Master Pro STEP STAGE PROFESSIONNEL - Université de Mons

18 CHAPITRE 2. LE RÉSEAU SISMOLOGIQUE LARGE BANDE
productrices de fluide géothermique, il faut un moyen pour les détecter.
La surveillance sismologique de la planète génère une quantité croissante d’informations
que les opérateurs doivent analyser quasi en temps réel. Pour permettre l’optimisation
de leur travail (détection et analyse des évènements sismiques), des chercheurs
s’intéressent au problème de la détection automatique des évènements. De la
même manière, les données issues du réseau de Bouillante sont stockées sur 103 DVD
couvrant la période d’août 2004 à avril 2008, ce qui représente environ 300 Go de données
réparties dans 38792 fichiers. Elles nécessitent donc une détection automatique
des évènements pour réaliser l’analyse à un coût raisonnable en temps et en argent.
Plusieurs types d’algorithme de détection ont été créés [Gaillot, 2000; Cuénot, 2003].
Tous se basent sur les caractéristiques communes aux arrivées sismiques : en un laps de
temps très court, l’amplitude du signal augmente brusquement et les fréquences principales
du signal deviennent celles du séisme. Selon leur utilisation, les algorithmes
sont plus ou moins précis et détectent plus ou moins de « faux » évènements.
Les algorithmes d’analyse de l’énergie du signal de type STA/LTA (analyse temporelle)
sont utilisés pour caractériser l’évolution du rapport signal sur bruit (SB) à
travers la genèse d’une fonction d’analyse issue du signal et dont la variation est examinée
[Cuénot, 2003]. Lors d’une arrivée sismique, l’augmentation brusque de la valeur
du signal entraîne une variation du rapport signal sur bruit (SB). Cette variation
peut être mesurée en calculant le rapport entre la moyenne à court terme de l’enveloppe
(STA), assimilée au signal local, et la moyenne à long terme (LTA), assimilée au
bruit global. Lorsque la valeur du rapport STA sur LTA (qui représente SB) dépasse un
seuil 1 , il y a détection.
La fonction d’analyse se présente ainsi :
e = √ s 2 + ¯s 2 .
e représente l’enveloppe analytique de l’énergie du signal, s le signal et ¯s sa transformée
de Hilbert. L’enveloppe est calculée pour chaque échantillon i [Earle and Shearer,
1994]. La figure 2.5 schématise le fonctionnement de l’algorithme.
L’algorithme STA/LTA utilisé nécessite la connaissance de trois paramètres : la longueur
de la fenêtre de calcul de STA, la longueur de la fenêtre de calcul de LTA et le
seuil. Ces trois informations sont dépendantes du type d’évènement que l’on veut détecter.
La longueur de la fenêtre de STA doit être suffisamment courte mais pas trop
afin d’obtenir une bonne résolution sur l’arrivée sismique en évitant la prise en compte
de toutes les petites fluctuations du signal. De la même manière, une longueur de la
fenêtre de LTA trop importante entraîne la prise en compte des arrivées sismiques dans
le bruit global tandis que trop courte, la valeur moyenne du bruit global sera trop importante
et le rapport STA/LTA sera faussé.
Seismotool utilise les valeurs suivantes, communément employées pour la recherche
d’évènements locaux à régionaux [Earle and Shearer, 1994] : la longueur de la fenêtre
de calcul de STA vaut 0,5 s, celle de LTA 10 s et le seuil est de 2. Ces valeurs permettent
la détection du maximum d’évènements au risque de détecter un certain nombre de
faux.
1 Le seuil est fixé en fonction de l’amplitude des évènements que l’on veut détecter.