Annonce postée par : Alexandre Hippert-Ferrer (alexandre.hippert-ferrer(a)ign.fr)
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Offre de Stage : Classification automatique des patterns de déformation d'un édifice
volcanique
Lieu : Institut de l'information géographique et forestière (IGN), Saint Mandé (94),
France. \
Direction du stage : Envoyez un CV à Alexandre Hippert-Ferrer
(alexandre.hippert-ferrer(a)ign.fr) et Delphine Smittarello (delphine.smittarello(a)ecgs.lu).
Présentation générale
Les sources de déformation sont nombreuses sur les volcans actifs
(pressurisation/dépressurisation de réservoirs magmatiques ou hydrothermaux, migration de
fluides, etc.). L'enregistrement de ces déformations du sol a largement progressé
depuis les années 1990 avec l'installation de réseaux denses de GNSS (Global
Navigation Satellite System) permanents et depuis les années 2000 avec le développement
des mesures InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) permettant de constituer de
larges bases de données incluant des séries temporelles longues et continues (Staudacher
et al., 2016, Dumont et al., 2022). L'intelligence artificielle, notamment des
méthodes de classification supervisée ou auto-supervisée, fournit aujourd'hui des
outils pour explorer/exploiter de façon systématique ces séries.
Objectifs du stage
L'objectif premier du stage est d'identifier des récurrences dans les patterns de
déformation et de réaliser une classification automatique décrivant ces patterns. Le
second objectif consiste ensuite à interpréter cette classification en terme
d'activation des différentes sources au cours du temps. Il s'agit aussi
d'explorer l'intérêt de certaines méthodes de classification pour produire des
outils d'analyse opérationnels des déformation du sol.
L'analyse portera en premier lieu sur les séries temporelles GNSS du Piton de la
Fournaise et pourra être étendue aux données InSAR. Ces séries temporelles sont soit
fournies par l'OVPF
(
https://www.ipgp.fr/fr/ovpf/observatoire-volcanologique-piton-de-fournaise) (GNSS) ou
calculées à l'ECGS (InSAR).
Concernant la classification des données, le travail s'organisera en deux temps. Tout
d'abord, il s'agira d'appliquer une méthode récente développée dans
(Hippert-Ferrer et al., 2022) permettant d'apprendre la topologie d'un graphe, où
chaque noeud représente un récepteur GNSS et chaque arête une corrélation entre deux
récepteurs (voire Figure). L'intérêt de cette méthode est de construire un graphe dont
la structure est creuse (sparse graph) et composée de plusieurs sous-graphes connectés
entre eux. L'objectif sera alors d'obtenir de multiples graphes correspondant à
des périodes temporelles successives. Ensuite, le travail consistera à utiliser ces
graphes en entrée d'un algorithme de classification supervisée pour identifier des
patterns de déformation. Plusieurs méthodes seront explorées, comme les k-plus proches
voisins ou la méthode Minimum distance to Riemannian mean (Barachant et al., 2011), cette
dernière utilisant en entrée la matrice de covarianc
e temporelle des données.
Informations complémentaires
Pré-requis :
Le stage requiert un réel intérêt et une curiosité pour les sciences de la Terre (géologie
et/ou volcanologie en particulier). De solides compétences en statistiques et
apprentissage sont attendues. Un bon niveau en calcul scientifique avec Python (scipy,
scikit-learn, numpy) est également requis. Une expérience avec pymanopt (librairie pour
l'optimisation basée sur la géométrie riemannienne) serait un plus.
Structure d'accueil : Laboratoire LaSTIG, IGN, 73 avenue de Paris, 94165 Saint-Mandé,
France. Le ou la candidat(e) sera amené(e) à travailler au sein de l'équipe Strudel,
spécialisée dans l'étude des structures spatio-temporelles pour l'analyse des
territoires. Pour plus d'information, voir :
https://www.umr-lastig.fr/strudel/. Des
déplacements ou de courts séjours à l'ECGS à Walferdange, Luxembourg, seront
possibles.
Gratification : 600,60 euros/mois (net).
Durée du stage : 5 à 6 mois.
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L'annonce est située
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