Sommaire: Estimation d’incertitudes pour la propagation acoustique en milieu extérieur

Liste des figures
Liste des tableaux
Notations
Introduction generale
1 Propagation acoustique en milieu exterieur : incertitude et variabilite
1 Physique du systeme etudie
1.1 Introduction
1.2 Caracterisation de la source sonore.
1.3 Caracterisation du milieu de propagation
1.4 Bilan
2 Modelisation du systeme
2.1 Introduction
2.2 Incertitude de modele
2.3 Modeles utilises en propagation acoustique en milieu ouvert
2.4 Bilan
3 Grandeurs d’interet
3.1 Introduction
3.2 Variabilite temporelle des niveaux sonores { De la turbulence au long terme
3.3 Variabilite spatiale des niveaux sonores – De l’echelle locale a l’echelle regionale
3.4 Incertitude sur les niveaux sonores
3.5 Bilan
4 Conclusion du chapitre
2 Processus de quantification d’incertitudes : methodologie
1 Specification du systeme
1.1 Introduction
1.2 Donnees mesurees
1.3 Choix du modele
1.4 Bilan
2 Definition des observables
2.1 Observables physiques
2.2 Observables denies par des outils statistiques
3 Calibration du systeme
3.1 Introduction
3.2 Approches statistiques
3.3 Denition du modele statistique de Calibration sous Incertitude
3.4 Bilan
4 Validation du systeme
4.1 Identiabilite des parametres du modele
4.2 Criteres statistiques
4.3 Verication des hypotheses initiales
4.4 Bilan
5 Prevision
5.1 Variance d’estimation
5.2 Incertitude globale
6 Conclusion du chapitre
3 Estimation d’incertitudes associees aux caracteristiques acoustiques de sol
1 Specification du systeme
1.1 Donnees observees : mesures d’impedance de sol de la campagne experimentale de Lannemezan 2005
1.2 Choix du modele
2 Definition des observables
2.1 Approche \physique »
2.2 Approche \statistique » basee sur la methode d’Analyse en Composantes Princi-pales fonctionnelles
2.3 Comparaison des methodes de denition des observables
2.4 Bilan
3 Calibration des modeles d’impedance de sol
3.1 Denition de la fonction cout
3.2 Calibration avec le modele de Delany et Bazley
3.3 Calibration avec le modele de Zwikker et Kosten
4 Validation et choix du modele statistique optimal
4.1 Observables physiques
4.2 Observables denies par ACPf
4.3 Bilan
5 Conclusion du chapitre
4 Estimation d’incertitude en presence d’effets microm et eorologiques
1 Specification du systeme
1.1 Donnees observees
1.2 Choix du modele
1.3 Bilan
2 Definition des observables
3 Calibration du systeme
3.1 Denition du modele statistique de calibration
3.2 Estimation des parametres incertains
4 Validation du systeme
5 Prevision
5.1 Variance d’estimation des parametres
5.2 Incertitude globale
5.3 Bilan
6 Conclusion du chapitre
5 Discussion sur les incertitudes experimentales et les modeles de propagation
1 Introduction
2 Limitations experimentales
2.1 Caracterisation de la source
2.2 Caracterisation du milieu de propagation
2.3 Validation de la base de donnees
2.4 Exemples de resultats
3 Limites de modelisation
4 Conclusion et perspectives
Conclusion et perspectives
Bibliographie
A Presentation des bases de donnees experimentales a disposition
1 Station de Long Terme de Saint Berthevin (53)
1.1 Cadre et objectifs
1.2 Dispositif experimental
1.3 Exploitation
2 Campagne experimentale de Lannemezan 2005 (65)
2.1 Cadre et objectifs
2.2 Dispositif experimental
2.3 Exploitation
3 Campagne microm et eorologique du LCPC Nantes 2007
3.1 Cadre et objectifs
3.2 Dispositif experimental
3.3 Exploitation
Annexes 
B Notions de geostatistiques 
1 Variogramme
2 Krigeage
C Analyse en Composantes Principales fonctionnelles
D Identifiabilite
1 Generalites
2 Quelques exemples
2.1 Cas lineaire
2.2 Prise en compte de biais
2.3 Prise en compte des variances de residus
2.4 Prise en compte de deux parametres physiques a estimer, de biais et de variances de residus
2.5 Prise en compte de l’intercorrelation entre les observables
E Propagation d’incertitudes liees aux parametres microm et eorologiques

Extrait du mémoire Estimation d’incertitudes pour la propagation acoustique en milieu extérieur

1 Propagation acoustique en milieuexterieur : incertitude et variabilite
1 Physique du systeme etudie
1.1 Introduction
Dans une demarche statistique, on s’interesse d’abord aux parametres disponibles permettant de caracteriser le processus etudie. Ces parametres peuvent etre mesures, estimes a partir d’autres parametres eux memes mesures ou estimes, imposes de maniere arbitraire a partir d’hypotheses ou issus de la litterature. On considere certains parametres comme xes et connus et d’autres parametres comme incertains du fait de leur variabilite et de leur incertitude. Dans le cadre de la propagation acoustique en milieu exterieur, ces parametres d’entree permettent de caracteriser la source sonore ainsi que le milieu de propagation.
1.2 Caracterisation de la source sonore
La demarche proposee par la suite ne depend pas du type de source de bruit. Il est cependant interessant de garder a l’esprit que l’incertitude peut varier selon que la source soit liee au trac routier, ferroviaire, aerien ou a une activite industrielle. Ces sources dierent entre elles par leur spectre, par leur geometrie, par leur localisation ou evolution spatio-temporelle. Il est donc essentiel de bien connatre les caracteristiques de la source sonore etudiee. A titre d’illustration, seules les problematiques routieres et industrielles seront abordees dans ce qui suit.
1.2.1 Sources de bruit routier
Le niveau de bruit emis par chaque vehicule depend de son fonctionnement et de son environnement.
L’emission sonore globale d’un vehicule est donc sensible a un ensemble de parametres qui represente la liste des variables a estimer pour determiner l’emission de bruit [30,80,112].
1.2.1.1 Cas d’un vehicule isole
Les parametres caracterisant l’emission acoustique d’un vehicule individuel peuvent etre regroupes en trois grandes familles :
– les parametres cinematiques : il s’agit classiquement de la vitesse et de l’acceleration. La vitesse est un parametre primordial pour determiner le bruit emis par un vehicule. Elle peut etre utilisee comme unique variable descriptive lorsque le bruit de contact pneumatique-chaussee devient predominant (pour des vitesses superieures a 50 km/h). Cette source peut etre modelisee par une source ponctuelle mobile avec une hauteur de source equivalente de quelques centimetres seulement ;
– les parametres mecaniques qui decrivent le fonctionnement du moteur ;
– les parametres du vehicule et de l’infrastructure donnant une indication sur l’environnement dans lequel evolue le vehicule (type de revetement, de vehicule, de pneumatique, etc.). Dans les modeles de sources, les parametres de l’infrastructure sont des parametres descriptifs qui interviennent comme des correctifs par rapport a un environnement standard. Leur in uence sur le bruit emis est constante quelque soit l’etat cinematique et mecanique des vehicules.
1.2.1.2 Cas d’un ux de trac
Dans le cas d’une circulation importante, il est impossible de connatre le comportement de chaque vehicule individuellement. Le comportement du ux peut etre approche grace a des variables plus globales telles que le debit (nombre de vehicules qui passent en un point par unite de temps) ou la densite (nombre de vehicules par unite de longueur a un instant donne). La vitesse, l’acceleration et le rapport de bote de vitesse peuvent etre denis constant pour des portions de voies homogenes et appliques pour chaque type de vehicule de cette section. Il est bien entendu necessaire de prendre en compte la silhouette des vehicules : vehicule leger, poids lourd, deux roues, etc. Considerer la vitesse, l’acceleration et le rapport de bote de vitesse constants n’est justie que si le comportement global du trac est stationnaire et si la dispersion des comportements individuels des vehicules n’est pas trop importante.
Si chaque vehicule peut etre considere comme une source ponctuelle mobile, a proximite de la route seul le vehicule le plus proche inue sur le niveau sonore. A une distance plus importante (au minimum a une demi-distance separant les sources ponctuelles), les sources dites secondaires ne sont plus negligeables. Le bruit est alors constitue de la somme des contributions des sources individuelles en mouvement, ce qui peut etre assimile a une source lineique. La caracterisation experimentale d’une telle source lineique peut etre complexe du fait des contributions dierentes selon la ligne de vue consideree.
Certains parametres tels que la vitesse, le pourcentage de vehicules legers et de poids lourds, le revetement (etat de veillissement de la chaussee) n’etant pas encore bien matrises, des incertitudes peuvent etre engendrees sur la caracterisation de la source. Par exemple, dans le cas d’un meme revetement routier, au passage d’un vehicule a une vitesse donnee (90 km/h), le niveau sonore peut varier de 2 dB.

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