Mobile near-field gravimetry: an essential tool for high resolution physical geodesy and geosciences - Archive ouverte HAL Access content directly
Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2017

Mobile near-field gravimetry: an essential tool for high resolution physical geodesy and geosciences

La gravimétrie mobile en champ proche : outil essentiel pour la haute résolution en géodésie physique et en géosciences

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Abstract

La gravimétrie consiste en la mesure de la gravité de la Terre restituée par la cartographie et la modélisation des équipotentielles, accélérations et gradients de gravité, pour obtenir des images intégrées de la distribution interne de densité, d’autant mieux résolues que la hauteur d’acquisition est faible. L’un des défis majeurs relevé par la gravimétrie moderne consiste en la détermination de modèles mathématiques et de cartes numériques du champ de gravité de la Terre dont la fiabilité est identique quelle que soit l’échelle spatiale considérée en domaines terrestre, littoral, marin et sous-marin. Aujourd’hui, la gravimétrie spatiale opérée depuis des satellites altimétriques ou gravimétriques, permet la production de tels modèles de la gravité jusqu’à une résolution spatiale de 100 km et une précision allant jusqu’à 1 mGal (10-5 m/s2 soit un millionième de la pesanteur moyenne). Le principal obstacle à l’amélioration de la résolution et la précision des modèles vient de ce que les systèmes marins ou aériens de gravimétrie et gradiométrie mobiles, seuls instruments qui permettent des acquisitions à précision et à résolution spatiale homogènes, demeurent encore encombrants et gros consommateurs d’énergie, ce qui interdit en particulier leur installation sur des drones terrestres, aériens, navals de surface et sous-marins. L’intérêt de ce type de porteur est de pouvoir opérer des acquisitions très proches des sources ce qui accroît considérablement la restitution des variations locales de la gravité. Le mémoire présenté en vue de l’habilitation à diriger des recherches dresse un bilan de mes travaux sur les développements instrumentaux de gravimètres mobiles légers, et les recherches associées pour la mise au point et l’amélioration des méthodes mathématiques de traitement des données. Deux systèmes français novateurs, « LIMO-g » et « GRAVIMOB », qui peuvent opérer en domaines terrestre, aérien, marin et sous-marin, y sont décrits en détail, depuis leur constitution matérielle jusqu’au campagnes d’essai qui ont permis d’éprouver leurs performances. Les nouveaux champs d’application ouverts par ce type d’instruments, notamment pour l’exploration des zones littorales, fluviatiles et estuariennes, sont évoqués en soulignant les avancées possibles pour l’étude du trait de côte. Enfin, tout développement méthodologique en gravimétrie requiert des simulations dans lesquelles la gravité est calculée à partir d’un modèle de ses sources. Les méthodes numériques de calcul de champ élaborées pour la réalisation de ces calculs de champ sont également présentées et discutées.
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Dates and versions

tel-03183761 , version 1 (28-03-2021)
tel-03183761 , version 2 (06-02-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03183761 , version 2

Cite

Jérôme Verdun. La gravimétrie mobile en champ proche : outil essentiel pour la haute résolution en géodésie physique et en géosciences. Géophysique [physics.geo-ph]. Université du Mans, 2017. ⟨tel-03183761v2⟩
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