Développement D'un Générateur de Surface de Sols

il y a 2 semaines


Guyancourt, France Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes Temps plein

**Développement d'un générateur de surface de sols agricoles // Development of a soil surface generator**:

- Réf **ABG-120011**
**ADUM-52894**
- Sujet de Thèse- 07/02/2024- Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes- Lieu de travail- Guyancourt - France- Intitulé du sujet- Développement d'un générateur de surface de sols agricoles // Development of a soil surface generator- Mots clés- Modélisation expérimentale, simulation numérique, traitement du signal et des images, apprentissage statistique, modélisation électromagnétique
- Experimental modelling, numerical simulation, signal and image processing, machine learning, electromagnetic modelling**Description du sujet**:

- Les sols agricoles comportent plusieurs niveaux de rugosité dus à la superposition d'une structure aléatoire de petite échelle (l'agencement des mottes et des creux), d'une surface quasi déterministe de plus grande échelle (les sillons), et d'une ondulation lente d'échelle encore plus grande correspondant à la forme du terrain travaillé (également déterministe). Sur une petite placette de l'ordre du mètre carré, le troisième niveau de rugosité est négligeable. Au LATMOS, nous disposons d'une base de données de modèles numériques de terrain (MNT) de résolution fine millimétrique obtenues par rugosimètre laser sur des sols agricoles de 0.50 m par 2.0 m mesurés en plein champ et sur des sols composés en laboratoire de 0.5m par 0.5m. Ces mesures correspondent à différents travaux du sol avec des densités spatiales de mottes différentes, la présence ou non de sillons. Les sols composés en laboratoire ont évolué sous l'action successive de pluies.
- Le premier objectif de la thèse est la caractérisation statistique de la rugosité des sols avec des approches globales (reposant sur l'estimation de paramètres de rugosité sur la fonction d'autocorrélation et les densités de probabilité des hauteurs) et une approche locale par objets structurants (reposant sur la détection des mottes, des creux et des sillons sur la base d'outils de traitement d'images et sur la détermination des propriétés statistiques de ces objets). Des connexions entre ces deux approches devront être établies. Il sera possible, entre autres, de décomposer la surface du sol en plusieurs composantes pour étudier différents niveaux de rugosité. Et il sera intéressant d'étudier les propriétés de la fonction d'autocorrélation d'une surface de sol générée par dépose d'objets structurants sur un plan.
- Ces statistiques doivent permettre de poursuivre le développement de générateurs de surfaces agricoles, soit par le biais de processus spatiaux aléatoires, soit par le biais d'objets structurants. À ce jour, le LATMOS dispose d'un générateur de surfaces par filtrage de bruit blanc gaussien qui ne permet donc de synthétiser que des sols agricoles à distribution des hauteurs gaussienne. Le LATMOS a également développé un générateur par objets structurants. Ce générateur est conçu par le placement de demi-ellipsoïdes sur une surface plane ou aléatoire (appelée substrat), vers le haut et vers le bas dont la taille, la forme et la localisation suivent les lois de probabilité apprises au préalable. Le deuxième objectif de cette thèse serait d'étendre le générateur au cas des surfaces agricoles comportant des sillons plus ou moins marqués et de poursuivre l'intégration des lois d'évolution des mottes, agrégats, creux, et substrat sous les effets de la pluie.
- Le LATMOS s'intéresse au suivi des surfaces agricoles par télédétection. Le but de ces générateurs est de fournir les paramètres d'entrée des modèles électromagnétiques (exacts ou approchés) développés au LATMOS afin d'analyser des données radar hyperfréquence en termes de rugosité et d'humidité du sol. Des modélisations électromagnétiques, en lien avec des données expérimentales, seront envisagées dans ce cadre.
- Le développement actuel de méthodes de mesures de modèles numériques de terrain (MNT) à différentes échelles et résolutions ainsi que celui de méthodes statistiques offre un concours de circonstances propice à ces travaux interdisciplinaires.
Agricultural soils consist of three levels of roughness, due to superposition of random small scale structure (clods and holes), almost determinist surface of greater scale (furrows), and some low undulation of even greater scale representing the landscape (also deterministic). On a small plot of a square meter range, the third level of roughness is negligible. At the LATMOS laboratory, a database of digital elevation models (DEMs) of fine millimetre resolution, recorded by laser scanner on agricultural soils of 0.5 m by 2 m and on laboratory soils of 0.5 m by 0.5 m is at our disposal. These measures correspond to different tillage techniques and various spatial densities of clods, with or without furrows. The laborat



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