concours d’admission au grade d’eleve … · des travaux geographiques et cartographiques de...
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CONCOURS D’ADMISSION AU GRADE D’ELEVE INGENIEUR DES TRAVAUX
GEOGRAPHIQUES ET CARTOGRAPHIQUES DE L’ETAT
SESSION 2015
EPREUVE DE COMPOSITION FRANÇAISE
Durée : 3 heures
AUCUN DOCUMENT AUTORISE
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SUJET :
Le jeune metteur en scène belge Fabrice Murgia déclare à propos de sa pièce Notre peur de n’être, dont le fil rouge est la solitude :
« Pour moi, l'enjeu principal de notre époque c'est de reconstruire un collectif. On arrive au bout d'un siècle, on en commence un autre, on est a priori libres en Occident, c'est ce qu'on tente de nous faire croire, on est des individus, et finalement on est très tournés sur soi et on est abandonnés. On est seuls, très seuls. »
Souscrivez-vous à cette affirmation ?
Vous répondrez à cette question dans un développement structuré et argumenté.
CONCOURS INTERNE D’ADMISSION AU GRADE D’ELEVE INGENIEUR DES TRAVAUX GEOGRAPHIQUES ET CARTOGRAPHIQUES DE L’ETAT
SESSION 2015
EPREUVE DE LANGUE VERSION D’ANGLAIS
Durée : 1 heure
Aucun document autorisé
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CONSIGNE :
Traduire le texte, titre inclus
Eco Technology now and in the future
Emily Buchanan takes a look at [two] of the most innovative ecological advances of our
time...
As we march towards an "irreversible change" on our planet, scientists are urgently searching for alternatives to our unsustainable consumption of natural resources. Whilst a cultural and political overhaul is needed before any of these alternatives are considered a social priority, they display a scientific willingness to change and to live in harmony with nature.
- Smart Roads
The Smart Highways project by Studio Roosegaarde proposes five energy-efficient motorway concepts. Whilst some are still in development, others are being tested on a stretch of highway in the Brabant province of the Netherlands.
From a photo-luminescent powder that glows in the dark for up to 10 hours, to temperature-responsive paint that generates ice-crystal warning signs in hazardous conditions, Smart Highways have already been hailed as the 'Best Future Concept' at the Dutch Design Awards.
However, by far the most ambitiously environmental of all is Roosegaarde's priority lane for electric cars. Although the technology is in its infancy, the lane will charge electric cars as they travel. The basic idea is that moving objects generate energy and this can be recycled and used to boost the vehicles battery. How that will work is another question. […]
- Supertrees
Singapore is not known for its environmental credentials. In fact, it's often in the media for the exact opposite - particularly this time of year when the city smog descends and Singapore looks more like 19th century London than a modern super power. Indeed, it's been said if everyone in the world used as much energy as individual Singaporeans do, we'd need 3.5 planets worth of resources.
That being said, Singapore is actively trying decrease their carbon foot print and the interesting thing here is that Supertrees aren't a concept or a research project, they're real. Situated in the heavily built-up Marina Bay area of Singapore, 11 of the 18 trees are embedded with environmentally sustainable functions like photovoltaic cells to harvest solar energy. Plus, over 162,900 plants comprising more than 200 species are planted on the "living skin" of the Supertrees and these are watered using a unique reservoir system that collects rainwater. The reservoir also collects enough rainfall to feed the parkland, the huge greenhouses and the surrounding water fountains - making the Supertrees self-sustainable […].
Emily Buchanan, The Ecologist, March 23rd 2015
CONCOURS D’ADMISSION AU GRADE D’ELEVE INGENIEUR DES TRAVAUX GEOGRAPHIQUES ET CARTOGRAPHIQUES DE L’ETAT
SESSION 2015
EPREUVE PROFESSIONNELLE A CARACTERE TECHNIQUE
DOMAINE : ACQUISITION DE DONNEES GEO-REFERENCEES
DUREE : 5 heures
Employer exclusivement de l’ENCRE NOIRE
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signature, ainsi que la date, l’épreuve et le concours
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SUJET (18 questions) + 1 annexe Annexe 1 : article [Hangouët et al., 2014] de la Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection : l’orthomosaïque à échelle départementale : les performances de l’imagerie Pléiades au produit BD ORTHO®
Viticulture de précision dans le Bordelais
Un grand propriétaire bordelais décide de moderniser la gestion de son domaine viticole (262 hectares), qui
produit l'un des vins de Bordeaux les plus prestigieux.
Il souhaite d’une part mettre en œuvre des méthodes de télédétection pour estimer régulièrement la vigueur
de la vigne, d’autre part automatiser le guidage d’engins agricoles.
A toutes fins utiles, les coordonnées du château sont :
Longitude = 0° 40’ 07.5’’
Latitude = 45° 02’ 40.0’’
L’orthoimage à l’échelle départementale : les performances de l’imagerie Pléiades
comparées au produit BD Ortho (Hangouët et al., 2014)
Il utilise déjà, comme de nombreux agriculteurs, le support de la couche image du Référentiel à grande
échelle (RGE) produit par l’Institut national de l’information géographique et forestière(IGN) pour la saisie de
ses parcelles dans le contexte de la politique agricole commune européenne.
Jusqu’à présent, cette couche image résultait de l’orthorectification d’images aériennes. Il est désormais
envisageable de produire la couche image du RGE à partir d’images Pléiades comme le présente l’article
[Hangouët et al., 2014] en annexe n°1.
En vous aidant de l’article cité en référence, montrez sur un schéma détaillé le processus complet
d'orthorectification spécifique à la BDORTHO à partir d’images aériennes, en indiquant de manière
explicite les spécifications.
Expliquez ce qu’est le rapport de pansharpening.
Dans quelle mesure le rapport de pansharpening a-t-il un impact sur le respect des spécifications de la
BDORTHO ?
Expliquez à quoi sert le diagramme de Voronoi dans le processus d’orthorectification.
Pourquoi et comment s’en écarte-t-on parfois légèrement ?
Rappelez dans quels cas l’imagerie Pléiade peut se substituer à l’imagerie aérienne pour la production
de la BDORTHO ?
Service de télédétection au niveau du vignoble à partir d’un système de drones
Le viticulteur décide d’acquérir un drone, de se former au pilotage et de passer les brevets requis pour le
faire voler régulièrement au-dessus de ses vignes. Il vous accueille en stage pour mettre au point la
méthodologie de prise de vues.
Le drone acquis est de type « avion » (3 m d’envergure, charge utile maximale 1 kg, autonomie 2 heures,
portée 50 km, vitesse moyenne 60km/h). Il peut embarquer 2 petites caméras, l’une pour la couleur dans le
visible en mode Bayer, l’autre pour le proche infrarouge, PIR), toutes deux équipées d’un objectif Leica de
35mm de distance focale. Le format utile de ces capteurs est de 24x36mm, ou 4000x6000pixels.
Le viticulteur prévoit de voler tous les mois, pour acquérir des images à haute résolution spatiale (5cm)
stéréoscopiques (recouvrements 70% & 30%) en couleurs et PIR.
La vigueur de la vigne peut être mesurée par l’examen d’attributs calculés sur l’image, notamment par le
calcul de l’indice NDVI
en un pixel, l’attribut NDVI vaut (Valeur PIR – Valeur R) / (Valeur PIR + Valeur R)
Il est donc indispensable que les images issues de la caméra couleur soient parfaitement superposées
aux images PIR. La transformation permettant de caler une image PIR sur une image couleurs étant
une homographie plane de type :
x =a1x′ + a2y′ + a3
a7x′ + a8y′ + 1
y =a4x′ + a5y′ + a6
a7x′ + a8y′ + 1
Proposez une méthode permettant de superposer parfaitement les 4 canaux : R, V, B & PIR, en
tenant compte de la distorsion optique de chacune des caméras (les certificats d’étalonnage les plus
récents de ces deux caméras sont présentés ci-dessous).
caméra couleurs
caméra infra-rouge
x-PPA 2982.46 x-PPA 2986.96 (en pixels)
y-PPA 1996.00 y-PPA 1987.75 (en pixels)
focale 5835.55 focale 5830.06 (en pixels)
x-PPS 2994.49 x-PPS 2983.96 (en pixels)
y-PPS 1990.01 y-PPS 1999.08 (en pixels)
loi de distorsion : loi de distorsion : a 2.26E-09 a 1.26E-09 b 1.44E-17 b 2.44E-17 c 1.20E-24 c 2.20E-24
D’autres caractéristiques contribuant à la qualité des grains de raisin récoltés, comme la nature du sol,
les réserves en eaux, la pente, l’ensoleillement, l’orientation des rangs … sont-ils accessibles sur
ces images ? Le cas échéant par quelle(s) méthode(s) ?
Quel type de géoréférencement fiable, précis et aussi léger que possible en traitement manuel
proposez-vous pour que les prises de vues puissent être calées dans le même système de
coordonnées que la BDORTHO ?
Quel système géodésique et quelle projection allez-vous choisir pour l’ensemble de ces données ?
Justifiez votre réponse.
Décrivez la prise de vues réalisée tous les mois : hauteur de vol, nombre de bandes et d’images par
bande pour couvrir la zone utile qu’on approxime par un rectangle dont l’un des côtés mesure 2km,
durée moyenne de la prise de vues.
De quelle infrastructure informatique (matériel & logiciels) le viticulteur doit-il se doter pour être en
mesure d’exploiter ses prises de vues ?
Guidage précis d’engins
Le viticulteur souhaite optimiser le guidage des différents engins agricoles qu’il utilise (dont l’enjambeur, cf.
figure n°1), voire mettre en place le pilotage automatique1.
Le guidage ou le pilotage des enjambeurs est bien spécifique à la vigne (voir figure n°2). En effet il faut que
les roues passent parfaitement au milieu des rangées de vignes sans les toucher ou les endommager.
Les spécifications pour le guidage sont les suivantes : un système capable de garantir une précision
de 5 cm en planimétrie dans 95% des cas, en temps réel et autonome.
Les spécifications pour le pilotage sont les suivantes : un système capable de garantir une précision
de 3 cm en planimétrie dans 99,99% des cas, en temps réel et autonome.
De plus il faut disposer d’un plan des vignes avec la même précision que celle demandée pour le guidage et
le pilotage.
réalisés en 1970 au 1/1000, en NTF – Lambert 3. La parcelle choisie pour faire les tests fait 3 km de long
sur 120 m de large.
Figure n°1 : enjambeur Figure n°2 : photo aérienne d’une parcelle de
vigne
Dans un premier temps vous décrirez les différentes techniques, moyens matériel, logiciel et
méthodologie pour garantir les spécifications de localisation pour le guidage puis pour le pilotage.
Vous donnerez à chaque étape les avantages et les inconvénients des choix proposés.
Suite à cette étude vous proposerez une solution pour le guidage et une solution pour le pilotage.
Que doit-on faire pour rendre les plans papiers compatibles avec le système légal français ?
La précision du plan de la parcelle test est-elle compatible avec la précision recherchée pour le guidage
des engins et avec la précision recherchée pour le pilotage ? Justifiez votre réponse
numériquement.
Si votre réponse est négative, faite une proposition, en utilisant l’ensemble des données géographiques
disponibles.
Relevé 3D du château et des chais
Le viticulteur souhaite également profiter de votre présence pour produire un modèle 3D du château et des
chais, qui servira pour une visite virtuelle de la propriété, mais qui pourrait aussi servir de référence en cas
de rénovation des bâtiments.
1Note : le guidage est une aide au conducteur de l’engin agricole, le pilotage est le remplacement du
conducteur par un système autonome.
Donnez les spécifications possibles d’un tel modèle, et proposez au moins deux méthodes pour
l’obtenir, en indiquant les avantages et les inconvénients de chacune. Soulignez comment, à partir
d’une dizaine de points de référence observés par GNSS autour du château et des chais, vous
pouvez géoréférencer l’intérieur du château et des chais ?
Figure n°3 : photo aérienne du château et des chais
50m
CONCOURS D’ADMISSION AU GRADE D’ELEVE INGENIEUR DES TRAVAUX GEOGRAPHIQUES ET CARTOGRAPHIQUES DE L’ETAT
SESSION 2015
EPREUVE PROFESSIONNELLE A CARACTERE TECHNIQUE
DOMAINE : EXPLOITATION DES BASES DE DONNEES GEOGRAPHIQUES
DUREE : 5 heures
Employer exclusivement de l’ENCRE NOIRE
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SUJET (5 questions) + 1 annexe Annexe 1 : Directive AD I-006 F de l’office fédéral de l’aviation civile suisse, relative aux obstacles à la navigation aérienne
Le Service d’Information Aéronautique (SIA) de la Direction Générale de l’Aviation Civile (DGAC) a
l’obligation de diffuser les données nécessaires à la navigation et à la sécurité aérienne. Sa mission
principale est de répondre à l’annexe 15 à la convention relative à l’aviation civile internationale, qui
regroupe les recommandations émises par l’organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI).
A ce titre il est le porteur en France d’une directive Internationale nommée e-TOD( electronic terrain
obstacles database). Cette directive oblige à la production et à la mise à disposition de données d’obstacles
et de données de terrain sur le territoire français.
Quatre zonages sont définis, et pour chaque type de zonage, des spécifications particulières sont
imposées.
L’annexe 15 OACI définit les zones suivantes :
Zone 1 : ensemble du territoire national ;
Zone 2 : aire située à proximité de l’aérodrome, sous-divisée comme suit :
o Zone 2a : aire rectangulaire encadrant une piste, y compris la bande de piste et les
prolongements dégagés, le cas échéant ;
o Zone 2b : aire s’étendant à partir des extrémités de la zone 2a dans le sens du départ, sur
une longueur de 10 km et avec un évasement de 15 % de chaque côté ;
o Zone 2c : aire s’étendant à l’extérieur des zones 2a et 2b jusqu’à une distance n’excédant
pas 10 km par rapport aux limites de la zone 2a ;
o Zone 2d : aire s’étendant à l’extérieur des zones 2a, 2b et 2c jusqu’à une distance de 45 km
par rapport au point de référence de l’aérodrome ou jusqu’à la limite de la TMA (Terminal
Manoeuvring Area), le cas échéant, si cette limite est plus proche ;
Zone 3 : aire bordant l’aire de mouvement d’un aérodrome, qui s’étend horizontalement sur une
distance de 90 m par rapport à l’axe des pistes et sur une distance de 50 m par rapport au bord de
toutes les autres parties de l’aire de mouvement ;
Notons que la zone 3 est celle qui concerne en particulier les pistes d’atterrissage et de décollage ainsi que toutes les voies et aires de circulation des avions et véhicules dans l’enceinte de l’aérodrome ; la zone 2a et la zone 3 couvrent une partie commune de l’espace mais s’intéressent à des obstacles de hauteur différente (entre 0,5m et 3m pour la zone 3 et >3m pour la zone 2a. C’est le même principe entre les zones 4 et 2b, en bout de piste. Cette notion de zone de collecte ne coïncide pas avec une partition au sol de l’aérodrome, il y a des recouvrements entre zones en fonction des enjeux et donc de la taille des obstacles recherchés.
Zone 4 : aire s’étendant sur une distance de 900 m avant le seuil et sur une distance de 60 m de
part et d’autre du prolongement de l’axe de piste dans le sens de l’approche, dans le cas d’une piste
avec approche de précision de catégorie II ou III.
L’appendice 8 reproduit les schémas suivants pour les différentes zones :
Schéma général présentant l’ensemble des zones e-TOD
Schéma zone 3
Extrait schéma zone 4
Les seuils de collecte sont les suivants :
Dans l’annexe 15 OACI, c’est la pénétration de surfaces de collecte qui définit les seuils de collecte des
obstacles. Ces surfaces de collecte sont complétées par des hauteurs minimales d’obstacles (autre type de
surface de collecte).
L’annexe 15 OACI définit les seuils de collecte d’obstacles de la façon suivante, selon les zones :
Zone 2a (surface de collecte)
La surface de collecte de données d’obstacles de la zone 2a se trouvera à une hauteur de 3 m au-
dessus de l’altitude de piste la plus proche mesurée le long de l’axe de la piste, et pour les parties
situées au niveau des prolongements dégagés, le cas échéant, à l’altitude de l’extrémité de piste la plus
proche
Zone 2b (surface de collecte et hauteur d’obstacle > 3 m)
La surface de collecte de données d’obstacles de la zone 2b suit une pente de 1,2 % qui s’étend des
extrémités de la zone 2a à l’altitude de l’extrémité de piste dans la direction du départ, sur une longueur
de 10 km et avec un évasement de 15 % de chaque côté. Il n’est pas nécessaire de collecter des
données sur les obstacles de moins de 3 m au-dessus du sol.
Zone 2c (surface de collecte et hauteur d’obstacle > 15 m)
La surface de collecte de données d’obstacles de la zone 2c suit une pente de 1,2 % qui s’étend à
l’extérieur des zones 2a et 2b jusqu’à une distance n’excédant pas 10 km par rapport à la limite de la
zone 2a. L’altitude initiale de la zone 2c correspondra à l’altitude du point de la zone 2a où elle prend
son origine. Il n’est pas nécessaire de collecter des données sur les obstacles de moins de 15 m au-
dessus du sol.
Zone 2d (hauteur d’obstacle > 100 m)
La surface de collecte de données d’obstacles de la zone 2d se trouve à une hauteur de 100 m au-
dessus du sol.
Zone 3 (hauteur d’obstacle > 0,5 m)
La surface de collecte de données de terrain et d’obstacles s’étend à 0,5 m au-dessus du plan
horizontal passant par le point le plus proche sur l’aire de mouvement de l’aérodrome.
Zone 4
Tous les obstacles.
Les zones 2, 3 et 4 concernent 21 aérodromes en France métropolitaine et départements d’outre-mer. Ce
sont les plus utilisées en matière de déplacements des voyageurs.
La base de données des obstacles doit être disponible sur le territoire métropolitain et outre-mer et doit : Permettre de localiser les obstacles imposants, notamment ceux proches des aérodromes
Faciliter la mise en œuvre des procédures d’approche des pistes d’atterrissage
Equiper les avions (bases de données embarquées dans le système de navigation)
Les logiciels pour les procédures d’atterrissage utilisent généralement les points hauts des obstacles.
Cette base décrit :
Les données obstacles sous forme linéaires, ponctuelles et surfaciques
Les données terrain sous forme d’un modèle numérique de terrain (MNT).
les métadonnées
Le MNT correspond à la description du relief. Il s’agit d’une donnée de type grille, un maillage rectangulaire
dont les côtés sont parallèles aux axes du système de coordonnées bidimensionnel, qui est défini
entièrement par la connaissance des éléments suivants : son origine, son pas, son nombre de colonnes,
son nombre de lignes et ses altitudes sous forme de tableau.
Un obstacle est un objet statique ou temporaire du territoire qui dépasse une certaine hauteur et traverse
les surfaces de collecte définies. Un obstacle appartient à une ou plusieurs zones. Il peut être balisé ou non.
Concernant les métadonnées associées, il s’agit des informations permettant de qualifier les données pour
en faire une utilisation pertinente : source, précisions, mode d’acquisition, producteur….
Le tableau ci-dessous récapitule les exigences pour les données d’obstacle :
Vous trouverez en annexe, un document complémentaire, issu de l’Office fédéral de l’aviation civile suisse
et qui donne des exemples d’obstacles à la navigation aérienne (annexe 1). Attention, il ne s’agit pas de la
réglementation e-TOD mais vous pouvez vous inspirer de ce document pour définir les obstacles de votre
base et les décrire en termes d’attributs.
Question 1 : modélisation En utilisant le formalisme de votre choix (UML, HBDS, ou autre), proposez un schéma des données
géographiques nécessaires à l’application exposée ci-dessus.
Vous indiquerez les principales classes d’objets et relations qui existent entre elles ainsi que leur cardinalité,
les principaux attributs et la nature géométrique des objets (ponctuelle, linéaire ou surfacique). Vous
préciserez si besoin les hypothèses que vous prenez sur la structure des données.
Question 2 : production E-TOD est composée de données d’obstacles et de terrain.
a) Quels sont les modes d’acquisition qui vous semblent les plus pertinents par type d’objet?
b) Est-il nécessaire de faire une acquisition complète ou peut-on exploiter des données déjà produites?
Développez une argumentation avantages/inconvénients de chaque démarche.
c) Le mode d’acquisition peut-il être le même pour l’ensemble des 4 zones?
Question 3 : exploitation En vous appuyant sur la structure des données proposée à la question 1, veuillez détailler les requêtes
permettant de répondre aux questions suivantes (les requêtes pourront être décrites soit littéralement soit à
l’aide d’un langage de requête de votre choix, à votre convenance) :
a) Quels sont les obstacles présents sur la zone 2a de l’aéroport de Saint-Denis de la Réunion ?
b) Qui a produit les données obstacles de l’aéroport de Bordeaux ?
c) Quels sont les obstacles surfaciques situés à moins de 500 m de la piste d’atterrissage de l’aéroport de
Chambéry? La piste d’atterrissage est fournie sous forme d’un fichier shape contenant un surfacique
décrivant la piste.
d) Quel est l’obstacle le plus haut à proximité de l’aéroport de Nantes?
e) Quelle surface du terrain situé sur la zone 2d de l’aérodrome d’Ajaccio dépasse 300 m ?
Question 4 : diffusion La prévention des accidents aéronautiques et de leurs impacts est une problématique touchant les
différents échelons de l’Etat et des collectivités. La prise de conscience des risques par les urbanistes, les
aménageurs et les autorités accordant les droits à construire est un objectif que se sont donné les
législateurs internationaux.
La base de données e-TOD est un des outils intéressants pour répondre à cette problématique.
Quels vecteurs de communication et quels supports vous semblent opportuns à mettre en œuvre pour
porter ces informations à connaissance ?
Veuillez proposer des solutions techniques permettant de répondre à ce besoin. Vous détaillerez
notamment les moyens matériels et humains à mettre en œuvre.
Question 5 : perspectives Pour fin 2016, dans le cadre de la mise en œuvre de mesures de sécurité internationale, l’OACI demande à
chaque état de proposer une cartographie des aérodromes.
Parmi les paramètres à représenter, l’OACI impose une cartographie des risques qui permette d’évaluer les
conséquences potentielles négatives sur la santé humaine, l’environnement et l’activité économique.
Ces informations doivent être exprimées au moyen des paramètres suivants:
- Le nombre indicatif d’habitants potentiellement touchés;
- Les types d’activités économiques dans la zone potentiellement touchés;
- Les installations qui sont susceptibles de provoquer une pollution industrielle en cas d’accident
- Les autres informations que l’État membre juge utiles
a) Quelles sont d’après vous les données utiles pour répondre aux exigences de la directive qui pourraient
venir compléter les données e-TOD ?
b) Ces données sont-elles faciles à obtenir et comment pourrait-t-on les représenter sur ces cartes
d’enjeux ?