Réponse rapide aux catastrophes naturelles
Motivation :
L’expérience du KeckCAVES a montré que la visualisation immersive en 3D est un outil puissant pour la recherche scientifique. L’application des logiciels et des méthodes développés, ainsi que des enseignements tirés, à des problèmes urgents qui touchent directement la société dans son ensemble offre de grandes possibilités. Plus précisément, ce sous-objectif du projet global CI-TEAM vise à appliquer un logiciel de visualisation immersive à la réponse rapide aux catastrophes naturelles telles que les tremblements de terre, les glissements de terrain, les incendies de forêt, les ruptures de barrage, etc.
L’élément commun à la plupart de ces types de catastrophes est qu’elles touchent des personnes à la surface de la Terre, par opposition à la croûte ou au manteau qui se trouvent en dessous, ou à l’atmosphère qui se trouve au-dessus. Cela signifie que les types de données les plus souvent rencontrés et les plus utiles pour répondre à ces catastrophes sont des ensembles de données 2,5D tels que des scans à haute résolution d’un environnement subissant un changement rapide désastreux, comme un soulèvement ou une secousse dus à un tremblement de terre.
Activités principales :
Le développement de ce domaine de projet s’est concentré sur l’amélioration des logiciels de visualisation immersive applicables aux types de données couramment rencontrées dans les interventions en cas de catastrophe, à savoir les géométries 3D sur la surface de la Terre ou à proximité immédiate de celle-ci, et sur la formation des utilisateurs spécifiquement dans les scénarios d’intervention rapide. Les étudiants et les post-doctorants soutenus par ce projet se sont rendus dans des régions touchées par des catastrophes naturelles, comme la Basse-Californie après le tremblement de terre de 2010 à El Mayor-Cucapah et la vallée de Napa après le tremblement de terre de 2014 à South Napa, et ont collecté de grandes quantités de données 3D à l’aide de scanners laser terrestres à haute résolution et d’une nouvelle technique appelée « structure à partir du mouvement », dans laquelle un appareil photo numérique est utilisé pour créer des images superposées à partir desquelles un scan 3D est dérivé. Les étudiants ont ensuite créé des cartes détaillées du déplacement sur et à partir des lignes de faille concernées en utilisant le logiciel KeckCAVES, y compris Crusta et LiDAR Viewer.
Pour soutenir leur travail d’analyse, un nouveau cadre informatique ponctuel a été développé sur la base du format hiérarchique de stockage des nuages de points multi-résolution et hors-cœur de LiDAR Viewer, permettant aux utilisateurs non informaticiens de développer leurs propres outils de filtrage et d’analyse statistique à l’aide du populaire langage de programmation Python. L’application de globe virtuel Crusta a été étendue avec un module permettant de déformer de manière interactive, et d’annuler la déformation due aux tremblements de terre, des ensembles de données de topographie 3D à haute résolution basés sur des modèles de géométrie de faille 3D de subsurface.
Objectifs spécifiques :
Les objectifs étaient de s’engager dans des efforts de RSR basés sur la RV, d’établir la cyberinfrastructure nécessaire à la RSR par le développement de nouveaux outils logiciels, et de former les étudiants au flux de travail de la RSR en utilisant les outils CI.
Résultats significatifs :
Le développement de logiciels effectué dans ce domaine a conduit à de nouvelles versions des logiciels KeckCAVES LiDAR Viewer, y compris sa nouvelle interface de programmation de calcul par points, et Crusta. L’équipe a mis au point de nouvelles méthodes pour extraire la structure à partir du mouvement en utilisant des photographies qui se chevauchent pour développer des structures en 3D.
La principale étude de cas a été le séisme de magnitude 6.0 de 2014 à South Napa, qui s’est produit à seulement une heure de route de Davis et qui présentait une rupture de surface, ce qui en faisait une cible de choix pour les outils RSR du groupe CI-TEAM. Une équipe a été mise en place et a envoyé des étudiants sur le terrain pour collecter des données dans les heures qui ont suivi le tremblement de terre. Elle a continué à travailler pendant plusieurs mois, ce qui a permis de collecter des données, de développer de nouvelles techniques et de publier des articles dans des revues à comité de lecture, sous la direction des étudiants, en utilisant la technologie KeckCAVES. Le travail s’est fait à la fois de manière ouverte, avec des observations postées sur Twitter immédiatement après l’événement, et en utilisant des outils de collaboration d’entreprise tels qu’Evernote et Slack pour organiser le flux de travail. L’équipe a développé un carnet KMZ avec des photos spécifiques au site pour une utilisation dans Google Earth. Une publication dirigée par des étudiants est en préparation pour fournir un manuel d’utilisation des techniques de structure à partir du mouvement pour la RSR.
Résultats clés ou autres réalisations :
En plus de la réponse à l’événement RSR, l’équipe a développé des outils à utiliser dans la salle de classe de géologie : voir Visualisation immersive dans la salle de classe pour plus d’informations.
