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VigiExpo, coupler des mesures smartphone avec de la modélisation

VigiExpo est un projet financé par l’ANSES dans le cadre du Programme national de recherche Environnement-Santé Travail

Réalisé en collaboration par le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB), le laboratoire XLIM (CNRS UMR 72522) et Geomod.

L’objectif du projet VigiExpo est le développement d’un outil de monitoring de l’exposition des populations aux champs électromagnétiques radiofréquences issus des antennes des réseaux de téléphonie mobile. Il s’agit d’estimer les niveaux d’exposition en tout point d’une zone géographique donnée.

La modélisation numérique des niveaux d’exposition permet une analyse de l’exposition à grande échelle et en tout lieu, ce qui est complémentaire des campagnes de mesures in situ qui sont toujours localisées temporellement et spatialement.

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L’une des difficultés majeures pour la production de cartes d’exposition est l’accès aux caractéristiques précises des émetteurs et antennes des stations de base : position, puissance émise, diagramme de rayonnement. Des informations sont accessibles dans le domaine public, notamment sur le site internet et la base de données https://www.cartoradio.fr, géré par l’agence nationale des fréquences. Ces informations sont très partielles et l’ensemble des paramètres nécessaires à une modélisation numérique ne sont pas présents dans les données disponibles.

Il s’agit dans le projet VigiExpo d’enrichir les données accessibles sur les caractéristiques des émetteurs, avec des informations géoréférencées de niveaux de puissance reçue par un ou plusieurs Smartphones dédiés. L’utilisation simultanée et complémentaire des données issues des Smartphones et d’un outil de modélisation numérique permet par optimisation et traitement statistique de remonter aux caractéristiques réelles et complètes des antennes, et de fournir une cartographie dynamique de l’exposition des personnes dans une zone géographique donnée.

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Parcours simultané avec deux Smartphones différents – comparaison des données GPS (à gauche) et niveau de puissance reçue d’un émetteur UMTS (à droite). Visualisation dans Google Earth.

Principe

Le principe de l’outil de monitoring du projet VigiExpo développé repose sur une application Android développée par le CSTB (VigiPhone), associée au logiciel de modélisation numérique de la propagation des champs électromagnétiques (MithraREM) et à un algorithme d’optimisation pour remonter aux caractéristiques précises des émetteurs. L’application VigiPhone collecte des relevés de niveaux de puissance reçue géoréférencées sur un Smartphone. Par la mise en réseau de ces données et l’algorithme d’optimisation adapté il est possible d’enrichir la modélisation numérique et ainsi de construire des cartographies dynamiques de l’exposition des personnes à l’échelle d’un quartier ou d’une ville.

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Modèle numérique dans MithraREM (à gauche) – application VigiPhone (à droite)

Un algorithme de type génétique a été développé afin d’identifier les paramètres caractéristiques des émetteurs, avec comme objectif que les niveaux de champ électrique modélisés en tout point à partir des émetteurs soient le plus cohérents possible avec les informations géoréférencées collectées au niveau des Smartphones. Nous utilisons conjointement des indicateurs de liaison (de type corrélation de Pearson, Spearman) et des indicateurs d’erreur, afin de trouver l’extremum (minimum/maximum) global dans un large espace de solutions exploré par l’algorithme (bases de données de diagrammes d’antenne, tilts, positions, puissances émises). Les fonctions de mutation et de croisement spécifiques à cet algorithme ont été conçues et validées de manière à assurer une bonne reproductibilité des résultats (convergence systématique vers les paramètres réels et une solution physique).

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Positions obtenues par optimisation à gauche, comparaison mesure/simulation à droite