Laboratoire GEODE

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LA PLATEFORME « NUMERISATION 3D DES ENVIRONNEMENTS COMPLEXES »

Responsable : Albane BURENS albane.burens@univ-tlse2.fr

 

Savoir-faire :
lasergrammétrie terrestre – topographie – numérisation 3D – rendu photo réaliste – modélisation

Description de la plateforme :
La plateforme, mutualisée avec l’UMR 7357 Icube, est dédiée à la recherche et aux développements méthodologiques dans le domaine de la numérisation 3D des environnements complexes. Elle est adossée au dispositif DIPEE Toulouse (INEE CNRS).
L’objectif de la plateforme est de développer des outils de cartographie et de mesurer, à haute résolution et en 3D, des objets scientifiques relevant des environnements actuels et passés. Les domaines d’applications sont variés : environnement, paysage, archéologie, géo-archéologie, milieux souterrains, flore, hydrologie… Elle est plus spécifiquement consacrée à l’étude des écofacts et des artefacts (milieux montagnards et souterrains) et à la caractérisation des objets de recherche propres à la Préhistoire (archéologie de terrain...).

 

Numérisation 3D. Chantiers : grotte des Fraux, Pyrénées ariégeoises, Grotta Scritta (Olmeat-di-Capocorso),  Caen

Géoréférencement des levés de terrain (chantiers Pyrénées et grotte des Fraux)

 

L’originalité de cette plateforme est de travailler sur des objets de tailles différentes, dans une démarche multiscalaire.

Les outils de numérisation sont utilisés sur des objets naturels ou des aménagements anthropiques dans le but de produire des modèles 3D (nuages de points, modèles TIN …). Ces modèles peuvent être des supports pour d’autres mesures (analyse diachronique des parois, reconnaissance de formes…).

Les travaux en cours portent plus spécifiquement sur la levée de verrous méthodologiques liés au texturage des nuages de points, c’est-à-dire à la fusion entre modèles et images numériques.

 

Numérisation 3D d’un panneau orné de tracés digités de la grotte des Fraux (Dordogne). a : numérisation 3D à l’aide du ScanArm Faro ; b : vue du nuage de points haute densité enregistré par le ScanArm ; c : extrait du panneau orné ; d : modèle 3D texturé ; e : projection des tracés digités sur le modèle 3D ; f : détail du relevé numérique établi à partir de l’orthophotographie extraite du modèle 3D.

 

La plateforme est équipée d’une part d’un dispositif de numérisation à très haute résolution permettant la numérisation de petits objets (du patrimoine) ou de surfaces complexes (panneaux ornés…) et d’autre part d’un dispositif de numérisation à courte et moyenne portée (volumétrie des milieux souterrains, suivi d’érosion de berges, suivi de croissance d’arbres, structures archéologiques…).

 

Numérisation 3D d’une jarre de l’âge du Bronze in situ à l’aide du scanner laser FARO Focus 3D (à gauche) et visualisation du nuage de points (au milieu et à droite).

Numérisation 3D d’une statuette anthropomorphe en os de la culture Gumelnita (Roumanie).

L’objectif de la plateforme est de disposer de moyens d’analyse et de contrôle du milieu à très haute résolution. Le couplage entre modélisation 3D et approches paysagères et géomorphologiques permet d’accroîtra la fréquence d’acquisition des données et de développer des approches quantitatives. En milieu de montagne par exemple, les besoins en micro-topographie requièrent de numériser de vastes espaces et d’étudier, outre les éléments du paysage, les aménagements anthropiques.
En milieu souterrain, les expériences d’acquisition de modèle 3D se heurtent à des problèmes d’intégration des données. Dans le cadre du SEEG grotte des Fraux, une démarche intégrée d’étude d’un réseau souterrain est conduite à différentes échelles. Le principal chantier de ce site expérimental porte sur l’impact de l’homme sur le milieu souterrain et sur la modélisation de feux en milieu confiné (écoulement de masses d’air, régime des feux, émissions et diffusion des particules carbonisées…). L’enjeu réside ici notamment dans la formulation et l’évaluation d’hypothèses, dans l’analyse de comportements et de mécanismes complexes.

 

A gauche : Vues du secteur 18 de la grotte des Fraux et du modèle 3D. A droite : vue en perspective du modèle 3D global de la grotte, relié à la surface (vue d’écran prise sous 3D-Reshaper).


 Terrains d’application et projets :
Depuis 2011 la plateforme a été sollicitée pour travailler dans le cadre du Site d’Etude en Ecologie Globale CNRS « Grotte des Fraux », du projet P2AS - OHM Haut-Vicdessos - Labex DRIIHM (visant à quantifier les effets de l’érosion dans la montagne de Bassiès), de la mission archéologique delta du Danube en Roumanie (numérisation de statuettes chalcolithiques), sur le patrimoine archéologique de Haute Corse (numérisation de la Grotte Scritta et des trois statues menhir de Pieve) ou encore dans la carrière Saingt de Caen (numérisation des zones de la carrière occupée en juin 1944 par plusieurs centaines de réfugiés au moment du débarquement). La plateforme sera mobilisée en 2014 dans la numérisation d’un site pré hispanique de production métallurgique du cuivre dans le désert de l’Atacama.

 

Numérisation 3D de la Grotta Scritta (à gauche et au milieu) et des statues menhir de Pieve (Haute Corse) en collaboration avec l’UMR Icube.

Numérisation 3D de la carrière Saignt (Normandie) occupée par plusieurs centaines de réfugiés pendant la bataille de Caen (projet en collaboration avec C. Marcigny, INRAP).

Cette plateforme est partiellement mutualisée avec l’UMR 7357 Icube – INSA

 

Bibliographie :

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