HAL-Ecole des Ponts ParisTech
Not a member yet
42743 research outputs found
Sort by
Systèmes agri-alimentaires circulaires : valoriser les excrétats humains séparés à la source pour assurer la sécurité alimentaire et en eau sur les territoires
No full textInternational audienc
Les surfaces de Voss : un espace de conception pour les gridshells géodésiques
No full textCurved structures and envelopes offer significant mechanical advantages and aesthetic qualities. Indeed, curvature provides a stiffness that makes it possible to achieve large spans without intermediate support, and thus to cover large spaces with apparent lightness. Moreover, the use of curved geometries can also be a means for materialising architectural intents. However, the design of these structures is often challenging, and can lead to complex, inefficient layouts comprising expensive, custom-made elements. To avoid this pitfall, practical considerations need to be taken into account as early as possible in the project. To this end, Architectural Geometry uses Discrete Differential Geometry to integrate constructive issues at the design stage. Constructive properties that simplify the fabrication and assembly of the structure are reformulated as geometric constraints on the mesh. This approach has proved highly successful, and has allowed the identification of interesting families of surfaces, which ensure the implementation of rational constructive systems.In this context, this thesis will focus on a particular family of surfaces, called Voss surfaces. They are the support of geodesic gridshells covered by planar panels, and can therefore be constructed from initially straight laths, tangent at the intersections. In order to improve the understanding of this family, an extensive geometric study is carried out. The properties identified will then enable the formulation of dedicated generation methods. A first method uses the Gauss map of these surfaces to calculate a linear space composed solely of Voss surfaces. In this space, the resulting shapes can be added to blend their appearances. A more direct approach uses appropriate spatial curves to generate a compatible Voss surface. On the other hand, the geometric properties will also provide design tools for altering the geometry of surfaces while retaining their good characteristics.To illustrate the richness of Voss surfaces and the research conducted, a full-scale pavilion based on this family is designed. Reflections on structural systems lead to the implementation of a geo-desic gridshell whose planar panels use a surface property that enables partial flat assembly for deployment in the manner of a kiri-gami, hence its name, Geogami. The material requirements related to the shaping of beams in the geodesic gridshell then led to the use of abutted reclaimed skis, similar to composite laths but with a lower environmental impact. To validate their mechanical capacities, the skis were tested. From a technological point of view, while the connections associated with the gridshell are simple due to the tangency of the elements, particular attention is paid to the connection between panels. It must allow large rotations for the deployment of the panel strips. Its choice will be guided by the construction of prototypes at several scales. Finally, a structural simulation will confirm the various design choices and validate the structure against Eurocodes. After assembly, the pavilion's geometry is measured under several loads to ensure consistency between reality and the numerical models. The Geogami pavilion demonstrates the relevance of Voss surfaces for the design of lightweight curved structuresLes structures et enveloppes courbes présentent des intérêts mécaniques et des qualités esthétiques majeures. En effet, la courbure apporte une raideur qui permet d’atteindre de grandes portées sans appui intermédiaire, et donc de couvrir de grands espaces avec une légèreté apparente. De plus, l’utilisation de géométries courbes peut aussi être un moyen de matérialiser les intentions architecturales. Cependant, la conception de ces structures s’avère souvent délicate, et peut conduire à des agencements complexes peu efficaces, composés d’éléments couteux faits sur-mesure. Afin d’éviter cet écueil, il est donc nécessaire de prendre en compte les considérations pratiques au plus tôt dans le projet. Dans cette optique, la Géométrie Architecturale utilise la Géométrie Différentielle Discrète pour intégrer les questions constructives au moment du dessin de la forme. Pour cela, les propriétés constructives simplifiant la fabrication et l’assemblage de la structure sont ainsi reformulées en contraintes géométriques sur les maillages. Cette approche s’est révélée très fructueuse et a facilité l’identification de familles de surfaces intéressantes, assurant l’implémentation de systèmes constructifs rationnels. Dans ce contexte, cette thèse va s’intéresser à une famille de surface particulière, appelée les surfaces de Voss. Elles sont le support de gridshells géodésiques couverts par des panneaux plans, et peuvent donc être construites à partir de lattes initialement droites, tangentes aux intersections. Afin de mieux comprendre cette famille, une étude géométrique approfondie est menée. Les propriétés recensées vont alors permettre la formulation de méthodes de génération dédiées. Une première méthode s’appuie sur l’image de Gauss de ces surfaces pour calculer un espace linéaire composé uniquement de surfaces de Voss. Dans cet espace, les formes obtenues peuvent être ajoutées afin de fusionner leurs apparences. Une approche plus directe consiste à utiliser des courbes spatiales appropriées pour générer une surface de Voss compatible. D’autre part, les propriétés géométriques vont aussi fournir des outils de conception permettant d’altérer la géométrie des surfaces en conservant leurs bonnes caractéristiques. Afin d’illustrer la richesse des surfaces de Voss et les recherches menées, un pavillon à taille réelle s’appuyant sur cette famille est conçu. Les réflexions sur les systèmes structurels conduisent à l’implémentation d’un gridshell géo-désique dont les panneaux plans utilisent une propriété des surfaces permettant un assemblage à plat partiel pour une mise en place par déploiement à la façon d’un kiri-gami, d’où son nom, Geogami. Les exigences matérielles liées à la mise en forme des poutres dans le gridshell géodésique amènent ensuite à utiliser des skis usagés aboutés, assimilables à des lattes de composite mais avec un impact environnemental moindre. Pour valider leurs capacités mécaniques, les skis ont été testés. D’un point de vue technologique, si les assemblages liés aux gridshells sont simples dues à la tangence des éléments, une attention particulière est portée à la connexion entre panneaux. Elle doit autoriser un grand débattement pour le déploiement des bandes de panneaux. Son choix sera guidé par la construction de prototypes à plusieurs échelles. Enfin, une simulation de la structure va permettre de confirmer les différents choix de conception et de valider la structure aux Eurocodes. Après assemblage, la géométrie du pavillon est mesurée sous plusieurs chargements afin d’assurer la cohérence entre la réalité et les modèles numériques. Le pavillon Geogami montre ainsi la pertinence des surfaces de Voss pour la conception de structures courbes légère
Méthodes hybrides d'ordre élevé pour la simulation numérique de la propagation d'ondes élasto-acoustiques
No full textThe objective of this thesis is to develop approximation methods for the simulation of elasto-acoustic wave propagation. The spatial discretization of these equations relies on Hybrid High-Order (HHO) methods, which offer several advantageous properties, such as the ability to handle general meshes, computational efficiency, and high accuracy. An energy-norm error estimate is derived in the semi-discrete (space-only) setting. Time discretization is based on Runge–Kutta schemes. Particular attention is given to the stability of explicit schemes and to the efficiency of both explicit and implicit approaches. Numerical results are presented, culminating in a geophysical application involving a complex geometry and strong heterogeneities. A second important aspect explored in this thesis concerns the use of so-called emph{unfitted} meshes for heterogeneous elliptic problems with curved interfaces. These meshes do not conform to the physical interfaces, leading to mesh cells that may be intersected by them. This approach further simplifies the mesh design phase. In this context, a method based on polynomial extension is introduced and analyzed in order to handle ill-cut cells. This approach is less intrusive than the more classical one based on the agglomeration of ill-cut cells.L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes d'approximation pour la simulation de la propagation d'ondes élasto-acoustiques. La discrétisation spatiale de ces équations repose sur des méthodes hybrides d'ordre élevé (HHO), qui présentent plusieurs propriétés favorables telles que l'utilisation de maillages généraux, une efficacité computationelle et une grande précision. Une estimation d'erreur en norme d'énergie dans le cas semi-discret en espace est obtenue. La discrétisation en temps s'appuie sur des schémas de Runge–Kutta. Une attention particulière est portée à la stabilité des schémas explicites, et l'efficacité des approches implicites comme explicites. Des résultats numériques sont présentés allant jusqu'à une application géophysique impliquant une géométrie complexe et de fortes hétérogénéités. Un deuxième aspect important exploré dans cette thèse concerne l'utilisation de maillages dits og unfitted fg{} pour des problèmes elliptiques hétérogènes comportant des interfaces courbes. Ces maillages ne suivent pas les interfaces physiques, ce qui conduit à des cellules pouvant être coupées par celles-ci. Cette approche permet de simplifier davantage la phase de conception du maillage. Dans ce contexte, une méthode basée sur une extension polynomiale est introduite et analysée afin de traiter les mauvaises coupes. Cette approche est moins intrusive que celle, plus classique, basée sur une agglomération des cellules mal coupées
Time series of the summertime atmospheric water vapour isotopic composition at Concordia station, East Antarctica
No full textInternational audienceMeasurements of stable water isotopes in the atmospheric water vapour can be used to better understand the physical processes of the atmospheric water cycle. In polar regions, the atmospheric water vapour isotopic composition is a key parameter to understand the link between the precipitation and snow isotopic compositions and interpret isotope climate records from ice cores. In this study we present a novel 2.5-month accurate record of the atmospheric water vapour isotopic composition during the austral summer 2023–2024 (6 December 2023 to 14 February 2024) at Concordia Station (East Antarctica), from two laser spectrometers based on different measurement techniques, which are independently calibrated and both optimised to measure in low humidity environments. We show that both instruments accurately measure the summertime diurnal variability in the water vapour δ18O, δD, and d-excess, when the water vapour mixing ratio is consistently higher than 200 ppmv. We compare these measurements to outputs of the isotope-enabled atmospheric general circulation model LMDZ6-iso and show that the model exhibits biases in both the mean water vapour isotopic composition and the amplitude of the diurnal cycle, consistent with previous studies. Hence, this study provides a novel dataset of the atmospheric water vapour isotopic composition on the Antarctic Plateau, which can be used to evaluate isotope-enabled atmospheric general circulation models. The dataset is available on the public repository PANGAEA (https://doi.org/10.1594/PANGAEA.974597, Landais et al., 2024b)
One-dimensional numerical modelling of long-term thermo-mechanical behaviour of energy pile in clay
No full textInternational audienceOne-dimensional numerical modelling of long-term thermo-mechanical behaviour of energy pile in cla
Une étude de la longue durée en urbanisme par les infrastructures de stockage à très long terme
No full textCe document de travail constitue d’abord un premier état de la littérature ayant traité de la longue durée en urbanisme. Il a pour vocation à alimenter une réflexion sur les infrastructures de stockage à très long terme dans leur dimension urbanistique, à savoir la gouvernance et l’aménagement des territoires visant à les accueillir. Il porte également sur les transformations territoriales de ces infrastructures de stockage lorsqu’elles intègrent la longue durée. Ce cadre permet de développer une analyse et une synthèse comparative des trois terrains principaux étudiés (les piscines nucléaires de La Hague, la conservation des œuvres muséales au Mucem à Marseille et le projet de faisabilité de séquestration de CO2 à Fos-sur-Mer) et de cinq terrains complémentaires (les archives départementales des Bouches-du-Rhône, le jardin botanique de Genève, ARCAD à Montpellier, les réserves des musées des Arts et métiers à Paris et les réserves des musées de la ville de Strasbourg). Ce rapport vise enfin à mettre en lumière des tendances transversales et les questions émergentes sur la longue durée en urbanisme. Ce rapport s'inscrit dans une recherche menée dans le cadre du projet LESLIE qui questionne la mise en place d’infrastructures de stockage à très long terme intégrant des entités matérielles et virtuelles en contexte d’économie mondialisée, laquelle suppose la circulation rapide des biens, des services et des informations
Gendered Teacher Feedback, Students' Math Performance and Enrollment Outcomes: A Text Mining Approach
No full textThis paper examines how students’ gender shapes teachers’ feedback and its effects on performance and enrollment. Analyzing written feedback from math teachers to over600,000 French high school students across five years, we find teachers praise girls for effort and positive behavior, while similarly-performing boys are more often criticized forbehavior and praised for intellectual ability. Leveraging quasi-random teacher assignment, we estimate that gendered feedback slightly improves math performance, particularly for girls, especially when effort is emphasized. However, such feedback has no measurable impact on students’ higher education enrollment in the following year
Limites théoriques de l'estimation bayésienne de matrices non symétriques de petit rang en grande dimension : le cas de lois a priori uniformes sur le Grassmannien
No full textInternational audienceThe theoretical limits of the Bayesian estimation of a low rank matrix are evaluated in the high-dimensional regime when the column and row spaces of are uniformly distributed. For this, a variational problem is solved in closed form, from which the expression of the mean-square error of the optimal Bayesian estimator is deduced. It is also proved that an estimate based on a principal component analysis of the observation is asymptotically optimal.Les limites théoriques de l'estimation bayésienne d'une matrice de petit rang Yr sont évaluées dans le régime des grandes dimensions dans le cas où les espaces engendrés par les lignes et les colonnes de Yr sont tirés uniformément. Pour cela, un problème variationnel est résolu explicitement, et une expression de l'erreur quadratique moyenne de l'estimateur bayésien optimal de Yr en est déduite. Il est également établi qu'un estimateur basé sur une analyse en composantes principales de l'observation est asymptotiquement optimal
Explorer et Recréer la Réalité : Apprendre Automatiquement la Reconstruction 3D de la Capture des Images à la Construction de Répliques Photoréalistes
No full textThis thesis addresses two fundamental challenges in computer vision: Autonomous scene exploration and photorealistic 3D reconstruction. While recent advances in neural rendering have revolutionized the field of 3D reconstruction, existing methods face significant limitations. They typically require dense sets of carefully captured images, struggle with geometric ambiguities, and often produce representations that are difficult to edit or integrate into standard graphics pipelines. Additionally, the challenge of efficiently acquiring these input images remains largely unexplored, creating a barrier for non-expert users attempting to create high-quality 3D content.We present five complementary contributions. For autonomous exploration, we first introduce SCONE, a mathematical framework for surface coverage-based exploration using depth sensors. This supervised learning approach enables efficient exploration of large scenes with unrestricted camera motion, with better generalization to unseen environments than previous reinforcement learning methods.We then present MACARONS, which eliminates the need for depth sensors and explicit 3D ground truth by leveraging self-supervised learning from RGB images alone. This advancement enables online learning in large unknown environments, making autonomous exploration more practical and cost-effective. MACARONS learns to generate 3D reconstructions directly from RGB images and uses these reconstructions to supervise its coverage predictions, creating a self-improving system suitable for deployment in real-world scenarios.For 3D reconstruction, we propose SuGaR, combining an explicit surface representation with Gaussian splatting for fast, high-quality mesh reconstruction. SuGaR extracts explicit surface meshes from Gaussian representations and introduces a hybrid approach that binds Gaussians to these meshes. This representation achieves photorealistic rendering in under an hour while enabling fine-grained editing capabilities including surface sculpting, character animation, and scene compositing—features previously unavailable in radiance field models.We extend this with Gaussian Frosting, which improves material handling and rendering efficiency while maintaining SuGaR's interactive features. The method introduces a novel occlusion culling strategy and excels at reconstructing challenging materials like hair and grass. We developed a Blender add-on enabling artists to edit, sculpt, and animate reconstructions without programming expertise.Finally, MAtCha tackles sparse-view reconstruction, leveraging learned priors to enable high-quality mesh reconstruction from just 3-10 input images—a significant advancement over methods requiring hundreds of images. It produces sharp, detailed meshes of both foreground and background elements while maintaining high geometric quality throughout the scene.Together, these contributions advance both autonomous exploration and 3D reconstruction by providing more practical, efficient, and accessible solutions for real-world applications. Our work bridges the gap between neural rendering and traditional computer graphics while making high-quality 3D reconstruction more accessible to non-expert users. The developed methods have potential applications across various domains, from virtual reality and digital content creation to robotics and cultural heritage preservation.Cette thèse aborde deux défis fondamentaux en vision par ordinateur : D'une part, l'exploration autonome de scènes ; D'autre part, la reconstruction 3D photoréaliste. Bien que les récentes avancées en rendu graphique neuronal aient révolutionné le domaine de la reconstruction 3D, les méthodes existantes présentent des limitations importantes. Elles nécessitent généralement d'avoir à disposition une collection dense d'images soigneusement capturées, peinent face aux ambiguïtés géométriques et produisent souvent des représentations difficiles à éditer ou à intégrer dans les pipelines graphiques standards. De plus, acquérir efficacement ces images reste un défi largement inexploré, et constitue un obstacle pour des utilisateurs non experts souhaitant créer du contenu 3D de qualité.Nous présentons cinq contributions complémentaires qui abordent progressivement chacun de ces défis. Pour l'exploration autonome, nous introduisons d'abord SCONE, une nouvelle formulation mathématique fondée sur la maximisation de surface couverte par un capteur de profondeur. Cette approche d'apprentissage supervisé permet une exploration efficace de scènes arbitrairement grandes avec un mouvement de caméra libre, offrant une meilleure généralisation que les précédentes approches par renforcement.Notre seconde contribution, MACARONS, s'affranchit du besoin de capteurs de profondeur et de vérité terrain 3D explicite en s'appuyant sur un apprentissage auto-supervisé à partir d'images RGB uniquement. Cette avancée permet un apprentissage continu et "à la volée" dans de grands environnements, facilitant grandement l'exploration autonome de scènes variées. MACARONS apprend à générer des reconstructions 3D directement à partir d'images RGB et utilise ces reconstructions pour superviser ses prédictions de surface couverte, constituant ainsi un système adapté au déploiement dans des scénarios réels.Pour la reconstruction 3D, nous proposons SuGaR, une méthode qui combine une représentation explicite des surfaces avec Gaussian Splatting, permettant une reconstruction 3D rapide et de haute qualité. SuGaR extrait tout d'abord des maillages 3D explicites à partir de Gaussian Splatting puis introduit une représentation hybride qui lie les Gaussiennes aux maillages de surface et affine la structure par rendu différentiable. Cette approche atteint un rendu photoréaliste dans des temps d'optimisation remarquablement courts et offre des possibilités d'édition fine sans précédent, incluant la sculpture de surface, l'animation de personnages et la composition de scènes — des fonctionnalités auparavant indisponibles dans des modèles de champs de radiance.Nous poursuivons avec Gaussian Frosting, une représentation qui améliore la gestion des matériaux et l'efficacité du rendu tout en conservant les fonctionnalités interactives de SuGaR. Cette méthode excelle dans la reconstruction de matériaux complexes comme des cheveux ou des végétaux, traditionnellement difficiles à représenter. Nous avons également développé un add-on Blender permettant aux créateurs sans expertise en programmation d'éditer et d'animer leurs reconstructions.Enfin, MAtCha aborde la reconstruction à partir de vues éparses, permettant une reconstruction de haute qualité à partir de seulement 3 à 10 images – une avancée significative par rapport aux méthodes nécessitant des centaines d'images. MAtCha produit des maillages nets et détaillés, aussi bien pour les objets de premier plan que pour les éléments d'arrière-plan, tout en maintenant une haute qualité géométrique sur l'ensemble de la scène.Ensemble, ces contributions font progresser l'exploration autonome et la reconstruction 3D avec des solutions pratiques et accessibles. Notre travail contribue à combler le fossé entre nouvelles méthodes de rendu neuronal et infographie traditionnelle, avec des applications potentielles allant de la réalité virtuelle à la préservation du patrimoine culturel
Within-country inequality and the shaping of a just global climate policy
No full textInternational audienceClimate policy design must balance emissions mitigation with concerns for fairness, particularly as climate change disproportionately affects the poorest households within and across countries. Integrated Assessment Models used for global climate policy evaluation have so far typically not considered inequality effects within countries. To fill this gap, we develop a global Integrated Assessment Model representing national economies and subnational income, mitigation cost, and climate damage distribution and assess a range of climate policy schemes with varying levels of effort sharing across countries and households. The schemes are consistent with limiting temperature increases to 2 °C and account for the possibility to use carbon tax revenues to address distributional effects within and between countries. We find that carbon taxation with redistribution improves global welfare and reduces inequality, with the most substantial gains achieved under uniform taxation paired with global per capita transfers. A Loss and Damage mechanism offers significant welfare improvements in vulnerable countries while requiring only a modest share of global carbon revenues in the medium term. The poorest households within all countries may benefit from the transfer scheme, in particular when some redistribution is made at the country level. Our findings underscore the potential for climate policy to advance both environmental and social goals, provided revenue recycling mechanisms are effectively implemented. In particular, they demonstrate the feasibility of a welfare improving global climate policy involving limited international redistribution