Associer géosciences et informatique pour mieux observer les falaises : c’est l’objectif de GeoPred. Au LIG* et à ISTerre**, des chercheurs développent une instrumentation compacte et économe en énergie, capable de transmettre ses mesures jusque dans les zones sans réseau.
Comment la chaleur du soleil pénètre-t-elle dans une falaise ? Comment les variations de température modifient-elles les forces qui s’exercent dans la roche ? Pour comprendre ces phénomènes et leur rôle dans les éboulements, les scientifiques ont besoin de mesures à différentes profondeurs et en plusieurs endroits. Mais équiper une paroi rocheuse reste une opération lourde, coûteuse et parfois délicate.
C’est de ce besoin qu’est né GeoPred, à la rencontre de deux expertises : celle de David Amitrano, spécialiste de la mécanique des roches à ISTerre, et celle de Didier Donsez, chercheur au LIG, qui travaille sur l’Internet des objets. Tous deux sont professeurs à Polytech Grenoble – INP, UGA. À leurs côtés, Léo Cordier, ingénieur de recherche en systèmes embarqués diplômé de Grenoble INP – Esisar, UGA, et Nicolas Béal, doctorant à ISTerre et diplômé de Polytech Grenoble – INP, UGA, développent les instruments et l’électronique associée.
Sur une falaise, un dispositif classique d’acquisition et de transmission des données peut nécessiter une batterie volumineuse, un panneau solaire et un modem. L’ensemble représente parfois plusieurs dizaines de kilos, qu’il faut acheminer et fixer avec l’aide de cordistes. Une contrainte qui limite le nombre de points de mesure.
GeoPred vise à remplacer cette infrastructure par des équipements beaucoup plus compacts. Un premier prototype prend la forme d’une canne portant plusieurs capteurs miniatures de température, destinée à être insérée dans un forage. Elle permet de mesurer la température à des profondeurs précisément connues, depuis la surface vers l’intérieur de la roche. « On a réfléchi ensemble à la manière de répondre à ce besoin », explique Léo Cordier. Au-delà des capteurs, son travail porte sur la récupération des mesures, la conception électronique et la résistance du dispositif aux conditions du terrain : humidité, variations de température, exposition à l’eau…
La réduction de la consommation électrique doit permettre une alimentation sur piles pendant plusieurs années. Moins encombrants, ces systèmes seraient aussi plus faciles à installer et à protéger, avec un impact visuel réduit dans les espaces naturels. À terme, ils pourraient accueillir d’autres instruments, pour mesurer l’ensoleillement ou l’ouverture des fissures.
L’autre défi concerne les communications. Les sites étudiés peuvent se trouver en zone blanche, et les réseaux habituels peuvent également être endommagés lors d’événements naturels. Or, « ces données sont encore plus précieuses en période de crise », souligne David Amitrano. L’équipe explore donc plusieurs modes de transmission à faible consommation, notamment fondés sur la technologie radio LoRa. L’objectif est de pouvoir adapter les communications au terrain : utiliser un réseau disponible, déployer un réseau propre ou faire relayer les messages d’un équipement à l’autre jusqu’à un point de collecte. Une piste particulièrement intéressante dans des gorges, où le relief complique les liaisons directes. « L’idée, c’est qu’avec le même matériel, on puisse s’adapter au contexte », résume Didier Donsez. Des liaisons satellitaires sont également envisagées pour les sites les plus isolés.
Après les premiers développements en laboratoire, le prototype doit être confronté aux conditions réelles sur le site du Saint-Eynard. Les équipements existants serviront de référence pour comparer les mesures. Le mont Granier constitue un autre terrain envisagé, sur la partie encore en place d’une écaille rocheuse touchée par un effondrement en 2016.
À terme, l’équipe souhaite aussi adapter la fréquence des mesures aux phénomènes observés : enregistrer davantage de données lors d’une variation rapide de température, par exemple, ou modifier les réglages à distance avant un épisode météorologique intense.
GeoPred développe ainsi les outils nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes d’instabilité des falaises. Une instrumentation qui pourrait ensuite trouver des applications dans la surveillance d’autres objets naturels ou d’ouvrages construits.
*CNRS / Inria/ UGA / Grenoble INP – UGA
