Pierre-Yves Jeannin, Infra Survey - Leica Geosystems
Pierre-Yves Jeannin, Infra Survey - Leica Geosystems
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UGPS<br />
UnderGround Positioning System<br />
Un nouveau système de<br />
cartographie en souterrain<br />
<strong>Pierre</strong>-<strong>Yves</strong> <strong>Jeannin</strong>, Hydrogéologue, Dr.<br />
www.infrasurvey.ch
Menu du jour<br />
• Introduction<br />
• Historique<br />
• Case studies<br />
• Activités en cours<br />
• Conclusion
1. Introduction<br />
Introduction
1. Introduction<br />
Une extension du système GPS<br />
En 20 ans, l’apparition du GPS a révolutionné les<br />
techniques de mensuration.<br />
… mais cette technique ne fonctionne pas sous terre !<br />
grottes<br />
mines<br />
conduites<br />
tunnels<br />
But:<br />
Développer un instrument rapide et précis capable de situer<br />
en quelques secondes dans l’espace une cavité souterraine.<br />
U-GPS = seul produit de ce type
From Benner et al. 2009<br />
1. Introduction<br />
Les cavités souterraines (grottes,<br />
mines, galeries) représentent un<br />
risque d’effondrement en surface.<br />
Des centaines de milliers<br />
d’anciennes mines sont mal<br />
cartographiées ou les plans<br />
existants sont mal référencés.<br />
La mensuration et la cartographie<br />
des cavités souterraines est très<br />
fastidieuse
Historique<br />
2. Historique
U-GPS 1<br />
2. Historique
Localisation magnétique<br />
2. Historique<br />
• Premiers développements avant<br />
les années ‘70 (p.ex. Mixon 1966,<br />
Glover 1976)<br />
• Améliorations jusqu’au début du<br />
21 e siècle<br />
• Principe: un émetteur magnétique<br />
est placé sous terre et on le<br />
recherche avec un récepteur en<br />
surface.<br />
• U-GPS 1 est un système de ce<br />
type permettant d’afficher la<br />
distance.
U-GPS 1: limitations<br />
2. Historique<br />
• Précision of ~2 %<br />
• Profondeur maximale: 200 m (souvent 100 m)<br />
• Très sensible aux perturbations EM<br />
• Très sensible à l’orientation de l’émetteur<br />
• 1 mesure = 15 to 60 minutes<br />
• Aucune information sur la qualité de la mesure
U-GPS 2<br />
2. Historique
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, l’idée<br />
U-GPS 2: principe<br />
La grotte apparaît<br />
en temps réel et en<br />
coordonnées XYZ<br />
directement à<br />
l’écran.
2. Historique, principe<br />
Système<br />
1D<br />
U-GPS 2: principe<br />
“Motility<br />
Tracking<br />
System”<br />
Détection signaux<br />
magnétiques multiples<br />
1 émetteurr, 1 récepteur<br />
Position + orientation<br />
1 mesure = 1 sec.<br />
Système 3D<br />
en temps réel
2. Historique, technology<br />
Une vraie extension<br />
du GPS<br />
Relais entre<br />
satellites et<br />
sous-sol.
2. Historique, prototype<br />
De la théorie au prototype (2007 – 2009)<br />
Distance d’application 200 m<br />
Dimensions Ø 25cm, hauteur 40 cm, poids 8 kg
“Case-studies”<br />
3. Case-studies
3. Case-studies<br />
Mensuration rapide<br />
OT‐Stollen (Hemer, D)<br />
16 points en 12 minutes,<br />
250 m de galeries,<br />
précision
3. Case-studies<br />
Mine près de Paris, 4 récepteurs<br />
300 mètres levés<br />
en moins de 6<br />
minutes avec une<br />
précision<br />
d’environ 0.5<br />
mètres.
3. Case-studies<br />
Positionnement précis<br />
(Kiersper, D)
3. Case-studies<br />
Siegen (D)<br />
Rosenbusch
3. Case-studies
3. Case-studies<br />
Abbaukammer<br />
Pkt 2<br />
Pkt 1
Positionnement précis,<br />
example 2: hydrologie<br />
Roggenstock<br />
.<br />
1777.8<br />
Waag<br />
Sihl<br />
1 400<br />
Chlön<br />
Kl ön taler Se e<br />
2200<br />
Druesberg<br />
2281.8<br />
Rossmatter Chlü<br />
1800<br />
3. Case-studies<br />
• Karst les eaux circulent<br />
sous terre<br />
• Zone périméditerranéenne<br />
= karst + aride<br />
1000<br />
Muota<br />
B isistal<br />
Starzlen<br />
Bödmerenwald<br />
1400<br />
Wasserbergfirst<br />
2340.7<br />
Rätschtalerbach<br />
Silberen<br />
karst<br />
2319<br />
Chratzerengrat<br />
Pfannenstock<br />
2572.7<br />
2200<br />
1 800<br />
Bös Fulen<br />
2801.8<br />
2200<br />
1800<br />
• Localisation de ruisseaux<br />
souterrains = enjeu majeur<br />
UGPS en Crète, mars 2010
3. Case-studies<br />
Application<br />
en Crete<br />
10 au 16 mars 2010
Drilling location<br />
3. Case-studies
Positionnement directement<br />
Case-studies<br />
sur carte<br />
3. Case-studies<br />
Positionnement<br />
précis de 5 points à<br />
proximité de 5<br />
forages de référence<br />
Orléans, France<br />
Access<br />
shaft
Positionnement sur carte<br />
3. Case-studies
Couplage à un laser scanner 2D<br />
Profil<br />
3. Case-studies<br />
Dessin du cheminement<br />
entre deux points<br />
Laser<br />
2D
3. Case-studies<br />
Cartographie de conduites<br />
(envisagé pour 2012)<br />
N: 217’068.22 E: 553’829.35 Alt: 997.26 m
Cartographie de conduites<br />
GPS GPS GPS GPS<br />
50 m 50 m 50 m<br />
3. Case-studies<br />
Mensuration<br />
rapide et directe<br />
des conduites en<br />
XYZ<br />
200 m<br />
Distance max ~25 m<br />
précision standard env. 10-25 cm<br />
Recherche de points précis:<br />
précision env. 5 cm<br />
Milieu perturbé tests à faire
Améliorations en cours<br />
4. Activités en cours<br />
• Couplage àun GPS<br />
• Diminution de la taille des balises<br />
• Amélioration de la précision<br />
• Communication entre balises<br />
• Modèles 3D
Modèles 3D et SIG 3D<br />
4. Activités en cours<br />
Couplage à laser<br />
scanner 2D ou 3D<br />
Navigation 3D<br />
dans SIG
Domaines d’applications<br />
4. Activités en cours
Conclusion<br />
L’UGPS offre une technique nouvelle de mensuration<br />
souterraine qui est rapide et indépendante des<br />
techniques habituelles.<br />
Sa portée actuelle est de 200 m en bonnes conditions, 40<br />
m en conditions très mauvaises.<br />
5. Conclusion<br />
A fin 2011, la portée passera à 400 m en bonnes<br />
conditions, 60-80 m en conditions très mauvaises.<br />
L’installation de relais est possible pour des utilisations<br />
plus profondes.
Conclusion<br />
Avantage compétitifs<br />
Mesure et déploiement rapides<br />
Précision actuelle: 1 à 2 m / 100 m<br />
Précision fin 2011: 0.5 m / 100 m<br />
Pas de cumul d’erreurs<br />
5. Conclusion<br />
Indication de la qualité des mesures<br />
NB: Ces caractéristiques reste dépendantes du lieu.
Je vous remercie pour votre<br />
attention<br />
La discussion est ouverte…<br />
www.infrasurvey.ch
Disponibilité du produit<br />
• 2011: Prestations de service<br />
• Vente courant 2012 (selon type d’appareil)<br />
6. Questions<br />
• Nos tâches actuelles:<br />
– Caractérisation des marchés &<br />
stratégie marketing<br />
– Dévelopment<br />
(passage du prototype au product)
U-GPS 2 : exemple<br />
6. Questions<br />
Application distance: up to 200 m<br />
Volume/weight: Ø 25cm, H 40 cm, 8 kg
Distance 83.10 m, theoretical measurement range 225 m<br />
Précision<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
Std deviation<br />
0.143 m<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
-0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3<br />
précision en m<br />
Distance 83.10 m, theoretical measurement range 225 m<br />
8<br />
7<br />
Std deviation<br />
0.295 m<br />
6<br />
Average error<br />
0.52 m<br />
5<br />
4<br />
3<br />
6. Questions<br />
2<br />
1<br />
0<br />
1.4 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0<br />
précision en m<br />
Môtiers cave (NE)