Compte-rendu Réunion générale. Grenoble, le 29 juin 2011 URBASIS

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1 URBASIS Sismologie urbaine : évaluation de la vulnérabilité et des dommages sismiques par méthodes innovantes ANR09RISK009 URBASIS Compterendu Réunion générale Grenoble, le 29 juin 2011 Participants: J. Totems (ONERA), P.A. Davoine (LIG), J. Gensel (LIG), C. Negulescu (BRGM), P. Guéguen (ISTerre), G. Debigault (ISTerre), M. Vieira (GIPSALab), E. Pathier (ISTerre), M. Perrault (ISTerre), J. Chanussot (GIPSLab), P. Matsuka (GIPSALab/ISTerre), Fatima Nasser (GIPSA Lab), T. Leduc (LIG/CERMA Video conf) Excusés: F. Gonzales (CoLIG), N. Martin (GIPSALab)

2 Résumé du projet ANRURBASIS L'augmentation des populations dans des noyaux urbains de plus en plus grands, exposés aux séismes et constitués dʼun habitat hétérogène sont les ingrédients qui positionnent le milieu urbain parmi les éléments les plus critiques du risque sismique. Sa connaissance devient alors un élément important à maîtriser pour gérer, prédire et évaluer sa vulnérabilité et son intégrité postsismique. La variabilité de la réponse dʼʼune structure à un séisme introduit une incertitude importante dans lʼévaluation de sa vulnérabilité mais aussi dans lʼestimation des dommages. Bien souvent deux échelles dʼespace (échelle de la ville ou du bâtiment) et trois échelles de temps (avant, pendant et après le séisme) sont invoquées lors des études sismiques en milieu urbain. Nous proposons de développer des méthodes dʼévaluation de la vulnérabilité et des dommages sismiques à lʼéchelle de la ville et de la structure. Basée sur lʼutilisation de photographies aériennes et satellites, lʼévaluation de la vulnérabilité se fera par analyse des schémas urbains et recherche des paramètres structuraux essentiels (hauteur, forme, toit, etc). La détection des changements avant et après le séisme permettra dʼévaluer et de quantifier les zones urbaines endommagées. Nous proposons également de mieux comprendre lʼendommagement dʼune structure particulière par la recherche de ses paramètres modaux (fréquence, amortissement et déformées modales). Des développements technologiques et algorithmiques en traitement du signal permettront leur estimation en période normale (inter sismique), lʼétude de leur variation pendant la sollicitation sismique (cosismique), et après la sollicitation (postsismique) afin dʼévaluer lʼendommagement des structures. La sensibilité des paramètres modaux à l'intégrité de la structure sera évaluée afin d'explorer la capacité de cette approche pour une estimation de l'endommagement selon l'echelle Européenne Macrosismique EMS98. Enfin un outil navigant/ communicant de collecte insitu d'informations structurale (vulnérabilité et dommage) sera développer afin de faciliter le recueil des données urbaines. Un système de représentation de la vulnérabilité et des dommages à lʼéchelle dʼune ville sera finalement développé pour faciliter la gestion de la crise sismique. Partenaires Institut des Sciences de la Terre ISTerre Grenoble Laboratoire Images Parole Signal Automatique GIPSALab Grenoble Office National d'etudes et de Recherches Aérospatiales ONERA Palaiseau BRGM Orléans Laboratoire d Informatique de Grenoble

3 Ordre du jour Programme 09:30: Accueil à ISTerre 10:00 : Analyse bibliographique et tests sur la classification des formes urbaines P. Matsuka Présentation du document sur l évaluation de la vulnérabilité et des dommages sismique par remote sensing RS: Délivrable D1. Remote sensing: méthodologie basée sur le potentiel des VHR pour les formes urbaines. Mélange de différentes données pour extraire le maximum d informations. Difficulté également sur la fusion de données RS et insitu. Objectifs: dégrader les informations pour savoir ce qui peut être obtenu comme description de l urbain en fonction des données qui seraient disponibles. En gros tester quelles sont les informations indispensables. Dans un premier temps, extraction des formes des toits depuis des images VHR, en utilisant par exemple les contrastes dus aux bords et au fait du toit. Test sur Grenoble relation entre la vulnérabilité et les formes de toit extraites des DEM ou des orthoimages pour comparaison. A tester: quelques erreurs sur les contours foot prints des bâtiments qui ne sont pas exactement correspondant à un seul bâtiment: donc différents toits sur un même bloc. Futurs travaux: Support Vector regression SVR pour améliorer l évaluation des formes de toit. Nécessité d avoir sur un site, même limité en espace (un quartier par exemple), la vérité terrain. 10:45 : Algorithme de traitement pour la caractérisation et le suivi des vibrations d une structure au cours d une sollicitation sismique. Michelle Vieira, ZhongYang Li Présentation du modèle de traitement du signal pour extraire les paramètres physiques (fréquence et amortissement) Plusieurs modèles ont été choisis depuis la modulation d amplitude polynomiale, modulation d amplitude amortie avec fonction d amortissement constante positive et modulation d amplitude amortie avec fonction d amortissement polynomiale. Estimation au centre de la fenêtre N/2,N/2 pour avoir la meilleure estimation au centre de la fenêtre et les erreurs aux bords avec ensuite en perspective de pouvoir additionner les segments analysés du signal. Résultat sur des signaux simulés (en tiret) selon les trois méthodes. On observe au centre de la fenêtre l erreur la plus faible (voir ppt de Vieira). Temps de calcul sur signaux simulés: de l ordre de 30 secondes pour 6 secondes de signaux, mais avec une 30aine d échantillons (décimation des signaux). Application à l hôtel de ville sur données réelles: toujours après décimations car on ne regarde que vers 1 Hz. Application à la tour Taipo de Taiwan, comparaison des différents algorithmes. Test sur signal sismique de Loma Prieta: difficulté des variations brusques de composantes (naissance et mort des composantes) Perspectives: analyse vibratoire durant séisme. naissance et mort des composantes. analyse des signaux plus longs par fusion des analyses des signaux de durée courte. Accorder le modèle du signal avec le modèle physique. 11:30 : Développement instrumental d un LIDAR à détection cohérente hétérodyne Julien Totems

4 Présentation du système et du développement LIDAR (dimensionnement et conception achevés à partir des contraintes d encombrement, de sécurité oculaire et de performances souhaitées). Rappel des spécifications du LIDAR. Validation en simulation du LIDAR. Points forts: analyse temps réels des signaux, plusieurs faisceaux synchrones pour l analyse des modes propres, distance de visée et précision, têtes optiques compactes. Repérage des bâtiments sur Grenoble (Arpej, Hôtel de Ville, Ile Verte) en fonction des possibilités de visées (vues dégagées et distances de visées) Programme: JuilletSeptembre 2011 Implémentation des têtes optiques / tourelle Mise en place architectures optiques et électronique : 1 voie puis 3 voies Septembre Calibration (niveaux de bruits) et essais en laboratoire OctobreNovembre Essais en extérieur, conditions réelles (Onera Palaiseau & Châtillon) Printemps 2012 Campagne de mesures Urbasis à Grenoble 12:15 14:00 Déjeuner 13:30 : La base de données de mouvements forts Présentation du délivrable D6 M. Perrault Présentation du Délivrables 6 sur la base de données de mouvements forts enregistrés dans les bâtiments. Plusieurs données ont été transmises à GIPSALab pour tester les algorithmes de traitement. L analyse des premières données contenues dans la base montrent que plusieurs bâtiments ont dû subir des dommages: intérêt pour la détection des dommages et l influence des indicateurs des nocivité. La structure des table est présentée, la table 4 sur les paramètres qui seront calculés étant ouverte actuellement. Base de données à mieux structurer si on veut une vrai base de données: travail avec LIG pour optimiser la base de données. 14:00 : C. Negulescu détection dommages et sensibilité des paramètres physiques Tâche qui démarre seulement maintenant. Un recrutement est en cours (problème de visa pour le postdoc. Les expériences sur les bâtiments des Antilles sont prévues fin 2011: à préciser rapidement entre les partenaires ISTerre et BRGM. 14:30 : P.A. Davoine/T. Leduc: Infrastructure des données géospatiale et dispositif mobile. Le cahier des charge du dispositif mobile est terminé: le développement commence juillet 2011 pour une première version (prototype) en septembre Infrastructure des données: Rappel des tâches et des planning: Spécifications des besoins (Année 2) Présentation des données de l IGN mises à disposition des partenaires par LIG: BDTopo avec focus sur le thème bâti (nature de la fonction des bâtiments), hauteur, altitude min et max du bâtiment. BD parcellaire, avec information sur le contour parcellaire, et sur le contour du bâti. L adresse de la plateforme où récupérer les données est : okenite.obs.ujfgrenoble.fr Présentation des spécifications de la plateforme: GearScape SIG dédié à l analyse spatiale. GGL Langage de script.

5 T. Leduc présente l avancement des travaux sur la caractérisation des milieux urbains. Caractérisation morphologique du bâti et analyse des espaces ouverts pour caractériser l urbanisation. Plusieurs techniques: analyse de propriétés morphométriques de bâti, de configurations spatiales et topologiques (emboîtement bâti/parcellaire/îlot) contrainte de continuité spatiale, exploiter la multicentralité (intercalaire, de proximité) du graphe de rues (ou de son dual) pour détecter des zones morphologiques particulières, Approche par l'analyse systématique des espaces ouverts (assimilés, en première approche, au «dual» du bâti), application à Grenoble. 15:00 : Estimation des vulnérabilités à partir des données INSEE G. Debigault Sur Grenoble, à partir des informations disponibles bâtiment par bâtiment, regroupé dans les ilots INSEE, des matrices de vulnérabilité sont proposées en n utilisant que les données INSEE ou bien complétées par la forme des toits qui pourraient être extraites des images VHR. Cette application a été faite sur Grenoble, à vérifier si les mêmes tendances sont reproduites sur Nice par exemple (données INSEE + données bâtiment par bâtiment). 15:45 : Discussions générales: Présentation du rapport T0+18: validation. Plan de travail pour T0+18 à T0+30 prévoir zone test avec une vérité terrain prévoir expériences Lidar+Vélocimtérie sur Grenoble en deux fois pour approfondissement des interprétations et des données. Expériences aux Antilles fin 2011/début Organisation des expériences date commune et diffusion à l ensemble. Publications et congrès Panagiotas: D1 à publier dans une conférence Congrès AFPS (2011), EVACES (2011), 15WCEE (2012) Comité de pilotage Prévoir doodle pour janvier. 16:30 Fin