. A exatidão da estimativa dos diâmetros diminuiu ao longo do fuste. O autor sugere que a influência de vento forte no momento da varredura pode ter interferido na qualidade das nuvens de pontos em relação a ruídos e na exatidão dos modelos de obtenção de diâmetros. A partir destes resultados conclui-se que, para as características ambientais e parâmetros de varreduras apresentados, o sistema TLS foi capaz de fornecer dados com exatidão aceitável, e mais estudos devem ser conduzidos buscando o entendimento e mitigação de efeitos que podem dificultar a obtenção de dados precisos nos estratos superiores do dossel florestal. / Forest resources assessment is used for diverse purposes on natural sciences, and relies on field data acquisition in fast and precise ways, and forest inventory has been relying mainly on manual human labor for that. LiDAR technology, which is based on a laser system, allows for these data acquisition through 3D representation of surroundings and the generation of espacially precise information about the objetcs within. Terrestrial laser scanning - TLS - applies this technology in a land approach, thus it can be used on the 3D representation of forests and natural scenes. Due to increasing number of studies on this subject nowadays TLS system is capable of giving basic forest metrics with high precision, as for plant density and diameter at breast height, besides information not obtained by standard inventory procedures, as biomass estimation and leaf área index, among others. This work aims the assessment of TLS capability on giving precise metrics of individual trees located at two forest stands in southeastern Brazil. Trees of Eucalyptus sp. (n = 6) and Pinus elliottii var. elliottii (n = 5) were scanned and the numbers obtained by 3D mapping were compared to manually measured field data. The results found show that the algorithms used on trunk filtration were efficient on individual trees stem isolation until total height of measured trees, while the trunk modelling algorithm was capable of giving diameters until 50% of samples total height. The precision of DBH measurements by TLS data was 0,91 cm and 2,77 cm (RMSE) for Eucalyptus and Pinus, respectivelly. Diameters along the stem were more preciselly estimated for Eucalytus trees (RMSE = 2,75 cm and r = 0,77) than for Pinus trees (RMSE = 3,62 cm and r = 0,86), results consistente with literature. The precision of diameters estimation diminished along the stem. The author suggests that the influence of intense wind by the time of scanning can have interfered on cloud point quality in the terms of noises and thus on the precision of diameter estimation modelling. From these results one can conclude that, considering the environmental aspects and scanning parameters presented, TLS system was capable on giving data with acceptable precision, and more studies must be carried searching for understanding and mitigation of effects that can difficult precise data acquisition on upper forest strata.

La préparation d'interventions de maintenance dans les installations industrielles a dorénavant recours à des outils d'étude, de modélisation et de simulation basés sur l'exploitation de modèles virtuels 3D des installations. L'acquisition de ces modèles tridimensionnels s'effectue à partir de nuages de points mesurés, depuis plusieurs points de vue, par balayage angulaire horizontal et vertical d'un faisceau laser par scanner laser terrestre. L'expression dans un repère commun de l'ensemble des données acquises est appelée consolidation, au cours de laquelle les paramètres de changement de repères entre les stations sont calculés. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la méthode d'acquisition de données laser en environnements industriels. Celle-ci doit, au final, garantir la précision et l'exactitude nécessaires des données tout en optimisant le temps et les protocoles d'acquisition sur site, en libérant l'opérateur d'un certain nombre de contraintes inhérentes au relevé topographique classique. Nous examinons, dans un premier temps, l'état de l'art des moyens et méthodes mis en œuvre lors de l'acquisition de nuages de points denses de scènes d'intérieurs complexes (Partie I). Dans un deuxième temps, nous étudions et évaluons les données utilisables pour la consolidation: données laser terrestres, algorithmes de reconstruction de primitives et systèmes de géolocalisation d'intérieur (Partie II). Dans une troisième partie, nous formalisons et expérimentons ensuite un algorithme de recalage basé sur l'utilisation de primitives appariées, reconstruites dans les nuages de points (Partie~III). Nous proposons finalement une approche probabiliste de l'appariement de primitives permettant l'intégration des informations et incertitudes a priori dans le système de contraintes utilisé pour le calcul des poses (Partie IV).

Submitted by Claudia Rocha (claudia.rocha@udesc.br) on 2017-12-14T12:14:47Z No. of bitstreams: 1 PGEF17MA076.pdf: 1708102 bytes, checksum: 322df030779727eab396b8c422e27499 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-14T12:14:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGEF17MA076.pdf: 1708102 bytes, checksum: 322df030779727eab396b8c422e27499 (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / PROMOP / CAPES / Through the morphometric indices one can infer about the necessary space that the species needs to develop, maintain its growth and production rates. Allied to this, diametric growth information can portray competition in a stand, indicating the need for management practices. Objective of the proposed study to analyze the morphometry and behavior of the development and diametric increase of Araucária angustifolia through dendrochronology. In addition, data collected in the field were compared with information generated by cloud of points captured by the terrestrial Laser scanner equipment. For an analysis of the morphometry data were collected from 121 individual trees, for the purpose 127 samples and how to evaluate the information Laser 18 individuals sampled. Araucarias belong to two sites in the municipality of São José do Cerrito, in Santa Catarina. (Dc), height (h), crown height (Hc), crown radius (Rc), crown length (Cc), crown diameter (IS), the degree of slenderness (GE), the formal crown (Fc), crown ratio (Pc%), crown area (Ac) and sociological position (s) In addition to removal of increment rolls. For the morphometric relationships, 11 significant correlations were obtained and as 5 higher correlations (Dap, hic, Cc, Dc, Pc%, IA and GE) were adjusted for their determination, logarithmic E. A covariance analysis was found to exist in the morphometric relationships evaluated for each case sampled. (PS2) 0.223 m2 and dominated (PS3) 0.356 m2. For site 2, PS1 had a mean of 0.381 m2, PS2 0.360 m2 and PS3 0.300 m2. The study showed that IPAd is correlated with canopy characteristics, being a hic, Cc, Pc (%) and GE. A means of communication between variable, dendrometric and morphological means, by traditional methods of measurement and captured by Laser station, did not present significant difference between them. However, the methodologies proposed in literature are susceptible to failures, mainly, by the influence of points that do not correspond to the surface of the tree. However, the shape of the crown for each class of Dap showed that the species has different contours throughout its development stage, characterizing a conical cup in the juvenile phase, and with a maturity or shape tend to be configured in a flat way, or Then identifying a shape of umbel. For the methodologies to be comprehensive for a species, the case studies are as follows, the analyzes are welcome, the diametral amplitude is greater for the inferences, besides evaluating the viability of the images generated by the Scanning terrestrial laser scanner in the Forest mensuration / Através dos índices da morfometria pode-se inferir sobre o espaço necessário que determinada espécie necessita para se desenvolver, manter suas taxas de crescimento e produção. Aliado a isso, informações de crescimento diamétrico conseguem retratar quadro de competição em um povoamento, indicando a necessidade de práticas de manejo. O objetivo do estudo proposto foi analisar a morfometria e o comportamento do desenvolvimento e incremento diamétrico de Araucaria angustifolia através da dendrocronologia. Além disso, foram comparados dados coletados em campo com informações geradas pela nuvem de pontos captada pelo equipamento Laser scanner terrestre. Para a análise da morfometria foram coletados dados de 121 árvores individuais, para incremento foram utilizadas 127 árvores e para avaliar as informações Laser 18 indivíduos amostrados. As araucárias pertenciam a dois sítios no município de São José do Cerrito, em Santa Catarina. Foram mensuradas as variáveis: diâmetro a altura do peito (Dap), altura (h), altura de início de copa (hic), raio de copa (Rc), comprimento de copa (Cc), diâmetro de copa (Dc), índice de abrangência (IA), índice de saliência (IS), grau de esbeltez (GE), formal de copa (Fc), proporção de copa (Pc%), área de copa (Ac) e a posição sociológica (s) de cada indivíduo, além da retirada de rolos de incremento. Para as relações morfométricas obteve-se 11 correlações significativas e para as 5 maiores correlações (Dap, hic, Cc, Dc, Pc%, IA e GE) foram ajustados modelos para sua determinação, sendo caracterizados com distribuição gama e normal, e funções identidade e logarítmica. A análise de covariância demonstrou existir diferenças nas relações morfométricas avaliadas para cada sítio amostrado. Para a análise do incremento periódico anual em diâmetro (IPAd), o sítio 1, em árvores dominantes (PS1) teve média de 0,235 m2, codominantes (PS2) 0,223 m2 e dominadas (PS3) 0,356 m2. Para o sitio 2, PS1 teve média de 0,381 m2, PS2 0,360 m2 e PS3 0,300 m2. O estudo mostrou que IPAd está correlacionado com as características da copa, sendo elas, a hic, Cc, Pc(%) e o GE. A comparação entre as médias das variáveis dendrométricas e morfométricas, pelos métodos de mensuração, tradicional e captado pela estação Laser, não apresentaram diferença significativa entre si. Porém, as metodologias propostas em literatura estão suscetíveis a falhas, principalmente, pela influência de pontos que não correspondem a superfície da árvore. Já para o formato da copa para cada classe de Dap mostrou que a espécie possui diferentes contornos ao longo do seu estágio de desenvolvimento, caracterizando uma copa cônica na fase juvenil, e com a maturidade o formato tende a configurar-se de maneira plana, ou então identificando uma forma de umbela. Para que as metodologias sejam abrangentes a espécie, são necessários estudos que incluem diferentes sítios amostrais, bem como, uma amplitude diamétrica maior para gerar inferências, além de avaliar a viabilidade do uso de imagens geradas pela varredura Laser scanner terrestre na mensuração florestal

Le transport de la neige par le vent est une composante importante de l'interaction entre l'atmosphère et la cryosphère. En zone de montagne, il influence la distribution temporelle et spatiale de la couverture neigeuse au cours de l'hiver et a en premier lieu des conséquences sur le danger d'avalanche. La modélisation numérique de ce phénomène permet d'étudier les interactions complexes entre le manteau neigeux et le vent et d'en estimer les conséquences de manière distribuée. Dans ce contexte, cette thèse décrit le développement et l'évaluation d'un modèle couplé atmosphère/manteau neigeux dédié à l'étude du transport de la neige par le vent en zone de montagne reposant sur le modèle atmosphérique Meso-NH et le modèle détaillé de manteau neigeux Crocus. Le transport de la neige par le vent a été étudié sur le site expérimental du Col du Lac Blanc (massif des Grandes Rousses, France). Une base de données d'épisodes de transport couvrant dix hivers a tout d'abord été utilisée pour déterminer les caractéristiques principales de ces épisodes. Des simulations avec le modèle Crocus (non couplé à Meso-NH) ont ensuite montré qu'il était nécessaire de tenir compte des transformations mécaniques des grains de neige induites par le vent afin de simuler une évolution réaliste de la vitesse seuil de transport. Le site expérimental a également été le siège de deux campagnes de mesures en 2011 et 2012 visant à collecter de données de validation pour le modèle. Elles renseignent sur les conditions météorologiques près de la surface, sur les quantités de neige transportées et sur la localisation des zones d'érosion et de dépôt de la neige grâce à l'utilisation d'un laser terrestre. Le modèle de transport de neige par le vent Meso-NH/Crocus a été développé. Il intègre le transport de la neige en saltation et en suspension turbulente ainsi que la sublimation des particules de neige transportée. Un schéma à deux moments permet de simuler l'évolution spatiale et temporelle de la distribution en taille des particules. L'utilisation d'un schéma de couche limite de surface à l'interface entre Meso-NH et Crocus s'est révélé nécessaire pour représenter les forts gradients de concentration en particules de neige observés près de la surface. Meso-NH/Crocus est le premier modèle couplé atmosphère/manteau neigeux capable de simuler de manière interactive le transport de la neige par le vent en zone alpine. Meso-NH/Crocus a été évalué en relief réel grâce aux données collectées lors de la première campagne de mesure en 2011. La simulation d'un épisode de transport sans chute de neige simultanée montre que le modèle reproduit de manière satisfaisante les principales structures d'un écoulement en relief complexe ainsi que les profils verticaux de vitesse de vent et de flux de particules de neige en suspension près de la surface. En revanche, la résolution horizontale de 50 m est insuffisante pour reproduire avec précision la localisation des zones d'érosion et de dépôt autour du Col du Lac Blanc. La prise en compte de la sublimation réduit la quantité de neige déposée de l'ordre de 5%.Les techniques de descente d'échelle dynamique (grid nesting) ont ensuite été utilisées pour simuler un second épisode de transport avec chute de neige. L'augmentation de la résolution horizontale intensifie les contrastes de vitesse de vent entre versants au vent et sous le vent. En revanche, elle modifie peu les quantités et les structures spatiales des précipitations solides autour du Col du Lac Blanc. Lorsqu'il est activé, le transport devient la principale source d'hétérogénéités des accumulations neigeuses / Blowing and drifting snow are crucial components of the interaction between the cryosphere and the atmosphere. In mountainous areas, it affects the temporal and spatial distribution of snow depth throughout the winter season and influences avalanche formation. Numerical modeling offers a solution for studying the complex interaction between the snowpack and the wind field and to assess the related processes in a spatially distributed way. In this context, this PhD describes the development and the validation of a coupled snow/atmosphere model which is dedicated to the study of blowing and drifting snow in alpine terrain. The coupled model consists in the atmospheric model Meso-NH and the detailed snowpack model Crocus. Blowing and drifting snow have been monitored at the Col du Lac Blanc (Grandes Rousses range, French Alps) experimental site. A database consisting of blowing snow events observed over 10 years allowed us to identify the main features of these events. Numerical simulations using Crocus illustrated the necessity of taking the wind-dependence of snow grain characteristics into account in order to simulate satisfactorily the occurrence of blowing snow events. We also carried out two measurement campaigns at our experimental site in 2011 and 2012 in order to collect validation data for the model. This includes measurements of vertical profiles of wind speed and snow particle fluxes near the surface and the mapping of areas of erosion and deposition using terrestrial laser scanning. The coupled Meso-NH/Crocus model has been developed in order to account for blowing and drifting snow. It simulates snow transport in saltation and in turbulent suspension and includes the sublimation of suspended snow particles. In the atmosphere, a double-moment scheme allows the model to simulate the spatial and temporal evolution of the snow particle size distribution. The implementation of a surface boundary layer scheme at the interface between Meso-NH and Crocus turned out to be necessary to reproduce the strong vertical gradient of snow particle concentration near the surface. Meso-NH/Crocus is the first coupled snow-atmosphere model that can simulate snow transport in alpine terrain in an interactive way.Meso-NH/Crocus has been evaluated against data collected near Col du Lac Blanc during the first measurement campaign in 2011. The simulation of a blowing snow event without concurrent snowfall showed that the model captures the main structures of atmospheric flow in complex terrain, the vertical profile of wind speed and the snow particle fluxes. However, the horizontal resolution of 50 m is found to be insufficient to simulate the location of areas of snow erosion and deposition observed around Col du Lac Blanc. Blowing snow sublimation leads to a reduction in snow deposition of approximately 5%.We used downscaling techniques (grid nesting) to simulate a second blowing event with concurrent snowfall. The increase in horizontal resolution enhanced the contrast of wind speed between windward and leeward slopes. However, it only slightly affects the amount and the spatial pattern of snow precipitation around Col du Lac Blanc. When activated, blowing and drifting snow are the main sources of spatial variability of snow accumulation

La rénovation et la réhabilitation énergétique du parc de bâtiment est un des grands défis identifiés pour les décennies à venir. Devant cet impératif d'une rénovation d'ampleur du parc construit, les solutions techniques utilisant des ossatures rapportées sont employées de plus en plus fréquemment car elles permettent de combiner performance thermique, renouvellement esthétique et ajouts fonctionnels. Une des difficultés dans l'amélioration et l'automatisation des projets de rénovation est liée à la connaissance de la géométrie du bâti existant. Des plans de l'état existant ne sont pas toujours disponibles, et dans le cas échéant, ne sont pas forcément exacts en raison de modifications apportées au bâti et non documentées ou d'écarts initiaux entre les plans et la réalisation. Après une étude bibliographique des méthodes existantes détaillées dans le chapitre 1. Les travaux menés dans le cadre d'une collaboration entre le CRITT Bois et le CRAN ont permis de développer une méthode automatique de reconstruction 3D du modèle de bâtiments à partir de nuages de points obtenus par scanner LASER terrestre. La méthode proposée se décompose en trois phases principales. La première phase détaillée dans le deuxième chapitre, consiste à segmenter le nuage de points en plusieurs plans représentants les façades du bâtiment. L'exploitation de la colorimétrie durant la phase de segmentation du nuage de points permet une réduction importante de la complexité de l'algorithme de segmentation géométrique. L'approche consiste à effectuer dans un premier temps une classification préalable du nuage de points en se basant sur les informations colorimétriques de chaque point. Puis, dans un second temps, il s'agit d'effectuer une segmentation géométrique du nuage de points en utilisant un algorithme de segmentation robuste (RANSAC). Le chapitre 3 présente la deuxième phase qui consiste à modéliser le pas d'échantillonnage de la surface à partir duquel on définit le seuil d'extraction des points de contours. Le but étant d'améliorer la fiabilité d'extraction des points de contours, ainsi que l'approximation de l'erreur sur le modèle. Le chapitre 4 détaille les principales étapes de la reconstruction d'un modèle filaire. Dans un premier temps les régions définies par les points de contours sont classées en Régions d'Irrégularités (RI), Régions d'Eléments Architecturaux (REA) comme les fenêtres et Régions de Façade (RF) représentées par les contours extérieurs de la façade. La deuxième étape consiste à modéliser les différentes régions, par un maillage de Delaunay pour les RI, et des polyèdres pour les RF et REA. La dernière étape calcule une approximation de l'erreur sur le modèle. Les tests de fiabilité de la méthode ont été réalisés sur des chantiers réels conduits par des industriels de la construction et de la rénovation. Il en ressort que la qualité de la reconstruction 3D reste fortement dépendante des facteurs d'acquisition ainsi que de la surface numérisée. L'approximation de l'erreur de modélisation permet ainsi de prévoir à l'avance les erreurs sur le modèle CAO. / The renovation and the improvement of the energy efficiency of existing housing stock is one of big challenges identified for coming decades. In front of this imperative, timber based elements for building renovation are more and more used due to their substantial improvement of the building insulation, aesthetic renewal and functional additions. However, this technology faces some difficulties, one of them is the improvement of the renovation projects automation, which is bound to the knowledge of the existing built geometry. The plans representing the existing state of the building are not always available, and if so, they may be not exact, because the modifications made on the building are usually undocumented. After a literature review of existing methods which are detailed the first chapter. The work within the framework of cooperation between the CRITTBois and CRAN have allowed to develop an automatic method for 3D building CAD model reconstruction from point clouds acquired by a terrestrial LASER scanner. The proposed method is composed of three main phases. The first one detailed in the second chapter, consists in segmenting the point cloud into planar patches representing the building facades. To decrease the segmentation algorithm complexity, the colorimetric information is also considered. The approach consists in making a colorimetric classification of the point cloud in a first step, then a geometrical segmentation of the point cloud using a robust segmentation algorithm (RANSAC). The third chapter presents the second phase of our approach consists in surface sampling steps modeling and boundary point extraction. Here, we consider a local threshold defined according to the approximated surface sampling steps. The aim of considering local threshold is to improve the reliability of the boundary point extraction algorithm and approximating the CAD model error. The last chapter presents the main three steps of the boundary model reconstruction method. The first step consists in classifying the regions defined by their boundary points into three types of regions: Irregularity Region (IR), Architectural Element Region (AER) as windows, and Facades Regions (FR) which represent the building facades defined by their outer boundaries. The second step consists in modeling these regions considering a Delaunay triangulation for the IR and a polyhedral model for the AER and the FR. The third step consists in making an approximation of the error in the model. The method reliability tests were conducted on real projects; they were performed by industrial construction and renovation professionals. The tests show that the quality of the 3D reconstruction remains strongly dependent to the acquisition factors and the scanned surface properties. Also, the approximation of the modeling error can predict in advance the errors on the CAD model.

Face aux menaces des grands mouvements de versants rocheux, les techniques conventionnelles de suivi ne fournissent pas une vision globale, contrairement aux techniques d'imagerie. En considérant leurs apports à la description cinématique de trois sites instables, nous montrons que (1) la corrélation d'images aériennes est une solution rapide pour une connaissance globale et multi-temporelle ; que (2) le scanner-laser terrestre apporte des informations sur les zones tourmentées et difficiles d'observation mais de manière limitée spatialement ; que (3) l'utilisation des images satellitaires haute résolution est encore inadaptée, et enfin (4) que les images terrestres de face constituent un moyen rapide, efficace et peu onéreux de suivi de sites. Concernant les sites choisis, nous montrons que le mouvement de versant de Sedrun (Suisse) subit un ralentissement constant depuis 2002 qui fait suite à une augmentation des vitesses de 150% à partir de 1990. La description précise de la cinématique, alliée à la géologie de terrain, renseigne quant à ses évolutions possibles. La zone frontale du site de Séchilienne (Isère) se translate plus qu'elle ne s'affaisse ; par les acquisitions du scanner-laser, nous démontrons la rotation vers l'aval de ses compartiments structuraux. Enfin, le site du tunnel des Cliets (gorges de l'Arly) subit une décompression difficilement visible par imagerie. Finalement, nous proposons un "guide" aux techniques d'imagerie applicables à l'auscultation de versant instable, en fonction des configurations de terrain. Enfin, l'imagerie a montré tout son potentiel et sa complémentarité avec les techniques conventionnelles de suivi des mouvements de versants.

Le transport de la neige par le vent est une composante importante de l'interaction entre l'atmosphère et la cryosphère. En zone de montagne, il influence la distribution temporelle et spatiale de la couverture neigeuse au cours de l'hiver et a en premier lieu des conséquences sur le danger d'avalanche. La modélisation numérique de ce phénomène permet d'étudier les interactions complexes entre le manteau neigeux et le vent et d'en estimer les conséquences de manière distribuée. Dans ce contexte, cette thèse décrit le développement et l'évaluation d'un modèle couplé atmosphère/manteau neigeux dédié à l'étude du transport de la neige par le vent en zone de montagne reposant sur le modèle atmosphérique Meso-NH et le modèle détaillé de manteau neigeux Crocus. Le transport de la neige par le vent a été étudié sur le site expérimental du Col du Lac Blanc (massif des Grandes Rousses, France). Une base de données d'épisodes de transport couvrant dix hivers a tout d'abord été utilisée pour déterminer les caractéristiques principales de ces épisodes. Des simulations avec le modèle Crocus (non couplé à Meso-NH) ont ensuite montré qu'il était nécessaire de tenir compte des transformations mécaniques des grains de neige induites par le vent afin de simuler une évolution réaliste de la vitesse seuil de transport. Le site expérimental a également été le siège de deux campagnes de mesures en 2011 et 2012 visant à collecter de données de validation pour le modèle. Elles renseignent sur les conditions météorologiques près de la surface, sur les quantités de neige transportées et sur la localisation des zones d'érosion et de dépôt de la neige grâce à l'utilisation d'un laser terrestre. Le modèle de transport de neige par le vent Meso-NH/Crocus a été développé. Il intègre le transport de la neige en saltation et en suspension turbulente ainsi que la sublimation des particules de neige transportée. Un schéma à deux moments permet de simuler l'évolution spatiale et temporelle de la distribution en taille des particules. L'utilisation d'un schéma de couche limite de surface à l'interface entre Meso-NH et Crocus s'est révélé nécessaire pour représenter les forts gradients de concentration en particules de neige observés près de la surface. Meso-NH/Crocus est le premier modèle couplé atmosphère/manteau neigeux capable de simuler de manière interactive le transport de la neige par le vent en zone alpine. Meso-NH/Crocus a été évalué en relief réel grâce aux données collectées lors de la première campagne de mesure en 2011. La simulation d'un épisode de transport sans chute de neige simultanée montre que le modèle reproduit de manière satisfaisante les principales structures d'un écoulement en relief complexe ainsi que les profils verticaux de vitesse de vent et de flux de particules de neige en suspension près de la surface. En revanche, la résolution horizontale de 50 m est insuffisante pour reproduire avec précision la localisation des zones d'érosion et de dépôt autour du Col du Lac Blanc. La prise en compte de la sublimation réduit la quantité de neige déposée de l'ordre de 5%.Les techniques de descente d'échelle dynamique (grid nesting) ont ensuite été utilisées pour simuler un second épisode de transport avec chute de neige. L'augmentation de la résolution horizontale intensifie les contrastes de vitesse de vent entre versants au vent et sous le vent. En revanche, elle modifie peu les quantités et les structures spatiales des précipitations solides autour du Col du Lac Blanc. Lorsqu'il est activé, le transport devient la principale source d'hétérogénéités des accumulations neigeuses

Cette thèse porte sur la quantification de deux aléas que sont le recul des falaises crayeuses en Haute-Normandie et les inondations par la mer en Manche centrale et orientale. Ces phénomènes générateurs de dommages, interdépendants, ont un fonctionnement méconnu qui se manifeste par des événements d'intensité et de fréquence variées. La démarche quantitative adoptée s'appuie sur une approche systémique et par emboîtement d'échelles spatiales et temporelles. Ce travail intègre le rapport fréquence/intensité des événements, et par conséquent, l'efficacité des facteurs et des processus responsables de leur déclenchement. Ce travail vise à : 1) calculer les vitesses et les rythmes de recul des falaises ; 2) déterminer les facteurs responsables du déclenchement des mouvements gravitaires ; 3) quantifier la production de débris et les taux d'ablation du front de falaise ; 4) évaluer les évolutions en fréquence et en intensité des submersions marines ; 5) déterminer l'origine de ces évolutions ; 6) réfléchir sur les méthodes de cartographie de l'aléa " inondation par la mer " et " recul des falaises ".