La reconnaissance du terrain est essentielle pour la mobilité autonome. La forêt boréale étant un des plus grands biomes terrestres de la planète, il est attendu que les véhicules autonomes soient capables de manœuvrer dans les conditions difficiles d'un environnement forestier. Cela induit un besoin de considérer la reconnaissance de terrains qui la caractérisent. Ce mémoire aborde la problématique de l'analyse de terrains, dont ceux de la forêt boréale, à partir de données de capteurs proprioceptifs à travers des approches théoriques et empiriques. Les capteurs proprioceptifs ont l'avantage de fournir des informations directes sur les caractéristiques physiques d'un sol, via les effets de ces derniers sur la dynamique d'un véhicule terrestre sans pilotes (en anglais, UGV). Dans le Chapitre 3, nous détaillons une méthode pour caractériser les terrains en exploitant les modèles de puissance des véhicules mobiles à roues non directionnelles (en anglais, SSMR) à partir des données d'un véhicule *Warthog*. Le 4 présente les résultats de l'utilisation de classificateurs basés sur l'apprentissage automatique pour déduire le terrain à partir des données acquises avec un véhicule *Husky*. Le 5 introduit l'ensemble de données $\tt{BorealTC}$ et démontre l'utilisation de deux modèles de classification basés sur l'apprentissage profond, un réseau de neurones convolutifs (CNN) et Mamba, pour classifier des terrains à partir de données de capteurs proprioceptifs. Ce chapitre est adapté d'un article soumis à l'édition 2024 de la conférence *IEEE International Conference on Intelligent Robotsand Systems (IROS)*. Enfin, nous discutons des résultats et des limites de chaque approche, tout en proposant quelques pistes de réflexion à explorer pour une caractérisation autonome et en temps réel du terrain. / Terrain awareness is key for autonomous mobility. As autonomous vehicles are expected to be deployed in complex environments, such as boreal forests, terrain awareness should be studied for a variety of environments. This thesis tackles the problem of terrain analysis from proprioceptive sensor data through theoretical and empirical approaches. Proprioceptive sensors have the benefit of providing direct information about the physical characteristics of a surface, through their effect on the dynamics of a Uncrewed Ground Vehicle (UGV). In Chapter 3, we detail a method to characterize terrains by leveraging skid-steering mobile robot (SSMR) power models with data from a *Warthog* UGV. Chapter 4 presents the results of using Machine Learning (ML) classifiers to infer the terrain from *Husky* data. Chapter 5 introduces the $\tt{BorealTC}$ dataset and demonstrates the use of two Deep Learning (DL) classifiers, a Convolutional Neural Network (CNN) and Mamba, for proprioceptive-based terrain classification (TC). This chapter is adapted from a paper submitted to the 2024 IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). Lastly, we discuss the results and limits of each approach, by providing some leads to explore for autonomous online terrain characterization.

Cette thèse (qui a pour intitulé "Représentation, modélisation et génération procédurale de terrains") a pour cadre la génération de contenus numériques destinés aux films et aux jeux-vidéos, en particulier les scènes naturelles. Nos travaux visent à représenter et à générer des terrains. Nous proposons, en particulier, un nouveau modèle de représentation qui s'appuie sur un arbre de construction et qui va permettre à l'utilisateur de manipuler des morceaux de terrain de façon intuitive. Nous présentons également des techniques pour visualiser ce modèle avec un maximum d'efficacité. Enfin nous développons un nouvel algorithme de génération de terrains qui construit de très grands reliefs possédant des structures hiérarchiques découlant d'un réseau hydrographique : le relief généré est conforme aux grands principes d'écoulement des eaux sans avoir besoin d'utiliser de coûteuses simulations d'érosion hydrique. / This PhD (entitled "Representation, modelisation and procedural generation of terrains") is related to movie and videogames digital content creation, especially natural scenes.Our work is dedicated to handle and to generate landscapes efficently. We propose a new model based on a construction tree inside which the user can handle parts of the terrain intuitively. We also present techniques to efficently visualize such model. Finally, we present a new algorithm for generating large-scale terrains exhibiting hierarchical structures based on their hydrographic networks: elevation is generated in a broad compliance to water-tansport principles without having to resort on costly hydraulic simulations.

Thesis--Harvard, 1961.

Thèse (M.A.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 5 mai 2008). Bibliogr.

Le développement des nouvelles technologies permet la visualisation interactive de mondes virtuels de plus en plus vastes et complexes. La production de paysages plausibles au sein de ces mondes devient un défi majeur, en raison de l'importance des éléments de terrain et des écosystèmes dans la qualité et le réalisme du résultat. S'y rajoute la difficulté d'éditer de tels éléments sur des échelles spatiales et temporelles aussi vastes que peuvent l'être celles des chaînes de montagnes. Cette édition se fait souvent en couplant des méthodes manuelles et de longues simulations numériques dont le calibrage est complexifié par le nombre des paramètres et leur caractère peu intuitif.Cette thèse propose d'explorer de nouvelles méthodes de simulation de paysages à grande échelle, avec pour objectif d'améliorer le contrôle et le réalisme des scènes obtenues. Notre stratégie est de fonder nos méthodes sur des lois éprouvées dans différents domaines scientifiques, ce qui permet de renforcer la plausibilité des résultats, tout en construisant des outils de résolution efficaces et des leviers de contrôles intuitifs.En observant des phénomènes liés aux zones de compression de la croûte terrestre, nous proposons une méthode de contrôle intuitif de la surrection à l'aide d'une métaphore de sculpture des plaques tectoniques. Combinée avec de nouvelles méthodes efficaces d'érosion fluviale et glaciaire, celle-ci permet de sculpter rapidement de vastes chaînes de montagnes. Pour visualiser les paysages obtenus à échelle humaine, nous démontrons le besoin de combiner la simulation de phénomènes variés et de temporalités différentes, et nous proposons une méthode de simulation stochastique pour résoudre cette difficile cohabitation, que nous appliquons à la simulation de processus géologiques tels que l'érosion, jointe à la formation d'écosystèmes. Cette méthode est déclinée sur GPU et appliquée à la formation du manteau neigeux, en combinant des aspects au long cours (précipitations, changements d'état de l'eau) et des aspects dynamiques (avalanches, impact des skieurs).Les différentes méthodes proposées permettent de simuler l'évolution de paysages à grande échelle, tout en accordant une attention particulière au contrôle. Ces aspects sont validés par des études utilisateur et des comparaisons avec des données issues de paysages réels. / The development of new technologies allows the interactive visualization of virtual worlds showing an increasing amount of details and spacial extent. The production of plausible landscapes within these worlds becomes a major challenge, not only because the important part that terrain features and ecosystems play in the quality and realism of 3D sceneries, but also from the editing complexity of large landforms at mountain range scales. Interactive authoring is often achieved by coupling editing techniques with computationally and time demanding numerical simulation, whose calibration is harder as the number of non-intuitive parameters increases.This thesis explores new methods for the simulation of large-scale landscapes. Our goal is to improve both the control and the realism of the synthetic scenes. Our strategy to increase the plausibility consist on building our methods on physically and geomorphologically-inspired laws: we develop new solving schemes, which, combined with intuitive control tools, improve user experience.By observing phenomena triggered by compression areas within the Earth's crust, we propose a method for the intuitive control of the uplift based on a metaphor on the sculpting of the tectonic plates. Combined with new efficient methods for fluvial and glacial erosion, this allows for the fast sculpting of large mountain ranges. In order to visualize the resulting landscapes withing human sight, we demonstrate the need of combining the simulation of various phenomena with different time spans, and we propose a stochastic simulation technique to solve this complex cohabitation. This methodology is applied to the simulation of geological processes such as erosion interleaved with ecosystems formation. This method is then implemented on the GPU, combining long term effects (snow fall, phase changes of water) with highly dynamics ones (avalanches, skiers impact).Our methods allow the simulation of the evolution of large scale, visually plausible landscapes, while accounting for user control. These results were validated by user studies as well as comparisons with data obtained from real landscapes.

Aperçu historique Les formations christallophyliennes et cristallines Les terrains sédimentaires primaires Les terrains sédimentaires secondaires et tertiaires

Groundwater flow in karst terrains is difficult to map because it can be concentrated through conduits that do not necessarily coincide with the surface features. We applied electrical resistivity (ER) and self-potential (SP) techniques at three sites to locate an inferred trunk conduit feeding a major spring in the Inner Bluegrass region of Kentucky. Royal Spring is the primary water supply for the city of Georgetown; the upper part of its basin coincides with the Cane Run watershed. ER and SP profiles were perpendicular to the inferred trunk conduit orientation. ER profiles (972 m total length) were measured using a dipole–dipole electrode configuration with 2- to 3-m spacing. SP measurements were taken along those ER lines and an additional test profile (230 m) using one stationary reference electrode and another roving electrode at a fixed interval. The low resistivity of water in the conduit, as compared to the high background resistivity of limestone bedrock, is the ER exploration target. A negative SP anomaly corresponds to a low ER anomaly for most of the profiles, but a few are not comparable. Five of seven SP profiles measured over a period of several months were found to be reproducible. Although the overall trends of the final SP profiles for different dates were similar, the SP magnitudes varied with the amount of precipitation and the average soil temperature. The low-resistivity anomalies in the 2D inverted sections and corresponding negative SP anomalies could be water-filled conduits, although mud-filled voids encountered during drilling suggest that these may be tributary conduits rather than the trunk conduit.

Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1998. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Th.--Sc., 1989. / Bibliogr. p. 387-393. Résumé en anglais.

<p> Oxygen and hydrogen isotopic distributions have been studied for rocks from a 100 km transect in the central Superior Province of Ontario, Canada. The transect represents progressively deeper terrains of the Michipicoten Greenstone Belt (MGB), the Wawa Gneiss Terrane (WGT), and the Kapuskasing Structural Zone (KSZ), which correspond to an increase of metamorphic grade and are interpreted as an oblique section through approximately 20 km of crustal thickness. The rocks in the terrains range in age from ~2.76 to ~2.60 Ga, with fewer later intrusions.</p> <p> Equivalent lithologic types have similar δ18O range at middle and lower crustal levels (WGT and KSZ). Tonalitic to granodioritic rocks range from 6.4%o to 9.5o/oo; Dioritic and anorthositic rocks range from 5.5o/oo to 7.6o/oo; a majority of the mafic gneisses (group 1) range from 5.7o/oo to 7.1o/oo, while group 2 mafic gneisses range from 8. 1o/oo to 9.5o/oo. δ18O values of the rocks exhibit a remarkable correlation with SiO2 values, similar to that observed in unaltered plutonic rocks of equivalent composition. Paragneisses have significantly higher δ18O values, 9.3o/oo to 12.2o/oo. Low-grade metavolcanic and metasedimentary rocks of the MGB are 18O-enriched compared to their high-grade equivalents in the KSZ and WGT, 7.4o/oo to 13.3o/oo for mafic to felsic metavolcanic rocks and 11.4o/oo to 14.7o/oo for clastic metasediments.</p> <p> Coexisting minerals from high-grade rocks exhibit 18O-fractionation closely consistent with isotopic equilibrium, suggesting that the isotopic system has not been grossly disturbed. Isotopic thermometers give uniform apparent temperatures, about 553°C to 584°C, across the entire transect, which are lower than the inferred metamorphic temperatures in the highest-grade (KSZ) terrane.</p> <p> The lack of distinctive isotopic differences between equivalent rock types in the KSZ and WGT suggests that there is no significant gradient in δ18O with depth in the crust or with metamorphic grade. The majority of mafic gneisses (Group 1) have δ18O values similar to fresh basalts and appear to have been emplaced either as subaerial extrusives, intrusive sills, or, less likely, as submarine extrusives that were hydrothermally altered at high temperatures. The less abundant Group 2 mafic gneisses have δ18O values typical of greenstones that were altered at low temperature by sea-water, and isotopically resemble low-grade rocks in the Michipicoten and Abitibi belts. In general, no major changes in whole-rock isotopic composition appear to have occurred during granulite facies metamorphism, implying limited flux of water or CO2.</p> <p> The continuous linear gradient in δ18O vs SiO2 in the high-grade rocks cannot be due to differentiation of a mafic source magma. A model involving an association between mantle-derived mafic magma and 18O-enriched crustal materials is more consistent with the oxygen isotopic data.</p> <p> Hydrogen isotope composition of hornblende and biotite has been analyzed from selected rocks. Mafic and anorthositic rocks from the KSZ have δD values from -58 to -62o/oo, suggesting a possible mantle-derived origin of fluid in the system. Two mafic gneisses, which are 18O-enriched, show lower δD values, -89 and -101o/oo. The depletion of deuterium is consistent with the model of low temperature alteration with seawater in a submarine environment. Mafic and tonalitic gneisses from the WGT are also depleted in deuterium, -87 to -109o/oo. Since these rocks intruded into relatively higher level of the crust and commonly contain secondary alteration minerals, it is possible that hydrothermal alteration took place at late- or post-metamorphism stage, and the source of the fluid is likely meteoritic water, The amount of water involved in the exchange was restricted, and was not enough to disturb the oxygen isotopic system in the rocks.</p> / Thesis / Master of Science (MSc)