Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation géomatique'

Le nombre de données géographiques disponibles augmente très rapidement à cause de la multiplication des sources de production et de distribution. Les logiciels dédiés à la gestion des données géographiques doivent donc manipuler de gros volumes de données, dont les structures et les représentations sont différentes. Ces logiciels doivent aussi garantir les mêmes fonctionnalités que les systèmes de gestion de bases de données : sûreté de fonctionnement et accès concurrents. Après avoir montré pourquoi les solutions existantes ne peuvent assurer l'ensemble de ces fonctionnalités, nous proposons d'abord un modèle conceptuel de données adapté aux données géographiques multi-sources. Ensuite nous proposons une architecture logicielle qui s'appuie sur un système de gestion de base de données orienté objet et qui conserve l'évolutivité et l'adaptabilité du modèle conceptuel. Cette architecture permet à la fois de garantir les fonctionnalités de base de données et de fournir des méthodes d'accès performantes. L'efficacité de cette architecture est obtenue grâce à l'intégration d'un index spatial au cœur du sgbdoo, au même niveau que les index standards. Nous étudions en détail le comportement d'un index spatial intègré, pour des requêtes de pointe et pour des requêtes de fenêtrage avec des fenêtres de taille variable. De plus, à travers la comparaison avec les comportements du même index spatial non intègré et d'un index standard du sgbdoo, nous mesurons précisément les gains de performance. Enfin nous décrivons les différentes stratégies possibles pour un interpréteur de requêtes comportant des critères thématiques et des critères spatiaux, afin d'utiliser au mieux les index spatiaux

Le présent mémoire retrace notre parcours géomatique de géographe de l'environnement, en le situant d'abord dans le champ scientifique avant de résumer les principales approches en modélisation et en simulation prospective applicables dans ce domaine. Sur ces bases, nous présentons le modèle géomatique de simulation prospective de l'occupation du sol que nous avons établi, avant de conclure en ouvrant des perspectives de recherches. Dans la première partie, le positionnement scientifique de la géomatique fait l'objet des 2 premiers chapitres qui analysent l'émergence de ce nouveau champ transdisciplinaire et ses relations avec la géographie. La seconde partie est consacrée à la modélisation et à la simulation prospective de dynamiques environnementales. Dans une dernière partie, plus brève, nous concluons ce mémoire en esquissant quelques perspectives. Perspectives de développement des recherches en matière de modélisation d'abord, mais aussi de thématiques environnementales que nous souhaitons approfondir. Enfin sont suggérées quelques pistes sur la valorisation de nos recherches et les nouveaux enjeux de la formation géomatique en géographie. Un second fascicule complète le premier et fait état, outre le curriculum vitae, de nos activités professionnelles et publications.

Pour modéliser tous les aspects des entités du monde géographique, il est nécessaire d'introduire un modèle de données permettant de gérer aussi bien des données spatio-temporelles que des données temporelles classiques. Certains phénomènes géographiques sont représentés par des données caractérisées par une variabilité complexe. En outre, la gamme de variabilité étudiée va des données géographiques statiques à celles hautement variables. La gestion de telles données soulève de nouveaux problèmes en bases de données. Ces problèmes sont, en particulier, le volume de données, le grand nombre d'états que les opérateurs de bases de données doivent manipuler, mais aussi le manque de versions qui entraîne des requêtes temporelles non déterministes. Pour cela, cette thèse propose une nouvelle approche pour représenter et manipuler ces données. De plus, le modèle proposé uniformise la modélisation d'entités à variabilité discrète avec celle d'entités à variabilité continue. Le modèle de représentation consiste à décrire comment une valeur évolue au cours du temps. D'un point de vue manipulation des données, cette représentation descriptive est transformée, dans le cas de données spatio-temporelles, en une représentation géométrique interne. Ainsi, les requêtes sur des données hautement variables sont résolues en utilisant les techniques algorithmiques géométriques sur la représentation géométrique. Dans le cas de données numériques, la représentation descriptive est transformée en une représentation polynomiale interne. Par conséquent, les requêtes sur de telles données sont résolues en utilisant les techniques algorithmiques numériques sur des polynômes. Le modèle de données proposé est intégré dans une algèbre d'objets complexes. Une nouvelle algèbre manipulant des objets spatio-temporels est ainsi définie. Cette thèse propose aussi un langage de requêtes, appelé 4dsql, s'appliquant sur des données spatio-temporelles, ainsi que des techniques d'implémentation pour la mise en oeuvre du modèle

La leishmaniose est endémique dans plus de 98 pays avec une prévalence totale de 12 millions de cas. L’incidence annuelle de la leishmaniose viscérale est estimée à 0,3 million de cas, tandis que la leishmaniose cutanée et muco-cutanée affecte un million de personnes par année. La leishmaniose cutanée est un sérieux problème de santé publique en Tunisie, avec des milliers de cas répertoriés chaque année. Depuis sa première émergence en 1982 à Kairouan, la maladie s’est propagée vers le centre et le sud du pays. Cependant, la surveillance de la maladie est limitée à la déclaration de nombre de cas par district et les études tentant d’élucider la dynamique spatio-temporelle de la maladie sont basées uniquement sur l’analyse de séries temporaires de l’incidence de la maladie. Dans le contexte méditerranéen, la distribution des phlébotomes, vecteurs de la leishmaniose, n’a cessé de changer. Durant la dernière décade, les vecteurs de la leishmaniose ont gagné des zones géographiques plus au nord. En effet, les phlébotomes jadis présents à des latitudes au-dessous de 45° N ont été répertoriés à des latitudes au-dessus de 50° N. Des études récentes ont montré la présence de phlébotomes dans diverses régions de l’Allemagne et de la Belgique. En Europe centrale, des cas autochtones de leishmaniose sont en train d’être enregistrés dans des régions traditionnellement considérées comme non endémiques. L’objectif de ce travail, dans un premier temps, est de i) prédire la répartition géographique de cas de leishmaniose cutanée et de son principal vecteur P. papatasi, en Tunisie. ii) déterminer l’importance des facteurs environnementaux qui influencent la distribution du vecteur et de la maladie en utilisant la modélisation de la niche écologique. Par la suite, nous avons essayé de i) prédire la distribution actuelle de six phlébotomes vecteurs de la leishmaniose dans le Bassin Méditerranéen. ii) estimer le changement de la distribution géographique de ces vecteurs sous différents scénarios de changement climatique. Pour prédire la distribution géographique de P. papatasi et des cas de maladies en Tunisie la modélisation de la niche écologique a été réalisée en utilisant le modèle MaxEnt. Nous avons collecté 24 variables environnementales décrivant la topographie, l’utilisation du sol, et le climat en tant que variables explicatives. Une étude sur le terrain a été réalisée afin de déterminer les points de présence de P. papatasi et des cas de leishmaniose cutanée servant de variables d’entrées au modèle. Le modèle MaxEnt a montré une bonne performance de prédiction de la répartition du vecteur et de cas de maladie avec une aire au-dessous de la courbe ROC (Receiver Operating Characteristic) supérieure à 0,95 et un coefficient Kappa maximal supérieur à 0,7. De plus, la population sous le risque de leishmaniose cutanée a été évaluée en se basant sur la densité de population par district et la répartition du vecteur de la maladie prédite par le modèle. Afin, d’étudier l’effet du changement climatique sur la réparation des différents vecteurs de la leishmaniose dans le bassin méditerranéen, des points de présence des différents vecteurs ont été collectés à partir de la littérature scientifique entre 2006 et 2012. De plus, une série de variables climatiques décrivant la température et la précipitation pour les années 2020, 2050 et 2080 sous deux différents scénarios de changement climatique ont été obtenues à partir de la base de données mondiale WorldClim. Un modèle consensus a été dérivé à partir de six modèles individuels en se basant sur trois approches de modélisation différentes (régression, apprentissage automatique et classification). La performance du modèle consensus a été généralement bonne pour les espèces analysées avec une spécificité allant de 81 % à 96,5 % est une sensibilité allant de 88 % à 100 %. L’étude a confirmé l’hypothèse de la large propagation géographique des vecteurs de la leishmaniose sous un scénario de changement climatique. Toutes les espèces étudiées sont supposées gagner des nouvelles zones géographiques actuellement non favorables à la survie du vecteur.
Abstract : Leishmaniasis is endemic in 98 countries with an estimated global prevalence of 12 million cases. The yearly incidence of visceral leishmaniasis is estimated to be 0.3 million cases, while cutaneous leishmaniasis affects approximately one million people each year. In Tunisia, cutaneous leishmaniasis is still a serious health problem with thousands of cases reported every year. Since its first emergence as an epidemic in Kairouan in 1982, the disease has spread in several parts of the country. Control of cutaneous leishmaniasis is mainly based on surveillance of incident cases and treatment and studies carried out to elucidate the spatio-temporal dynamics of the disease are based only on time series analysis of the incidence. The geographical distribution of sandflies during the last decades has shifted northward from latitudes below 45○N in south Europe to latitudes just above 50○N. Recent studies show that some phlebotomine sandflies were recorded in several parts of Germany and Belgium. In Central Europe, some autochthone leishmaniasis cases are being recorded in region traditionally regarded as leishmaniasis-free countries. The objective of this work, in a first step is to i) predict the geographical distribution of cutaneous leishmaniasis and P. papatasi the main vector of the disease in Tunisia. ii) Assess the importance of environmental factors influencing the vector and disease distribution using ecological niche modeling. In a second step we attempted to i) predict the actual distribution of six leishmaniasis vectors in the Mediterranean basin. ii) predict the change in the geographical distribution of these vectors under different climate change scenarios. The MaxEnt model was used to predict the distribution of P. papatasi and cutaneous leishmaniasis cases. 24 environmental variables describing topography, land use and climate were collected. A filed survey was conducted to collect P. papatasi and cutaneous leishmaniasis cases occurrence points. MaxEnt showed a good performance for the prediction of the vector and the disease cases with an area under the ROC curve higher than 0.95 and a maximal Kappa coefficient higher than 0.7. Furthermore, population under the risk of cutaneous leishmaniasis was assessed based on population density by district and vector distribution predicted by the model. To elucidate the effect of climate change on the distribution of various leishmaniasis vectors in the Mediterranean basin, occurrence points of the studied species were collected from scientific literature between 2006 and 2012. Moreover, series of climatic variable describing temperature and precipitation for 2020, 2050 and 2080 under two climate change scenarios were obtained from the global climate database WorldClim. A consensus model was derived from six individual model based on three modeling techniques (statistical regression, machine learning and classification). The consensus model presented a good performance with a specificity varying from 81% to 96.5% and a sensitivity varying from 88% to 100%. The study confirmed the hypothesis of large spread of leishmaniasis vectors under climate change scenario. All studied species are supposed to invade new areas, actually not favourable to the vectors survival.

Cette thèse s'est intéressée à l'intégration des Systèmes d'Information Géographique, dans les domaines de la formation en géosciences appliquées et sciences de l'environnement. L'étude de cette intégration et des difficultés qui l'accompagnent, s'est articulée autour de trois dimensions : 1. une dimension cognitive, pour explorer les approches et les méthodes qui permettent d'étudier la façon de raisonner d'utilisateurs expérimentés ou novices, face à la résolution de problèmes spatiaux avec les SIG ; 2. une dimension didactique pour, à partir des différences entre les raisonnements des experts et des novices, identifier et intégrer les démarches expertes utilisables dans les stratégies de résolution des apprenants ; 3. une dimension pédagogique, pour concevoir, en s'appuyant sur les acquis cognitifs et didactiques, des dispositifs de formation innovateurs, en adéquation avec les demandes du monde professionnel. Afin de limiter notre champ d'étude, il a été nécessaire d'effectuer une analyse des pratiques de cartographie et SIG dans les domaines des Géosciences et de l'Ingénierie de l'Environnement et effecteur des choix pertinentes dans une perspective pédagogique, professionnelle et sociétale. Nous nous sommes intéressés à une activité de cartographie particulière : la cartographie d'aptitude réalisée avec des méthodes d'analyses spatiales multicritères pour la localisation de site(s) apte(s) à répondre à une problématique environnementale. En effet, cette méthode implique, d'un point de vue pédagogique, une approche progressive et complète à l'usage des SIG. Elle a un caractère professionnalisant, car elle est d'usage dans les projets environnementaux et, enfin, elle appuie le débat sur les choix territoriaux qui impliquent des prises de décisions. C'est lors de la réalisation de cette activité de cartographie d'aptitude que différents types d'utilisateurs ont été observés : des experts et des étudiants issus de notre entourage académique et professionnel. Nous avons élaboré un protocole expérimental exploratoire qui a permis de recueillir des données écrites et orales. Les analyses des données issues de la phase expérimentale ont été guidées par les cadres qui relèvent des sciences cognitives : sur le plan théorique, pour la définition des mécanismes visuo-cognitifs impliqués dans les raisonnements, et sur le plan méthodologique pour l'approche qualitative et quantitative d'analyse de données verbales. En termes de résultats, des composants des processus de raisonnement qui interviennent dans la réalisation et perception de la carte d'aptitude, ont été identifiés. De plus, les différences d'occurrences d'actions, d'opérations et de concepts mobilisés par les experts et les novices dans le même contexte, ont pu être mesurées. La comparaison des différentes stratégies adoptées par les expertes et par les étudiants a permis ensuite de ré-penser les dispositifs de formation, avec des aides didactiques qui ciblent les lacunes des étudiants. Le vrai défi de cette thèse a été l'apport pluridisciplinaire à la cartographie et aux SIG dans les Sciences de l'Information Géographique. En apportant des connaissances de la psychologie cognitive, de la didactique des sciences et des sciences de l'éducation, cette thèse a contribué à une meilleure compréhension de certains processus de représentations et d'appropriation des SIG, lors de la production cartographique et de son interprétation. Cette compréhension peut contribuer à améliorer les représentations ou à en proposer de nouvelles, favorisant ainsi la construction de la connaissance spatiale.

L'objectif de ce mémoire est de dresser un panorama complet des problématiques qui se posent dans des domaines de la représentation, la modélisation et la manipulation de objets tridimensionnels à travers trois applications utilisant des objets géomatiques. Cette manipulation nécessite des raisonnements spatiaux qui sont dans la plupart des cas de nature géométrique et topologique tels que : - la création de nouveaux faits spatiaux a partir d'interpolation (cas des couches géologiques - la déduction de nouveaux faits spatiaux a partir d'informations incomplètes ou mal structurées. La diversité des problématiques de manipulations de connaissances spatiales met en relief la multiplicité des méthodes de raisonnements et la difficulté de les unifier dans un raisonnement type, qui serait susceptible de s'appliquer a tous les cas de figures. Dans la perspective de développement d'outils dédiés aux raisonnements spatiaux, les travaux de ce mémoire vont apporter une contribution dans les trois axes différents suivants : - maîtrise des moyens de représentations selon les types d'application ; - adaptation de la modélisation des objets spatiaux - manipulations et raisonnements dans des contestes différents. Cela nous amène à penser que la multiplicité des problèmes engendre la multiplicité des outils de raisonnements et l'objet de ce mémoire est à partir d'échantillons de problèmes dans des contextes de travaux aussi différents les uns des autres, de souligner les caractéristiques spécifiques à chaque modèle de raisonnements spatiaux
In this dissertation we present a large survey of problems concerning representation, modelling and manipulation of three dimensional objects. This work is described thanks to three applications using various geomatic objects. The manipulation activity is based on spatial reasoning which fs mainly geometric or topologic such as : - creation of new spatial. Facts thanks. To interpolation (as in our geological strata application), deduction of new -facts from either 6ncomplete or badly structured information. Spatial knowledge manipulation involves several problems. This in lights the multiple reasoning methods and shows how their unification in a Single reasoning model, which could be applied to several cases, is very difficult. As far as the development of spatial reasoning tolls is concerned, our work presents a contribution in the three following axes : control of the representation depending on the application types, - adaptation of the modelling of spatial objects, - manipulation and reasoning in different contexts. This has made us think that this dissertation we in light for each reasoning model, its specific characteristics, thanks to several problems which are taken from very different contexts

Les systèmes d’entrepôts de données et OLAP sont de solutions pour l’analyse décisionnelle. L’intégration des données spatiales dans l’ OLAP est un enjeu majeur. L’information géographique est très fréquemment présente dans les données, mais généralement sous-employée dans le processus décisionnel. Le couplage de systèmes OLAP et de Systèmes d’Informations Géographiques au sein de systèmes OLAP Spatial (SOLAP) est une voie prometteuse. La majorité des solutions SOLAP réduisent l’information géographique à la seule composante spatiale, limitant ainsi les capacités d’analyse du paradigme spatio-multidimensionnel. Nous proposons un modèle formel (GeoCube) et une algèbre associée, qui reformule les concepts du SOLAP afin d’introduire les aspects sémantiques et spatiaux de l’information géographique dans l’analyse multidimensionnelle. Cela se traduit par une modélisation des mesures sous forme d'objets géographiques, dans une vision complètement symétrique entre mesures et dimensions. Ainsi une mesure peut participer à une hiérarchie. Nous proposons une algèbre qui fournit les opérateurs de forage et de coupe, un opérateur qui permet d'intervertir mesure et dimension et des opérateurs de navigation au sein de la hiérarchie de mesures. Cette algèbre, grâce aux opérateurs qui modifient dynamiquement la structure de l’hypercube, permet de concilier analyse OLAP et analyse spatiale. Nous avons réalisé un prototype web conforme à GeoCube. Pour décrire nos solutions, nous utilisons des données environnementales de la lagune de Venise. Enfin, nous proposons un nouveau paradigme de visualisation et d’interaction pour l’analyse des mesures géographiques
Data warehouse and OLAP systems are decision-making solutions. Integration of spatial data into OLAP systems is an important challenge. Indeed, geographic information is always present implicitly or explicitly into data, but generally it is not well handled into the decisional process. Spatial OLAP (SOLAP) systems, which are the integration of OLAP and Geographic Information Systems (GIS), are a promising way. Most of SOLAP solution reduces geographic information to its spatial component, limiting the analysis capabilities of the spatio-multidimensional paradigm. We propose a formal model (GeoCube) and its associated algebra. GeoCube reformulates main SOLAP concepts in order to introduce semantic and spatial aspects of geographic information into the multidimensional analysis. We model measures and dimension members as geographic and/or complex objects. A measure can belong to one or more hierarchies. We propose an algebra which provides the drill and slice operators, an operator to invert measures and dimension, and two operators to navigate into the hierarchy of the measure. The algebra permits to introduce the spatial analysis methods into multidimensional analysis through some new operators which change dynamically the structure of the hypercube. We have realized a web prototype based on GeoCube. We describe our works using environmental data of Venice lagoon pollution. Finally, we propose a new visualization and interaction paradigm to analyze geographic measures

L’objectif général de cette thèse est de caractériser la dynamique des transferts des bactéries fécales à l’aide d’une modélisation spatio-temporelle, à l’échelle du bassin versant (BV) dans une région agricole et à l’échelle événementielle. Ce projet vise à mieux comprendre l'influence des processus hydrologiques, les facteurs environnementaux et temporels impliqués dans l’explication des épisodes de contamination microbienne des eaux récréatives. Premièrement, un modèle bayésien hiérarchique a été développé pour quantifier et cartographier les niveaux de probabilité des eaux à être contaminées par des effluents agricoles, sur la base des données spectrales et des variables géomorphologiques. Par cette méthode, nous avons pu calculer les relations pondérées entre les concentrations d’Escherichia coli et la distribution de l’ensemble des paramètres agro-pédo-climatiques qui régissent sa propagation. Les résultats ont montré que le modèle bayésien développé peut être utilisé en mode prédictif de la contamination microbienne des eaux récréatives. Ce modèle avec un taux de succès de 71 % a mis en évidence le rôle significatif joué par la pluie qui est la cause principale du transport des polluants. Deuxièmement, le modèle bayésien a fait l’objet d'une analyse de sensibilité liée aux paramètres spatiaux, en utilisant les indices de Sobol. Cette démarche a permis (i) la quantification des incertitudes sur les variables pédologiques, d’occupation du sol et de la distance et (2) la propagation de ces incertitudes dans le modèle probabiliste c'est-à-dire le calcul de l’erreur induite dans la sortie par les incertitudes des entrées spatiales. Enfin, une analyse de sensibilité des simulations aux différentes sources d’incertitude a été effectuée pour évaluer la contribution de chaque facteur sur l’incertitude globale en prenant en compte leurs interactions. Il apparaît que sur l’ensemble des scénarios, l’incertitude de la contamination microbienne dépend directement de la variabilité des sols argileux. Les indices de premier ordre de l’analyse de Sobol ont montré que parmi les facteurs les plus susceptibles d’influer la contamination microbienne, la superficie des zones agricoles est le premier facteur important dans l'évaluation du taux de coliformes. C’est donc sur ce paramètre que l’attention devra se porter dans le contexte de prévision d'une contamination microbienne. Ensuite, la deuxième variable la plus importante est la zone urbaine avec des parts de sensibilité d’environ 30 %. Par ailleurs, les estimations des indices totaux sont meilleures que celles des indices de premier ordre, ce qui signifie que l’impact des interactions paramétriques est nettement significatif pour la modélisation de la contamination microbienne Enfin, troisièmement, nous proposons de mettre en œuvre une modélisation de la variabilité temporelle de la contamination microbiologique du bassin versant du lac Massawippi, à partir du modèle AVSWAT. Il s'agit d'une modélisation couplant les composantes temporelles et spatiales qui caractérisent la dynamique des coliformes. La synthèse des principaux résultats démontrent que les concentrations de coliformes dans différents sous-bassins versants se révèlent influencées par l’intensité de pluie. La recherche a également permis de conclure que les meilleures performances en calage sont obtenues au niveau de l'optimisation multi-objective. Les résultats de ces travaux ouvrent des perspectives encourageantes sur le plan opérationnel en fournissant une compréhension globale de la dynamique de la contamination microbienne des eaux de surface.
Abstract : The aim of this study was to predict water faecal contamination from a bayesian probabilistic model, on a watershed scale in a farming area and on a factual scale. This project aims to better understand the influence of hydrological, environmental and temporal factors involved in the explanation of microbial contamination episodes of recreational waters. First, a bayesian probabilistic model: Weight of Evidence was developed to identify and map the probability of water levels to be contaminated by agricultural effluents, on the basis of spectrals data and geomorphologic variables. By this method, we were able to calculate weighted relationships between concentrations of Escherichia coli and distribution of key agronomic, pedologic and climatic parameters that influence the spread of these microorganisms. The results showed that the Bayesian model that was developed can be used as a prediction of microbial contamination of recreational waters. This model, with a success rate of 71%, highlighted the significant role played by the rain, which is the main cause of pollution transport. Secondly, the Bayesian probabilistic model has been the subject of a sensitivity analysis related to spatial parameters, using Sobol indications. This allowed (1) quantification of uncertainties on soil variables, land use and distance and (2) the spread of these uncertainties in the probabilistic model that is to say, the calculation of induced error in the output by the uncertainties of spatial inputs. Lastly, simulation sensitivity analysis to the various sources of uncertainty was performed to assess the contribution of each factor on the overall uncertainty taking into account their interactions. It appears that of all the scenarios, the uncertainty of the microbial contamination is directly dependent on the variability of clay soils. Sobol prime indications analysis showed that among the most likely to influence the microbial factors, the area of farmland is the first important factor in assessing the coliforms. Importance must be given on this parameter in the context of preparation for microbial contamination. Then, the second most important variable is the urban area with sensitivity shares of approximately 30%. Furthermore, estimates of the total indications are better than those of the first order, which means that the impact of parametric interaction is clearly significant for the modeling of microbial contamination. Thirdly, we propose to implement a temporal variability model of microbiological contamination on the watershed of Lake Massawippi, based on the AVSWAT model. This is a model that couples the temporal and spatial components that characterize the dynamics of coliforms. The synthesis of the main results shows that concentrations of Escherichia coli in different sub-watersheds are influenced by rain intensity. Research also concluded that best performance is obtained by multi-objective optimization. The results of these studies show the prospective of operationally providing a comprehensive understanding of the dynamics of microbial contamination of surface water.

Les profondes recompositions que connaît l'agriculture française induisent un réel saut paradigmique : l'agriculture ne repose plus uniquement sur l'optimisation d'une fonction de production, mais doit élaborer des compromis économiques, sociaux et environnementaux entre différents acteurs dans chaque cadre territorial. Deux référents conceptuels structurent notre démarche cherchant à mettre au point un itinéraire de recherche pour rendre compte de l'inscription territoriale des recompositions agricoles : dialectique forme/fonctionnement et articulation entre quatre pôles (matérialité, représentation, mobilisation d'acteurs, intervention publique). Une revue des concepts et outils à l'interface entre géographie et agronomie nous permet d'instrumenter nos grilles conceptuelles. Le terrain d'étude se situe dans les Monts d'Ardèche. La démarche procède par une analyse conduite à différents niveaux : dynamique des productions agricoles dans l'espace au niveau départemental ; mode d'appropriation sociale d'un espace, de ses ressources dans un Parc Naturel Régional ; liens entre usages de l'espace au niveau intercommunal ; dynamique de l'occupation du sol au niveau infra-communal ; liens entre trajectoires d'exploitations agricoles et dynamiques de leur territoire. L'analyse selon ces niveaux et ces thématiques enrichit la compréhension des recompositions agricoles. Un retour critique sur les concepts et outils utilisés permet d'en proposer des évolutions (en particulier formalisation de structures spatiales à l'amont de traitements sur photographies aériennes ou pour la modélisation et les simulations de dynamiques territoriales à l'aide de SMA). Des enseignements thématiques relatifs à l'inscription territoriale des recompositions agricoles sont tirés. Alors que des conditions de production particulières se définissent, des spécificités territoriales s'affirment. La diversité des dynamiques et des fonctions exercées par l'activité agricole s'exprime et est renforcée par les multiples usages de l'espace. Leurs modes d'appréhension s'élaborent et s'affinent
The extensive recomposition of the French agriculture scene has prompted a real paradigmatic shift - agriculture is no longer solely focused on optimising production, but must conciliate economic, social and environmental trade-offs between differents stakeholders in each territorial setting. Our approach is structured by two conceptual referents geared to developing a research plan to assess territorial integration of agricultural recompositions : form/function dialectic and linkage between four poles (concrete dimension, representation, stakeholder mobilisation, public intervention). Concepts and tools at the geography/agronomy interface were reviewed to guide us in designing our conceptual grids. The study was carried out in the Monts d'Ardèche region (France) and involved a multilevel analysis : spatial dynamics of agricultural production at the departemental level ; modes of social appropriation of land and resources in a regional natural parc ; intercommunal links between different land uses ; infracommunal landtenure dynamics ; and correlation of farming trajectories and land dynamics. The results of this multilevel/multithematic analysis enhance the overall understanding of different agricultural recompositions. Potential modifications could be proposed after a critical review of the concepts and tools implemented (e. G. Formalisation of spatial structures upstream of aerial photograph processing or for modelling and simulation of land dynamics via MAS). Thematic lessons concerning territorial integration of agricultural recompositions are established, while defining distinctive production conditions and asserting specific territorial characteristics. The diverse range of dynamics and functions involved in agricultural activity are expounded and strengthened by a broad range of land uses. Ways of apprehending them are developed and refined

Cette recherche propose un modèle de graphe spatio-temporel qui permet de caractériser les principales propriétés de l’évolution d’entités spatiales. Nous distinguons dans ce cadre plusieurs concepts structurants comme les notions d’identité et de relations à travers les dimensions spatiales et temporelles. Pour un temps donné, nous catégorisons les relations spatiales et de filiation et, à travers le temps, les filiations temporelles et les relations spatio-temporelles. Les structures de graphe émergeantes permettent non seulement de caractériser l’évolution d’un ensemble d’entités spatiales, mais aussi de découvrir de nouvelles propriétés. Des fonctions de manipulation de graphe sont développées et appliquées au modèle de graphe spatiotemporel. Ces fonctions identifient des processus génériques ( e. G. Vie et mort d’une entité) ou liés à une application spécifique et à sa sémantique. Afin de combiner plusieurs sources d’informations au sein d’un même graphe, des fonctions de jointure permettent l’intégration de plusieurs graphes au sein d’une représentation unifiée. Les propriétés des graphes ainsi constitués et le rôle des différentes entités présentes au sein de ces graphes sont étudiés par une qualification des différents types de routes les reliant. La consistance du modèle de graphe spatio-temporel est abordée à partir d’un algorithme de vérification de contraintes. Nous faisons la différence entre les contraintes de domaine intrinsèques au modèle de graphe, et les contraintes sémantiques dépendantes d’une application en particulier. Une extension de la démarche de modélisation est réalisée à partir d’une structure basée sur les bigraphes qui permet de représenter explicitement un phénomène spatio-temporel selon plusieurs niveaux de granularité spatiale
This research proposes a spatio-temporal graph model which allows for the characterization of main properties of spatio-temporal evolution. Several concepts are distinguished, such as the notions of identity and relations, through the spatial and time dimensions. For given time, we categorize spatial and filiation relations, and through time, temporal filiation and spatio-temporal relations. The emerging graph structures characterize the evolution of a set of spatial entities and permit to discover new properties. Graph manipulation functions are developed and applied to the spatio-temporal graph model. These functions identify generic processes (e. G. Life and death of an entity) or processes linked to a specific application and its semantics. In order to combine several sources of information in a single graph, graph join functions permit the integration of several graphs in a unified representation. The properties of these graphs and the role of their entities are studied by a qualification of the different types of routes that link these entities. The consistency of the spatio-temporal graph model is verified by a constraints-checking algorithm. We make a difference between domain constraints belonging to the graph model, and semantic constraints which depend on a specific application. An extension of the modelling approach is achieved from a structure based on bigraphs that facilitates the explicit representation of a phenomenon according to different levels of spatial granularity

Le logement est une composante majeure de l'espace urbain. Il en donne la dimension morphologique et constitue les points d'ancrage dans le suivi des mobilités. Enfin, il s'échange sur des marchés locaux représentatifs de la dynamique économique locale. Si la question de sa possession ne se pose plus, l'individu ne sait pas exactement ce que recouvre son acte économique. A travers les exemples de Nice et de Montpellier, nous estimons la valeur marchande rattachée à chacun des attributs caractérisant l'environnement urbain. L'accent est porté sur la compréhension de la dimension socio-spatiale des aires d'étude dans la réalisation des règles de marché. Identifier les caractéristiques intrinsèques de la ville et détacher les spécificités susceptibles de perturber les mécanismes économiques apparaît un enjeu majeur de la compréhension des villes d'aujourd'hui. L'association de la médélisation hédonique à un S. I. G. Permet de modéliser les caractéristiques et l'évolution des marchés immobiliers en mesurant la valeur implicite des facteurs géographiques.

Cette thèse s'inscrit dans un partenariat entre l'INRA et l'INRIA et dans le champs de l'extraction de connaissances à partir de bases de données spatiales. La problématique porte sur la caractérisation et la simulation de paysages agricoles. Plus précisément, nous nous concentrons sur des lignes qui structurent le paysage agricole, telles que les routes, les fossés d'irrigation et les haies. Notre objectif est de modéliser les haies en raison de leur rôle dans de nombreux processus écologiques et environnementaux. Nous étudions les moyens de caractériser les structures de haies sur deux paysages agricoles contrastés, l'un situé dans le sud-Est de la France (majoritairement composé de vergers) et le second en Bretagne (Ouest de la France, de type bocage). Nous déterminons également si, et dans quelles circonstances, la répartition spatiale des haies est structurée par la position des éléments linéaires plus pérennes du paysage tels que les routes et les fossés et l'échelle de ces structures. La démarche d'extraction de connaissances à partir de base de données (ECBD) mise en place comporte différentes étapes de prétraitement et de fouille de données, alliant des méthodes mathématiques et informatiques. La première partie du travail de thèse se concentre sur la création d'un indice spatial statistique, fondé sur une notion géométrique de voisinage et permettant la caractérisation des structures de haies. Celui-Ci a permis de décrire les structures de haies dans le paysage et les résultats montrent qu'elles dépendent des éléments plus pérennes à courte distance et que le voisinage des haies est uniforme au-Delà de 150 mètres. En outre différentes structures de voisinage ont été mises en évidence selon les principales orientations de haies dans le sud-Est de la France, mais pas en Bretagne. La seconde partie du travail de thèse a exploré l'intérêt du couplage de méthodes de linéarisation avec des méthodes de Markov. Les méthodes de linéarisation ont été introduites avec l'utilisation d'une variante des courbes de Hilbert : les chemins de Hilbert adaptatifs. Les données spatiales linéaires ainsi construites ont ensuite été traitées avec les méthodes de Markov. Ces dernières ont l'avantage de pouvoir servir à la fois pour l'apprentissage sur les données réelles et pour la génération de données, dans le cadre, par exemple, de la simulation d'un paysage. Les résultats montrent que ces méthodes couplées permettant un apprentissage et une génération automatique qui capte des caractéristiques des différents paysages. Les premières simulations sont encourageantes malgré le besoin d'un post-Traitement. Finalement, ce travail de thèse a permis la création d'une méthode d'exploration de données spatiales basée sur différents outils et prenant en charge toutes les étapes de l'ECBD classique, depuis la sélection des données jusqu'à la visualisation des résultats. De plus, la construction de cette méthode est telle qu'elle peut servir à son tour à la génération de données, volet nécessaire pour la simulation de paysage
This thesis is part of a partnership between INRA and INRIA in the field of knowledge extraction from spatial databases. The study focuses on the characterization and simulation of agricultural landscapes. More specifically, we focus on linears that structure the agricultural landscape, such as roads, irrigation ditches and hedgerows. Our goal is to model the spatial distribution of hedgerows because of their role in many ecological and environmental processes. We more specifically study how to characterize the spatial structure of hedgerows in two contrasting agricultural landscapes, one located in south-Eastern France (mainly composed of orchards) and the second in Brittany (western France, \emph{bocage}-Type). We determine if the spatial distribution of hedgerows is structured by the position of the more perennial linear landscape features, such as roads and ditches, or not. In such a case, we also detect the circumstances under which this spatial distribution is structured and the scale of these structures. The implementation of the process of Knowledge Discovery in Databases (KDD) is comprised of different preprocessing steps and data mining algorithms which combine mathematical and computational methods. The first part of the thesis focuses on the creation of a statistical spatial index, based on a geometric neighborhood concept and allowing the characterization of structures of hedgerows. Spatial index allows to describe the structures of hedgerows in the landscape. The results show that hedgerows depend on more permanent linear elements at short distances, and that their neighborhood is uniform beyond 150 meters. In addition different neighborhood structures have been identified depending on the orientation of hedgerows in the South-East of France but not in Brittany. The second part of the thesis explores the potential of coupling linearization methods with Markov methods. The linearization methods are based on the use of alternative Hilbert curves: Hilbert adaptive paths. The linearized spatial data thus constructed were then treated with Markov methods. These methods have the advantage of being able to serve both for the machine learning and for the generation of new data, for example in the context of the simulation of a landscape. The results show that the combination of these methods for learning and automatic generation of hedgerows captures some characteristics of the different study landscapes. The first simulations are encouraging despite the need for post-Processing. Finally, this work has enabled the creation of a spatial data mining method based on different tools that support all stages of a classic KDD, from the selection of data to the visualization of results. Furthermore, this method was constructed in such a way that it can also be used for data generation, a component necessary for the simulation of landscapes

Les récents outils dédiés aux Sciences de l’Information Géographique s’attachent principalement à visualiser, analyser voire interpréter une information dite quantitative, c’est-à-dire issue de données cartographiques. Malgré une utilisation exponentielle voire quotidienne de ces systèmes, ces derniers ne correspondent pas à la manière dont un individu perçoit l’espace. L’objectif de cette thèse consiste à associer une représentation cognitive issue de la perception d’un environnement naturel, aux données quantitatives provenant d’une bas de données géographiques. Le scénario associé à cette approche s’attache à identifier les positions géographiques d’un individu à partir de la description de ses environs : un randonneur ou un pêcheur perdu ne disposant pas d’outil de géo-positionnement, décrit de manière spontanée son environnement à un interlocuteur qui s’appuie sur les propositions d’un systéme informatique pour le localiser. Une modélisation de la description linguistique puis de la scène environnementale perçue est proposée. Cette carte conceptuelle est contrainte par quatre espaces de proximité et deux à quatre cônes directionnels qui ordonnent et orientent les objets perçus par rapport la position fixe de l’individu. Une telle représentation ne permet cependant pas de distinguer les entités saillantes, des entités ne favorisant pas le géo-positionnement de l’observateur. Nous avons donc proposé deux critères de saillance linguistique et spatiale fondés sur un algorithme de renforcement mutuel. Les positions géographiques possibles de l’individu sont alors calculées à partir de l’interprétation de la configuration spatiale fournie par la carte conceptuelle
Early models of Geographical Information Systems (GIS) have been widely influenced by quantitative models and geometrical representations of space. Despite the interest of these approaches for cartographical applications, they dont completely reflect the way a human perceives and describes its environment since she/he preferably stores and processes qualitative information. The study of cognitive processes has raised fundamental questions such as how is spatial knowledge acquired by people ? Or what is the nature of people’s internaI representation of space ? The research concerned by this PhD thesis conceptualizes and interprets the mental representation of an environment in order to derive a formalized representation of it. The objective is to provide a spatial model of a natural landscape based on the description of an observer. The model provides a support for the geo-positionning of the observer. The geopositioning process is formally supported by a constraint-satisfaction algorithm. Preliminary experiments are applied to the description of environmental scenes

Cette thèse s'inscrit dans un projet de science participative financée par l'Union Européenne (AWARE). Le but du projet est de mettre en relation des scientifiques, des citoyens et des gestionnaires afin d'améliorer la qualité des eaux côtières européennes à travers trois cas d'études. Notre cas d'étude est constitué des eaux côtières de la mer du Nord et des trois bassins versants qui les alimentent, la Seine, la Somme et l'Escaut. Tout au long de ce manuscrit, nous nous attacherons à décrire et comprendre la cascade de nutriments le long du continuum aquatique terre - mer. L'exposé suit une logique amont - aval. Dans un premier temps, nous exposerons la qualité actuelle des hydrosystèmes continentaux et marins au regard de leur évolution passée. Cette reconstitution historique porte sur les trois derniers siècles sur le bassin bien documenté de la Zenne, affluent de l'Escaut traversant Bruxelles et concerne une reconstruction de la qualité de l'eau au cours des s 27 dernières années pour l'ensemble des trois bassins. Dans un deuxième temps, nous explorons le rôle de la topographie et des zones ripariennes sur le cycle de l'azote, d'abord à l'échelle du bassin de l'Orgeval (sous bassin de la Seine), puis à celle de la Seine dans son intégralité. Une troisième partie s'attache à étudier les effets des secteurs stagnants du réseau hydrographique sur les flux d'azote, de phosphore et de silice. Cette étude combine une approche rétrospective, par un travail sur les cartes anciennes, et prospective, par une proposition de scénario de réintroduction d'étangs au sein du chevelu de rivières du bassin de la Seine. Dans un quatrième temps, nous présentons le rôle que jouent les estuaires de l'Escaut et de la Seine sur les flux de nutriments avant leur arrivée en zone côtière. Enfin, une conclusion générale expose les principaux enseignements que nous avons tirés de l'étude de la cascade des nutriments et propose une hiérarchisation de l'efficacité des mesures (préventives ou curatives) qui peuvent être prises pour améliorer la qualité des hydrosystèmes continentaux et marins.

Ce travail de thèse double culture s’inscrit dans le cadre de la Transition Énergétique vers un modèle intégrant les potentiels de production de biogaz. Il est consacré à l’étude de la technologie plasma-catalyse de reformage du méthane en présence du dioxyde de carbone en carburants liquides. Une étude géomatique a été développée afin de réaliser la cartographie des zones agricoles potentiellement productrices de biogaz en France. Les résultats révèlent que la cogénération et l’injection du bio-méthane dans le réseau gazier permettent de valoriser seulement 43% du potentiel total en biogaz issu des déchets agricoles en France. La transformation du biogaz en carburants liquides stockables et transportables, à l’aide d’un dispositif pouvant être installé dans des territoires ruraux éloignés, permettrait de tirer davantage de profit de ce potentiel. Les décharges plasma permettent de développer une réactivité suffisante pour exciter et dissocier les molécules du biogaz dans les conditions requises. Un modèle cinétique a été développé afin de déterminer les paramètres du plasma et l’évolution temporelle des espèces réactives ainsi que les processus de conversion du biogaz. Un procédé de Décharge à Barrière Diélectrique Surfacique a été réalisé pour la transformation de mélange de CH₄ et de CO₂ représentatif du biogaz. Les principaux produits gazeux sont CO, H₂, C₂H₆ et C₂H₄ et les principaux produits liquides, représentant 3% à 8% de la masse de biogaz transformé, sont le méthanol, l’isopropanol, l'éthanol et l'acétaldéhyde. L’efficacité énergétique dépendant des paramètres opératoires et varie entre 2% et 9%. L’Energie Spécifique Injectée est le paramètre le plus influent sur l’efficacité énergétique du procédé ainsi que sur la distribution des produits. L’ajout de la vapeur d'eau, précurseur d’espèces actives telles que : OH, O et O-, apporte une nette amélioration des taux de conversion à un coût énergétique égal à 26 eV/molécule. Nous avons étudié le couplage plasma-catalyse par l’emploi de 12 catalyseurs solides. Nous avons élaboré par le procédé Fluidized Spray Plasma des catalyseurs tels que : X%CuO-Y%ZnO/Al₂O₃, TiO₂/SiO₂ et Ag/TiO₂/SiO₂. Ces catalyseurs, ainsi que des catalyseurs élaborés par d’autres techniques ont été caractérisés et testés dans le réacteur SDBD. Il en ressort que la nature du catalyseur affecte peu la conversion du biogaz mais elle modifie la distribution des produits liquides. La meilleure sélectivité en méthanol a été obtenue en utilisant le Pt/Al₂O₃ (élaboré par voie polyol) puis en utilisant le CuO/Al₂O₃ et le 60%Cu-40%ZnO/Al₂O₃
This double culture thesis, merging geography and physics is achieved in the frame of the Energy Transition towards a model integrating biogas production potentials. It is devoted to the study of plasma-catalysis technology for reforming methane in the presence of carbon dioxide to liquid fuels. A geomatic study has been developed to map agricultural areas potentially producing biogas in France. The results reveal that cogeneration and injection of bio-methane into the gas network allows recovering only 43% of the total biogas potential from agricultural waste in France. The transformation of biogas into storable and transportable liquid fuels, using a device that can be installed in remote rural areas, would make more use of this potential. Plasma discharges allows developing sufficient reactivity to excite and dissociate the molecules of the biogas under the required conditions. A kinetic model has been developed to determine plasma parameters and temporal evolution of reactive species as well as biogas conversion processes. A Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD) process was developed for the transformation of CH₄ and CO₂ mixture representative of the biogas. The main gaseous products are CO, H₂, C₂H₆ and C₂H₄ and the main liquid products, representing 3% to 8% of the transformed biogas mass, are methanol, isopropanol, ethanol and acetaldehyde. The energy efficiency depends on the operating parameters and varies between 2% and 9%. Specific Injected Energy is the most influential parameter on the energy efficiency of the process as well as on products distribution. The addition of water vapor, a precursor of active species such as: OH, O and O-, improves the conversion and allows obtaining energy consumption equal to 26 eV/molecule. Plasma-catalysis was also studied by the use of 12 solid catalysts. The Fluidized Spray Plasma process was used to develop catalysts such as X% CuO-Y% ZnO/Al₂O₃, TiO₂/SiO₂ and Ag/TiO₂/SiO₂ by. These catalysts as well as catalysts made by other techniques have been characterized and tested in the SDBD reactor. The main result is that the nature of the catalyst does not affect the conversion of the biogas but it modifies liquid products composition. The best methanol selectivity was obtained using Pt/Al₂O₃ (made by polyol) followed by CuO/Al₂O₃ and then 60% Cu-40% ZnO/Al₂O₃

Les zones humides, à l’interface entre terre et eau, sont des milieux riches et diversifiés, aux fonctions et valeurs multiples aujourd’hui largement reconnues. Face à la sensibilité grandissante des organisations gouvernementales, régionales et du public aux effets néfastes, directs ou indirects, de la régression, voire dans certains cas de la disparition des zones humides, l’inventaire, la délimitation, mais aussi la caractérisation et le suivi de ces milieux sont devenus une priorité. Si leur délimitation est aujourd’hui opérationnelle, l’évaluation de leurs fonctions n’a été opérée que sur des sites de quelques hectares, alors qu’il est nécessaire d’évaluer l’état fonctionnel des zones humides sur des territoires plus étendus pour les gérer. Les objectifs de cette thèse sont de développer une méthode permettant de spatialiser les fonctions des zones humides à l’échelle de territoires d’une centaine de Km² au minimum, d’évaluer des données de télédétection optiques à très haute résolution spatiale afin de produire des indicateurs de l’état fonctionnel des zones humides, et d’évaluer l’impact de changements d’occupation des sols sur ces fonctions. Pour cela, la démarche FAP a été adaptée et appliquée sur deux sites de 130 et 650 km² localisés en Bretagne et en Dordogne. Après avoir délimités et caractérisés les zones humides à partir de données de télédétection, des indicateurs spatialisés dérivés de ces données ont été utilisés pour évaluer des fonctions hydrologiques, biogéochimiques et écologiques. L’évolution de ces fonctions a ensuite été simulée selon différents scénarios de changements d’occupation des sols. Les résultats montrent l’intérêt des données de télédétection, en particulier LiDAR, pour caractériser avec précision la micro-topographie, le réseau hydrographique et la végétation des zones humides. Ces données permettent de cartographier le potentiel fonctionnel des zones humides à différentes échelles allant de la parcelle à l’ensemble du site, et ce pour différentes fonctions. La simulation des changements d’occupation des sols à l’horizon 2030 et l’évaluation de ceux-ci sur les fonctions des zones humides peuvent constituer un outil d’aide à la gestion de ces milieux
Interfacing between land and water systems, wetlands perform multiple functions and values that are now widely recognized. Inventory, delineation, but also characterization and monitoring of wetlands are now a priority to address the regression and in some cases the loss of these ecosystems. While wetland delineation is widely performed, the assessment of their functions has been only made on small sites of several hectares, whereas it is necessary to evaluate wetland functional status on larger areas to manage them. The objectives of this thesis are to develop a method to map wetland functions on areas greater than a hundred square kilometers, evaluate optical remote sensing data with very high spatial resolution to produce indicators of functional status of wetlands, and assess the impact of land use change on these functions. For this, the FAP approach has been adapted and applied to two sites located in Brittany and Dordogne. Once having defined and characterized wetlands from remotely sensed data, the spatial indicators derived from these data were used to evaluate hydrological, biogeochemical and ecological wetland functions. The evolution of these functions was then simulated under different scenarios of land use changes. The results show the usefulness of remotely sensed data, especially LiDAR data, to accurately characterize the micro-topography, drainage network and vegetation of wetlands. The functional potential of wetlands can therefore be mapped at different scales from the plot to the whole site for various functions. The simulation of land-use changes for the period 2000–2030 and the evaluation of their impact on wetland functions can be a tool for managing these environments

Inscrite dans une démarche interdisciplinaire d’Humanités numériques, la thèse a pour objectif la modélisation de la spatialité d’une oeuvre littéraire par les méthodes de traitement et les outils de représentation géomatiques. Face au constat de la complexité et de la spatialité du Cycle de Nedjma de Kateb Yacine (1929-1989), nous proposons en effet d’utiliser des méthodes de connaissances et des modes de discours non-linéaires afin d’explorer autrement l’oeuvre littéraire. L’objectif est également de faire apparaitre le rôle spécifique du récit dans la construction géographique de l’oeuvre. Cette proposition résulte d’une réflexion épistémologique approfondie sur les potentialités de la modélisation spatiale en géographie et en littérature. Elle se fonde sur les hypothèses de recherche suivantes : l’espace littéraire estun espace au sens propre ; les différents types d’espaces (espace géographique, espace géométrique, espace de la figure poétique, espace de l’imagination, espace textuel, espace littéraire) peuvent être décloisonnés ; l’étude de leurs relations informe la connaissance du récit littéraire. La méthodologie mise en place consiste à réaliser une base de données géographique afin de formaliser, de répertorier et de représenter cartographiquement les données géographiques et narratives extraites du roman Nedjma. La série de carte résultante met à jour la co-construction de l’espace géographique et de l’espace littéraire katébien. Par des effets d’éclatement et de rapprochement narratifs, l’espace est-algérien est en effet reconfiguré, jetant les bases pour la construction d’une nation algérienne ouverte et réticulaire
The purpose of this thesis is to modelize the literary space using geomatics methods and quantitative tools. Due to the complexity and spatiality of the Cycle de Nedjma by Kateb Yacine (1929- 1989), we intended to develop non-linear knowledges and representations in order to explore differently the literary work. The purpose of this thesis is also to show the specific role of the narrative in the construction of its own geography. This proposal is based on a detailed study of potentialities of a spatial modelization in geographic and literary fields. This work is based on three main hypothesis: the fact that “literary space” is indeed a real space; the fact that partitions between different definitions of space can beovercome; and finally the fact that studying the relationships between those spaces can enlighten us about the functioning of the narrative. The methodology consisted in producing a geographic database that would be able to formalize, index and represent the geographic and narrative data extracted from the novel Nedjma. The resulting set of maps shows the co-construction of the geographic and the literary katebian spaces. Indeed, through proximity and bursting narrative effects, Algerian space is reconfigured, setting the basis of a more open and reticular Algerian nation

On étudie une zone de la Cordillère de la Costa au sud du Chili (41°15'S-41°00'S), habitée par l'ethnie Mapuche. Là, il y a encore des précieuses forêts tempérées, qui ont une haute priorité de conservation au plan mondial. Mais, il est constaté, un processus continu de transformation lié à l'extraction de bois de chauffe, l'élevage extensif, la perturbation de l'habitat du conifère Fitzroya cupressoides, et le déploiement des plantations forestières. Sur la base d'une classification multi-temporelle d'images satellite, une modélisation spatio-temporelle a été mise en œuvre pour comprendre et anticiper la dynamique de la détérioration de la forêt. L'analyse rétrospective révèle qu'entre 1976 et 2008, la forêt a été réduite 12400 ha, soit un taux de déforestation 0,25% par an. 20 modèles de déforestation sont calibrés, 4 d'entre eux sont sélectionnés pour construire des scénarios prospectifs. La simulation prévoit que la diminution de forêt entre 2008 et 2040 pourrait atteindre 13000 ha. Deux autres modèles mis en œuvre simulent l'évolution de la qualité de l'habitat de F. cupressoides. Les scénarios prévoient une augmentation de la surface détériorée ; l’extrapolation à partir de la période d’apprentissage 2001-2008 pendant laquelle la plus grande part de terres indigènes a été légalisée, par rapport à la période précédente à 2001, prédit une augmentation plus significative de la surface détériorée. On fournit un outil pour amplifier la gestion territoriale des systèmes environnementaux toujours non incorporée dans la planification chilienne. Enfin, la thèse met également d'intéressantes comparaisons entre modèles qui diffèrent par rapport aux paramètres de calibration
SAn area of the Cordillera de la Costa is studied in southern Chile (41°15'S - 41°00'S), inhabited by ethnic Mapuche. There are still valuable temperate forests that have high conservation priority worldwide. But it is found, a continuous process of transformation related to the extraction of firewood, ranching, disruption of habitat conifer Fitzroya cupressoides, and deployment of forest plantations. Based on a multi-temporal satellite images classification, a spatial-temporal modeling was implemented to understand and predict the dynamics of the deterioration of the forest. Retrospective analysis revealed that between 1976 and 2008, the forest has been reduced 12,400 ha, a deforestation rate of 0.25% per annum. 20 models of deforestation are calibrated, 4 of them are selected to construct scenarios. The simulation predicted that reductions of forest between 2008 and 2040 could reach 13,000 ha. Two other models implemented simulate changes in habitat quality F. cupressoides. Scenarios predict an increase in the damaged surface; extrapolating from the learning period 2001-2008 during which the largest share of indigenous lands was legalized, compared with the previous period to 2001, predicts a significant increase in the damaged surface. In this way, it provides a tool to enhance the local management of environmental systems still not incorporated into the Chilean planning. Finally, the thesis also makes interesting comparisons between models that differ with respect to the calibration parameters

Aedes aegypti est le vecteur principal de la dengue et du virus Zika. La surveillance et le contrôle vectoriels constituent des armes de première ligne pour lutter contre les arboviroses transmises par ce moustique. Dans ce cadre, cette thèse propose un modèle conceptuel (MODE) qui permet de reproduire in silico l'environnement dynamique d'Aedes aegypti aux échelles auxquelles sont organisées (échelle de la ville - MODE-macro) et menées (échelle du quartier -- MODE-micro) les campagnes de lutte anti-vectorielles. L'environnement ainsi généré peut (1) être intégré à un modèle à base d'agents qui permet alors de simuler le système pathogène complexe de la dengue ou du Zika (environnement - vecteur - hôte - virus) et (2) être utilisé pour cartographier l'aléa environnemental du risque vectoriel dans la ville. Le modèle conceptuel MODE repose sur une approche phénoménologique transposable dans le temps et dans l'espace : il peut être appliqué dans différents contextes urbains, à différentes périodes et à différentes échelles. Afin de garantir sa généricité spatio-temporelle, les modèles informatiques MODE-micro (échelle du quartier) et MODE-macro (échelle de la ville) ont été implémentés dans le but de générer des environnements dynamiques à partir de données libres ou aisément accessibles. Dans ce travail, les potentialités de MODE ont été évaluées à Delhi (Inde) et Bangkok (Thaïlande). Les connaissances issues de l'étude des relations dynamiques, multifactorielles et non-linéaires entre l’environnement et le vecteur devraient permettre d’améliorer les stratégies de surveillance et de contrôle
Aedes aegypti is the main vector of dengue and Zika virus. Surveillance and vector control are frontline weapons in the battle against arboviruses transmitted by this mosquito. In this framework, the following thesis introduces a conceptual model (MODE) which can be used to recreate in silico the dynamical environment of Aedes aegypti at scales that match the ones at which vector control campaigns are organised (city scale - MODE-macro) and performed (neighbourhood scale - MODE-micro). The environment thus generated can be integrated with an agent-based model to simulate dengue or Zika complex pathogenic systems (environment - vector - host - virus) and can be used to map the environmental hazard of the vectorial risk in a city. The conceptual model MODE is based on a phenomenological approach that is transferable in time and space : it can be applied in different urban contexts, at different periods of time and at different scales. In order to ensure their spatio-temporal genericity, the computer models MODE-micro (neighbourhood scale) and MODE-macro (city scale) have been implemented for the purpose of generating dynamical environments using open or easily accessible data. In this thesis, MODE's potentials were assessed in Delhi (India), and Bangkok (Thailand).Knowledge resulting from the study of the dynamic, multifactorial and non-linear relationships between the environment and the vector should lead to the improvement of vector surveillance and control strategies

Le développement des réseaux de télécommunications radiomobiles nécessite de la part des opérateurs une prise en compte de plus en plus fine du milieu géographique dans lequel les ondes radioélectriques se propagent. Afin d'optimiser la qualité des télécommunications mobiles et la localisation des antennes relais, une étude sur les données géographiques utilisées en ingénierie radiomobile GSM a été menée. La demande est surtout concentrée en milieu urbain, or l'implantation des antennes y est plus difficile du fait de la complexité du milieu et de la présence de nombreux objets géographiques (bâtiments, infrastructures, etc.) qui jouent le rôle d'obstacle pour la propagation des ondes radio.
Les possibilités d'Analyse Spatiale et d'intégration de données pertinentes au sein d'un Système d'Information Géographique, ont permis d'appréhender l'influence des données géographiques (qualité, typologie, échelle, morphologie, etc.) sur la qualité (justesse de la prédiction radio, temps de calcul) de la modélisation de la propagation des ondes radio. Nous avons également introduit de nouvelles variables géographiques indirectes (indicateurs morphologiques, surfaces de visibilité, etc.) dans la modélisation, afin de caractériser plus efficacement le milieu géographique en présence. L'ensemble de ces résultats a été implémenté dans des algorithmes basés sur une approche géographique. Ils ont permis d'optimiser les calculs de couverture de champ dans les modèles radio. Les résultats obtenus ont servi à la réalisation d'un prototype informatique : le modèle OpenMorph.
Le modèle OpenMorph a été mis en œuvre en articulation avec un Système d'Information Géographique. Il se compose de deux parties : un module d'Analyse Spatiale qui permet de calculer les données géographiques et un module de calcul radio qui implémente deux modèles de propagation (Okumura-Hata et COST-LD). Afin de valider le modèle OpenMorph, une simulation a été effectuée sur la Communauté Urbaine de Strasbourg.

Le domaine des applications géomatiques est en plein essor et le nombre de logiciels spécialisés dans la manipulation des données spatio-temporelles a connu une croissance considérable cette dernière décennie. Cette évolution a été accompagnée, dans la littérature, par la proposition de plusieurs méthodes de conception dédiées aux applications géomatiques. Les applications temps réel connaissent également une grande évolution et font référence à la localisation spatiale. L’avènement des télécommunications a suscité l’intérêt de prendre en compte la distribution et la répartition de l’information pour les applications géomatiques. La discipline de télégéomatique est née d’une fusion de la géomatique et des télécommunications en se caractérisant par l’usage des systèmes modernes de positionnement de type GPS (Global Positionning System). Actuellement, l’émergence des systèmes d’information pervasifs ouvre plusieurs axes de recherche. Ainsi les applications géomatiques temps réel soulèvent plusieurs problématiques : l’architecture logicielle de telles applications doit supporter des modèles mathématiques et des algorithmes qui ont des capacités de calculs importantes, la prise en compte de la granularité du temps réel et la conception et la modélisation de telles applications doit permettre de formaliser les spécifications et d’apporter des outils logiciels cohérents par rapport aux besoins des utilisateurs et des contraintes liées à la réactivité et éventuellement la mobilité des composants du système. Les différents formalismes qui existent dans la littérature et qui sont supportés par des méthodes de conception des applications géomatiques et des applications temps réel sont insuffisants et ne répondent pas au besoin du concepteur. Un travail de recherche dans la prise en compte au niveau conceptuel des contraintes liées à la dimension temps réelle de la nouvelle génération des applications géomatiques temps réel est certainement prometteuse. Les recherches que nous avons menées nous ont permis de proposer des concepts de base s’appuyant sur des extensions d’UML (Unified Modeling Language) afin de prendre en compte au niveau conceptuel les problématiques de communications et de localisation des données et des applications. Nous proposons un profil UML pour la conception des applications géomatiques temps réel. C’est le profil GRT (Geographic Real Time) dédié à la conception des applications géomatiques temps réel. Ce travail débouche sur un prototype doté d’un atelier de génie logiciel supportant le formalisme proposé. Une validation à travers des exemples concrets nous permettra d’enrichir ce prototype
Nowadays, the field of the geoprocessing applications is more and more important and the number of software-tools specialized in the handling of the space-time data witnessed a considerable growth during this last decade. Several methods dedicated to the design of geoprocessing applications have been proposed in the literature. Real time applications are also experiencing great changes and refering to the spatial location. The advent of telecommunications has drawn the attention of taking into account the distribution and allocation information for geoprocessing applications. Telegeoprocessing discipline was born from the alliance of telecommunications and geomatics, characterized by the use of modern positioning systems like GPS (Global Positioning System). Currently, the emergence of pervasive information systems opens several research areas. Thus real time geoprocessing applications raise several problems. In fact, their architecture must support mathematical models and algorithms with important capacities of calculations; besides there is the difficulty to take in account of the real time granularity. They also present major problems at the design stage because of the absence of a specific standardized formalism. The different formalisms that exist in the literature which are supported by design methods of geomatic applications and real time applications are inefficient to answer the problems of design of the real time geoprocessing applications. The research we conducted allowed us to offer basic concepts based on UML (Unified Modeling Language) extensions to take into account the conceptual issues of communication, location data and applications. Thus we propose a UML profile that addresses real time constraints in the field of real time geoprocessing applications. The GRT (Geographic Real Time) profile targets the design of real-time geoprocessing applications. This work has led to a prototype with a CASE (Computer Aided Software Engineering) tool supporting the proposed formalism. A validation through concrete examples enabled us to enrich this prototype

Dans les métropoles du Sud, les risques sont souvent mal connus et sous-estimés ; leurs effets sont rarement tempérés par des politiques de mitigation. La côte mauritanienne au droit de Nouakchott fait partie de ces sites vulnérables qu'il appartient à l'homme de préserver. En effet, sous peine d'être rayée des cartes, la jeune capitale a dû, précocement et sans autre solution de continuité, composer avec un environnement hostile et inhospitalier. Cinquante ans plus tard, l'ensablement, les inondations, les pollutions, y sont toujours d'actualité. Si l'on a abondamment écrit sur Nouakchott et sa région, longtemps la mémoire collective semble n'en avoir gardé aucune trace. Or, les pouvoirs d'information et d'action résident précisément dans la capacité à articuler entre elles des analyses issues d'expertises différentes. À partir des témoignages recueillis et des géodonnées acquises, deux modèles conceptuels ont été formalisés. Décrivant l'environnement régional et permettant d'évaluer le niveau de danger d'un territoire compte tenu de sa vulnérabilité et de la menace d'aléas variés, ils favorisent les prises de conscience et de décision. Cette approche de capitalisation-croisement de données multi-format et multi-date, dont la plupart ont été produites dans un autre but, a conduit à l'élaboration d'un Sig opérationnel, au service du développement.

Bien souvent segmentées, les approches visant à évaluer le risque tsunami se contentent tantôt d'évaluer l'aléa, tantôt d'estimer les enjeux et leurs vulnérabilités, ce bien souvent de manière disciplinaire. Les différents spécialistes des composantes du risque (géophysiciens, modélisateurs, géographes, économistes, sociologues, etc.) travaillent à des échelles différentes, parlent un langage qui leur est propre. Les opérationnels de la sécurité civile tentent tant bien que mal d'y puiser des solutions de gestion de crise. La démarche proposée dans cette thèse consiste à fédérer l'ensemble de ces composantes pour une évaluation intégrée du risque tsunami. Elle présente des méthodes relatives à l'évaluation : (1) de l'historique de l'aléa et sa modélisation selon différents scénarios probables, (2) des enjeux humains et structurelles suivant les dynamiques spatio-temporelles de la fréquentation humaine des lieux exposés à l'aléa (scénarios d'enjeux), et (3) des capacités de réponse des institutions en charge de la sécurité civile. La confrontation des scénarios d'enjeux et de gestion de crise aux scénarios d'aléas permet une évaluation des dommages potentiels dans des conjonctures spécifiques. La démarche, appliquée à trois sites exposés à forts enjeux, en métropole (Antibes) comme en Outre-mer (La Réunion et Mayotte), apporte ainsi une méthode d'évaluation complète du risque tsunami. Elle fournit aux opérationnels des outils et des solutions de gestion de crise (sélection de zones refuge, modélisation des temps d'évacuation etc.), et des recommandations pour limiter les impacts de futurs événements (préparation et information des populations). Elle fait le lien entre sciences dures, sciences sociales et gestionnaires du risque à travers une approche intégrée et appliquée de l'évaluation du risque.

Les sociétés transforment leur territoire pour l'adapter à leurs besoins, perturbant les processus physiques. En Bretagne, en système bocager, la question se pose entre autres en terme de ruissellement de surface, vecteur insidieux de transfert des intrants agricoles des parcelles cultivées vers le cours d'eau et par conséquent de dégradation de la qualité des eaux. Pour réduire les transferts par ruissellement de surface, les organismes de Bassin versant mettent en place des dispositifs paysagers ou hydrauliques. Cependant, si à l'échelle de la parcelle l'efficacité d'un talus sur le ruissellement s'appréhende aisément, en revanche, à l'échelle du bassin versant, il est difficile de mesurer l'impact de ces aménagements sans des outils adaptés. A cette échelle les phénomènes sont discontinus dans l'espace et le temps. Le ruissellement, de la parcelle cultivée au cours d'eau, s'effectue par un cheminement complexe au travers d'une série de cellules en relais dont le caractère connecté ou non, permet ou le passage ou le blocage des eaux. Nous proposons une méthodologie fondée sur l'utilisation d'un MNT triangulaire contraint et de données vectorielles. Nous aboutissons à la création de trois prototypes : VectorProcess, TopoTIN et HydroTIN. La singularité du travail réside dans la définition d'un nouveau graphe de cellules appelé graphe de bassins qui traduit les relations entre les aménagements linéaires et la topographie. Ce graphe de bassins est mis à profit pour mettre en évidence à l'échelle d'un sous-bassin versant prioritaire du Bassin versant du Jaudy-Guindy-Bizien, les enchaînements de processus et les systèmes en relais qui structurent l'organisation du parcours de l'eau. L'analyse permet de classer les aménagements en deux catégories : " passants " et " bloquants "
Societies alter their territory to adapt it to their needs, thus interfering physical process. In Brittany, within bocage landscape the question comes out among others in terms of runoffs insidious vehicle for agricultural inputs of cultivated plot of land towards rivers and as a consequence for the damage of water quality. In order to reduce the runoff transfers, the organisations in charge of catchment basin have settled landscape or hydraulic devices. Nevertheless, if on the one hand according to the plot scale, the efficiency of a talus on the streaming is easily conceivable, on the other hand, according to a catchment basin scale, it seems hard to measure the impact of these devices without the proper tools. At this scale, phenomena are discontinuous in space and time. The streaming of the cultivated plot towards the river is due to a complex course through a series of networks cells which connection or not allows either the circulation or the blocking of waters. We suggest a methodology based on the use of a constraint triangular DEM and vector data. It leads us to the creation of three prototypes: VectorProcess, TopoTIN and HydroTIN. The singularity of our work lies in the definition of a new graph of cells called basins graph that expresses the relationships between linear devices and topography. This basins graph is used to highlight the sequences of processes and the systems networks that structure the organisation of the water pathway at the scale of a priority side subbasin of the Jaudy-Guindy-Bizien. The analysis allows us to classify those devices into two categories : “the along going ones” (“passants”) and “the blocking ones” (“bloquants”)

Le sujet de cette thèse est centré sur le suivi et la modélisation des changements environnementaux en zones arides en utilisant les outils de géomatique (par exemple, télédétection, SIG et GPS) et des techniques géostatistiques. La méthode est appliquée sur les régions de Nouakchott en Mauritanie, du Ningxia nord et du Shaanxi nord en Chine. Les objectifs de l'étude étaient de surveiller les changements environnementaux urbains et littoraux à Nouakchott, l'évolution rurale de l'environnement dans les deux sites pilotes en Chine du nord-ouest au cours des décennies passées, de modéliser les rapports homme-environnement et de comprendre les causes des changements observés. Le modèle intègre des images multi-temporelles de SPOT HRV (pour Nouakchott), de Landsat TM et ETM+, les données socio-économiques au niveau départemental (county) et les données météorologiques (pour les sites en Chine du nord-ouest). Les méthodes et les procédures adoptées dans ces travaux étaient l'enregistrement d'image, la correction atmosphérique, la transformation de chapeau à cône, la soustraction d'indicateur, la cartographie des changements et la modélisation par la régression multivariée. Les principaux résultats en Chine montrent que l'invasion du désert n'a pas été observée; cependant, les signes d'une dégradation sérieuse du sol marquée par la dégradation de la végétation et la salinisation du sol, ont apparemment eu lieu en raison des pratiques culturales intensives, de la mise en valeur des terrains pour l'agriculture et du surpâturage. Certains de ces changements peuvent être imputés aux politiques d'occupation du sol. L'extension des surfaces vivrières est un changement environnemental remarquable dans la zone rurale et elle est associée à l'augmentation du rendement agricole; Concernant un espace plus restreint, l'augmentation urbaine est liée à près de 90% de la croissance du PIB et résulte directement de l'augmentation de la population urbaine et ses activités socio-économiques. Le rétrécissement de certains fleuves est dû en partie à la variabilité du climat, mais aussi principalement à une irrigation excessive de l'agriculture. A Nouakchott, la zone urbaine s'est étendue de 40% (à taux de 5,3% ou de 3,6 km2/an) en réponse à la croissance de population. L'expansion rapide dans une ceinture étroite située entre le désert et l'océan est un fardeau lourd pour une terre stérile déjà surchargée. Les risques d'inondation par l'eau de mer dans le secteur urbain ont été déterminé dans trois zones types par analyse spatiale. L'environnement littoral également a sensiblement évolué en raison de la construction du Port de l'Amitié en 1987 : la plage au nord a augmenté de 0,92 km2 (à un taux de 0,08 km2/an) et atteindra sa limite maximum en 13,4 ± 0,5an (estimation 2014-2015). La dérive littorale versera en grande partie dans la piscine et le port sera graduellement abandonné si aucune mesure n'est prise. La plage au sud a été érodée de 1,34 km2 (à un taux de 0,12 km2/an) avec une retraite maximum de 362 m pendant la période 1989-2001 et un potentiel de 277 m est estimé pour la période 2001-2011, dû aux modifications de la direction des vagues et des actions des courants littoraux à une vitesse d'environ de 0,52-0,66 m/s. En conclusion, le changement environnemental est profondément associé aux activités humaines. C'est seulement en comprenant mieux les rapports homme-environnement et en prévoyant les tendances évolutives, que nous pourrons définir les politiques pour une meilleure occupation du sol et gestion environnementale.

Avec la Directive Cadre Européenne sur l'eau, la gestion de l'eau est entrée dans une phase d'obligation de résultats à l'horizon 2015. Pour être efficace, elle nécessite de considérer les changements qui se produisent à l'échelle fine (celle de la haie ou de la parcelle) et d'adopter une vision à moyen et long terme. La construction de scénarios prospectifs des modes d'usages des sols et des structures paysagères apparaît comme une démarche appropriée pour éclairer les décisions des gestionnaires de l'eau. L'objectif de ce travail est de produire une démarche méthodologique générique pour élaborer des scénarios prospectifs spatialisés. Cette démarche a été appliquée à trois sous bassins versants représentatifs de la diversité paysagère du bassin versant du Blavet (Bretagne, France). Les scénarios prospectifs produits ont permis de localiser des zones à risque vis-à-vis des ressources en eau et l'identification de leviers d'actions qui leur confèrent un rôle d'outil d'aide à la décision
Since the new European water policy, water managers must restore a “good ecological state” of water resources for 2015. To be efficient and provide sustainability, water policies have to be implemented at a local scale (i. E. Hedgerow or field scale) but they must also adopt a long term vision, i. E. Considering possible future land use changes. The production of prospective scenarios of landcover and landscape feature changes may help water managers to realize more effective water policy controls. The aim of this work is to implement a generic methodology to build spatialized prospective scenarios. Its application is made on three watersheds representative of the Blavet landscape diversity (Brittany, France). The prospective scenarios made have localized at-risk areas towards water resources and identified stakeholders which contribute to consider spatialized prospective scenarios as powerful tools to help decision-makers to manage water resources efficiently and sustainability

Le développement urbain apparaît distinct selon sa localisation géographique, le contexte socio-économique, politique ou culturel dans lequel il s’ancre. Néanmoins, l’action d’urbaniser s’appuie sur un seul et même principe : construire des bâtiments pour l’habitation et les activités humaines. Par conséquent, l’objectif principal de ce travail de recherche est de déterminer si une part universelle du processus de développement urbain peut se distinguer d’une part spécifique, liée à une localisation géographique. Cette recherche s’intéresse plus précisément aux changements d’occupation du sol sur la zone transfrontalière Franco-Allemande. En effet, le contexte transfrontalier renforce les différences au sein de la zone d’étude. Cependant, l’importance des frontières internes européennes en tant que séparation, a diminué parallèlement au renforcement des accords et de la coopération entre les pays membres de l’Union Européenne. Un questionnement sur le caractère éventuellement homogène de cette zone à travers l’étude des processus de développement urbain à l’œuvre, est donc d’autant plus pertinent. Pour une meilleure compréhension du processus de développement urbain, une méthode spécifique basée sur l’utilisation de l’apprentissage automatique par arbres de décision (AD) a été élaborée. Elle vise à générer et calibrer les règles de transition nécessaires à la simulation par automate cellulaire (AC). L’apprentissage s’appuie sur les caractéristiques d’occupation du sol dans le voisinage des cellules urbanisées entre 1990 et 2006, ainsi que sur les caractéristiques intrinsèques de ces cellules (accessibilité aux pôles urbains majeurs, localisation dans l’un ou l’autre des pays frontaliers). Les résultats obtenus par l’analyse du jeu de règles mettent en évidence une influence de la spécificité nationale et de l’occupation du sol initiale dans certaines règles. Cependant, il apparaît qu’une part du processus s’affranchit de l’une comme de l’autre des contraintes, tendant ainsi à une plus grande universalité. Une analyse plus détaillée de ces règles permet ensuite de dégager des critères de voisinage et d’accessibilité influençant positivement de l’urbanisation de chaque cellule, et de comparer leur importance suivant la nature des règles analysées (françaises, allemandes, transfrontalières). En résumé, l’apport de cette thèse se mesure à trois niveaux : (1) d’un point de vue théorique en proposant d’identifier un degré d’universalité dans les processus de développement urbain ; (2) d’un point de vue thématique en caractérisant l’influence de la localisation du développement urbain dans une zone frontalière ; et (3) d’un point de vue méthodologique en développant un modèle sur la base d’un couplage AD – AC qui a permis de générer et calibré automatiquement le modèles utilisé pour simuler le développement urbain dans ce travail de recherche
Urban development can take different forms or features, depending on its geographical location and its socio-economic, political and cultural context. Nevertheless, the overall action relies on one fundamental principle: building construction in order to give people housing. Therefore, the main objective of this research is to determine whether an underlying universal aspect of the urban development process can be distinguished from a specific one, being the reflect of local specificities. Specifically, this research analyzes the land use change on the French-German cross-border area. Indeed, the border context enhances the difference within this territory. Nonetheless, the internal European border importance as a separation is getting lower while European Union agreement and cooperation are getting stronger. Consequently, we tend to question a potential homogeneity of such area according the urban development analysis. To gain a better understanding of the urban development in the French-German cross-border area, a specific method using a decision tree (DT) process to generate and calibrate urban transition rules for cellular automata (CA) has been developed. In order to define CA rules, the learning algorithm is provided with data of land use, from 1990 and 2006, accessibility to the main urban area and country location. The findings demonstrate that the rule set identified rules, which are constrained at different levels: from the initial land use state needed for urbanization to the geographical location in a specific country. The analysis therefore shows rules specific to France or Germany, as well as rules free from any state location constraints, which characterize a cross-border urbanization process. The latter is more influenced by the location toward main urban areas. Proper neighborhood and internal characteristic of urbanized cells depending of the nature of the rule (French, German or Cross-border) are explicitly defined. In conclusion, this research contribution can be summarized according to the following three orientations: (1) from a theoretical point of view, which propose to identify urban processes degree of universality, (2) from a thematic outlook, describing the influence of the urban development process location on the border area, (3) from a methodological point of view, pairing DT and AC to automatically design and calibrate the urban development model used in this research work

Depuis la fin du 19ème siècle, l’espace minier de Gafsa (Sud-Ouest de Tunisie) s’est spécialisé dans la mono-activité de l’extraction et l’enrichissement du phosphate pour des raisons de profits économiques certains. Avec ces exportations, l’espace a subi une dégradation intense des ressources du sol, de la couverture végétale et une détérioration avancée des zones agricoles. La gestion des infrastructures minières n’a pas su répondre aux normes environnementales et a provoqué ainsi des inégalités sociales et spatiales et a accentué le niveau des risques environnementaux.L’activité minière a été à l’origine de la naissance et de la genèse des villes minières dans le Bassin Minier de Gafsa (BMG). La formation de cités spontanées a provoqué la désarticulation du tissu urbain. Les extensions urbaines notamment l’expansion des quartiers anarchiques, s’étendant vers les laveries et vers les mines, ont créé ainsi des conflits avec le domaine phosphatier. Tenant compte de la complexité des multiples aspects sociaux, spatiaux et environnementaux du BMG, nous avons utilisé à la fois l’approche géographique classique et l’approche géomatique qui nous a semblé appropriée pour aider à la prise de décision. L’intérêt de cette dernière approche permet d’identifier, d’analyser, et de modéliser l’état des lieux, les mutations urbaines et environnementales en relation avec la croissance spatiale-minière. Les principaux résultats permettent d’avoir une banque de données statistiques et cartographiques, à différentes échelles, pour une vision synthétique et une meilleure compréhension du BMG et de réaliser un modèle d’aide à la décision
Since the end of the 19th century, the mining area of Gafsa (south-west Tunisia) has specialized in the single-activity extraction and enrichment of phosphate for reasons of economic profits. With these exports, this area has suffered an intense degradation of soil resources, vegetation cover and an advanced deterioration of agricultural areas. The management of the mining infrastructure has failed to meet environmental standards, causing social and spatial inequalities and increasing the level of environmental risks.The mining activity was at the origin of the birth and genesis of the mining towns in the Basin of Gafsa (BMG). The formation of spontaneous cities has caused the disarticulation of the urbanization. Urban extensions, including the expansion of anarchic cities, extending to laundries and to mines, thus created conflicts with the phosphatier domain. All these factors make costly and complicated attempts at development and rehabilitation that mining companies do not dare to commit.Taking into account the complexity of the many social, spatial and environmental aspects of the BMG, we used both the classical geographical approach and the geomatics approach that seemed appropriate for better decision-making. The interest of this latter approach makes it possible to identify, analyze, and model the state of the sites, the urban and environmental mutations in relation to the spatial-mining growth

Des catastrophes comme celles de Ghislenghien (Belgique), Ludwigshafen (Allemagne), ou Lyon (France), ont été attribuées à des travaux à proximité de réseaux de gaz. Bien que les canalisations soient une des méthodes les plus sures de transport pour les substances dangereuses, chaque année plusieurs cas d'accidents sont enregistrés en France. La plupart d'entre eux sont attribués à des travaux à proximité des réseaux et certains illustrent le manque de fiabilité des informations fournies. Pour prévenir de tels accidents qui impliquent les ouvriers et le public, les autorités françaises ont mis en place deux réglementations : DT-DICT : pour la sécurisation des réseaux à proximité d'excavation ; Multifluide : pour celle des réseaux dangereux lors d'événements aléatoires. Eviter de tels accidents nécessite d'acquérir et de contrôler des informations 3D concernant les différents réseaux urbains, et particulièrement ceux enterrés. Des stratégies de prévention doivent alors être adoptées. Voilà pourquoi travailler sur les réseaux et leur visualisation et la cartographie des risques, en prenant en compte le flou, est une recherche récente et importante. Les applications logicielles que je développe devraient aider les services publics et les entrepreneurs à se concentrer sur la prévention des événements dangereux grâce à des ensembles de données précises pour les utilisateurs, la définition d'un réseau de géomatique, mais aussi des méthodes telles que la triangulation, la modélisation par éléments, les calculs géométriques, l'intelligence artificielle, la réalité virtuelle
Disasters like the ones that happened in Ghislenghien (Belgium), Ludwigshafen (Germany), or Lyon (France), have been attributed to excavations in the vicinity of gas pipelines. Though pipes are one of the safest methods of transportation for conveying hazardous substances, each year many cases of damage to gas pipes are recorded in France. Most of them are due to works in the vicinity of the networks and some illustrate the lack of reliability of the provided information. Concessionaries have to take stock of the situation and to suggest areas of improvement, so that everyone could benefit from networks becoming safer.To prevent such accidents which involve workers and the public, French authorities enforce two regulations: DT / DICT: reform of the network no-damage by securing the excavations, Multifluide: reform which is interested in securing networks of hazardous events.So, to avoid such accidents or other problems, it is necessary to acquire and control the 3D information concerning the different city networks, especially buried ones.Preventive strategies have to be adopted. That’s why working on the networks and their visualization and risk cartography, taking the blur into account, is a recent and appropriate research. The software applications I develop should help the utility and construction contractors and focus on the prevention of hazardous events thanks to accurate data sets for users and consumers, the definition of a geomatics network but also some methods such as triangulation methods, element modeling, geometrical calculations, Artificial Intelligence, Virtual Reality

Aujourd’hui, les recherches autour du stockage et de l’intégration des données spatiales constituent un maillon important qui redynamise les recherches sur la qualité des données. La prise en compte de l’imperfection des données géographiques, particulièrement l’imprécision, ajoute une réelle complexification. Parallèlement à l’augmentation des exigences de qualité centrées sur les données (précision, exhaustivité, actualité), les besoins en information intelligible ne cessent d’augmenter. Sous cet angle, nous sommes intéressés aux bases de données géographiques imprécises (BDGI) et leur cohérence. Ce travail de thèse présente des solutions pour la modélisation et la construction des BDGI et cohérentes pour les SGBD SQL et NoSQL.Les méthodes de modélisation conceptuelle de données géographiques imprécises proposées ne permettent pas de répondre de façon satisfaisante aux besoins de modélisation du monde réel. Nous présentons une version étendue de l’approche F-Perceptory pour la conception de BDGI. Afin de construire la BDGI dans un système relationnel, nous présentons un ensemble de règles de transformation automatique de modèles pour générer à partir du modèle conceptuel flou le modèle physique. Nous implémentons ces solutions sous forme d’un prototype baptisé FPMDSG.Pour les systèmes NoSQL type document. Nous présentons un modèle logique baptisé Fuzzy GeoJSON afin de mieux cerner la structure des données géographiques imprécises. En plus, ces systèmes manquent de pertinence pour la cohérence des données ; nous présentons une méthodologie de validation pour un stockage cohérent. Les solutions proposées sont implémentées sous forme d'un processus de validation
Today, research on the storage and the integration of spatial data is an important element that revitalizes the research on data quality. Taking into account the imperfection of geographic data particularly the imprecision adds a real complexity. Along with the increase in the quality requirements centered on data (accuracy, completeness, topicality), the need for intelligible information (logically consistent) is constantly increasing. From this point of view, we are interested in Imprecise Geographic Databases (IGDBs) and their logical coherence. This work proposes solutions to build consistent IGDBs for SQL and NoSQL database systems.The design methods proposed to imprecise geographic data modeling do not satisfactorily meet the modeling needs of the real world. We present an extension to the F-Perceptory approach for IGDBs design. To generate a coherent definition of the imprecise geographic objects and built the IGDB into relational system, we present a set of rules for automatic models transformation. Based on these rules, we develop a process to generate the physical model from the fuzzy conceptual model. We implement these solutions as a prototype called FPMDSG.For NoSQL document oriented databases, we present a logical model called Fuzzy GeoJSON to better express the structure of imprecise geographic data. In addition, these systems lack relevance for data consistency; therefore, we present a validation methodology for consistent storage. The proposed solutions are implemented as a schema driven pipeline based on Fuzzy GeoJSON schema and semantic constraints

Les écosystèmes forestiers sont l’un des principaux fournisseurs de services écosystémiques terrestres, dont le changement climatique récent a déjà altéré le fonctionnement. Des augmentations des taux de mortalité ont été mis en évidence à différents endroits du globe, de même que des évènements de mortalité massifs attribués à des sécheresses de plus en plus fréquentes et intenses. Toutefois, la mortalité d’un arbre est un phénomène multifactoriel. Il est difficile d’évaluer l’importance relative des différents facteurs pouvant conduire à la mort d’un arbre, et notamment l’importance du changement climatique par rapport aux facteurs liés à la dynamique forestière, aux facteurs environnementaux ou encore biotiques. Cette thèse porte sur l’étude des déterminants de la mortalité de fond, qui est la mortalité observée dans un peuplement en l’absence de perturbation extrême, pour les principales espèces forestières européennes. L’ensemble de l’étude a été réalisée à partir des données de l’inventaire forestier de l’Institut national de l'information géographique et forestière (IGN) et de données climatiques de Météo France couvrant la période 1961 - 2015.Dans un premier temps, nous avons modélisé les déterminants de la mortalité de fond pour 43 espèces d’arbres représentatives des forêts tempérées européennes. Nous avons utilisé les relevés de 372.974 arbres dont 7.312 arbres morts. Les facteurs liés à la compétition, au stade de développement des arbres, à la structure et composition du peuplement et à l’intensité des travaux sylvicoles expliquent 85% de la mortalité récente modélisée, et les facteurs environnementaux (sol et conditions climatiques moyennes) 9%. Les augmentations de températures et baisses de précipitations entre la période contemporaine du relevé et la période 1961 – 1987 jouent un rôle pour 45% des espèces, expliquant 6% de la mortalité modélisée.Ensuite, nous nous sommes intéressés au lien entre la position des arbres le long des gradients environnementaux (température et précipitations) et la sensibilité aux changements de températures et de régimes de précipitations. Nous avons mis en évidence, pour 9 espèces sur 12, une exacerbation de la mortalité due aux augmentations de température et baisses de précipitations récentes lorsque celles-ci sont combinées à des conditions climatiques moyennes chaudes et sèches. Ces résultats mettent en évidence une vulnérabilité exacerbée pour les arbres évoluant vers les limites chaudes et sèches de leur aire de distribution.Enfin, nous avons cherché à évaluer le lien entre la sensibilité au changement climatique et le statut social et la taille moyenne des arbres. Nos résultats indiquent que les arbres dominés sont plus sensibles aux augmentations de températures que les arbres dominants. A l’inverse, les arbres dominants apparaissent plus sensibles aux baisses de précipitations, avec un effet maximal atteint pour les arbres dominants de gros diamètre. Globalement, nos résultats indiquent que la mortalité due aux augmentations de températures ou aux diminutions de précipitations est nettement plus importante pour les arbres dominés que pour les dominants, et que le statut social de l’arbre joue un rôle plus important que la taille de l’arbre.Ces travaux ont permis de mettre en évidence l’existence d’un lien entre les augmentations de températures, les baisses de précipitations récentes et les taux de mortalité observés en forêt sur près de la moitié des espèces arborées de la forêt française. Ils ont également permis de démontrer que ces effets étaient exacerbés sur les arbres évoluant à proximité des limites chaudes de leur aire de distribution. Enfin, ils ont permis d’évaluer les différences de sensibilité au changement climatique en fonction du statut social et de la taille des arbres. Ces résultats permettent de mieux comprendre l’impact des changements climatiques sur les forêts françaises et européennes, contribuant à mieux anticiper leurs effets
Forest ecosystems are one of the main providers of terrestrial ecosystem services, whose functioning has already been altered by recent climate change. Increases in tree mortality rates have been highlighted in different biomes worldwide, as well as increases in the frequency of massive mortality events following droughts. However, tree mortality is a multi-causal process. It is difficult to quantify the importance of the different factors that can possibly lead to tree death, and particularly the importance of climate change in comparison with forest dynamics and competition-related effects, environmental or biotic factors. This thesis aims at assessing the drivers of background tree mortality, which is the mortality observed in a stand in the absence of extreme perturbation, for the main European tree species. We used data from the French forest inventory of the National Geographic Institute (IGN) and historic climate data from Météo-France spanning the years 1961 to 2015.First, we modelled background tree mortality for 43 tree species in order to identify the drivers of background tree mortality. We used 372.974 trees, including 7.312 dead trees surveyed between the years 2009 and 2015. We found that factors related with competition, tree development stage, stand structure and species composition and logging intensity explained 85% of the recent tree mortality. Environmental factors (soil and climate conditions) accounted for 9% of the total modelled mortality. Temperature increases and rainfall decreases since the period 1961 – 1987 had a significant effect on the mortality of 45% of the 43 species and explained in average 6% of the total modelled mortality.Secondly, we focused on the link between trees locations along temperature and rainfall gradients and their sensitivity to changes of temperature and rainfall. We found that, for 9 species out of 12, temperature increases and rainfall decreases effects were more important in areas with high mean temperature and low mean rainfall. These results show that climate change-related tree mortality could be exacerbated towards the species’ warm and dry edges.Finally, we sought to evaluate how climate change-related tree mortality varied along trees social statuses and sizes gradients. We found that suppressed trees were more sensitive to temperature increases than dominant trees. On the contrary, dominant trees, and particularly large dominant trees, appear to be more sensitive to rainfall decrease than suppressed trees. Overall, our results show that climate change-related tree mortality is globally more important for suppressed than dominant trees.We highlighted the existence of a link between recent temperature increases and rainfall decreased and observed tree mortality rates on around half of the species of the French forest. We also showed that these effects were exacerbated towards the warm and dry edges of the species ranges. Finally, we showed that these effects differed according to trees social statuses and development stages. These results allow us to better understand the impacts of climate change on French and European forest and to better anticipate their effects through the adaptation of silvicultural practices

La numérisation 3D du patrimoine bâti est un procédé qui s’inscrit dans de multiples applications (documentation, visualisation, etc.), et peut tirer profit de la diversité des techniques de mesure disponibles. Afin d’améliorer la complétude et la qualité des livrables, de plus en plus de projets de numérisation s’appuient sur la combinaison de nuages de points provenant de différentes sources. La connaissance des performances propres aux différents capteurs, ainsi que de la qualité de leurs mesures, est alors souhaitable. Par la suite, plusieurs pistes peuvent être explorées en vue d’intégrer des nuages hétérogènes au sein d’un même projet, de leur recalage à la modélisation finale. Une approche pour le recalage simultané de plusieurs nuages de points est exposée dans ces travaux. La gestion de potentielles fautes parmi les observations, ou de bruit de mesure inhérent à certaines techniques de levé, est envisagée à travers l’ajout d’estimateurs robustes dans la méthodologie de recalage
Three dimensional digitization of built heritage is involved in a wide range of applications (documentation, visualization, etc.), and may take advantage of the diversity of measurement techniques available. In order to improve the completeness as well as the quality of deliverables, more and more digitization projects rely on the combination of data coming from different sensors. To this end, the knowledge of sensor performances along with the quality of the measurements they produce is recommended. Then, different solutions can be investigated to integrate heterogeneous point clouds within a same project, from their registration to the modeling steps. A global approach for the simultaneous registration of multiple point clouds is proposed in this work, where the introduction of individual weights for each dataset is foreseen. Moreover, robust estimators are introduced in the registration framework, in order to deal with potential outliers or measurement noise among the data

Les systèmes de géolocalisation permettent la surveillance en temps réel des déplacements d'objets mobiles. Aujourd'hui, les données produites par ces capteurs sont reçues et stockées dans des bases de données spatio-temporelles. Un processus de fouille de données appliqué sur ces bases de données spatio-temporelles permet d'extraire le comportement des objets mobiles (patrons spatio-temporels) et d'analyser en temps réel les trajectoires d'objets mobiles suivant un même itinéraire. En utilisant ces modèles, des situations inhabituelles peuvent être détectés. Cette thèse définit à la fois des patrons spatio-temporels ainsi que des outils de comparaison et de qualification de trajectoires en utilisant un indice de similarité basée sur des mesures spatiales et temporelles et la logique floue. Ces outils peuvent être utilisés pour faciliter la surveillance du trafic maritime.

Inscrite dans une démarche interdisciplinaire d’Humanités numériques, la thèse a pour objectif la modélisation de la spatialité d’une oeuvre littéraire par les méthodes de traitement et les outils de représentation géomatiques. Face au constat de la complexité et de la spatialité du Cycle de Nedjma de Kateb Yacine (1929-1989), nous proposons en effet d’utiliser des méthodes de connaissances et des modes de discours non-linéaires afin d’explorer autrement l’oeuvre littéraire. L’objectif est également de faire apparaitre le rôle spécifique du récit dans la construction géographique de l’oeuvre. Cette proposition résulte d’une réflexion épistémologique approfondie sur les potentialités de la modélisation spatiale en géographie et en littérature. Elle se fonde sur les hypothèses de recherche suivantes : l’espace littéraire estun espace au sens propre ; les différents types d’espaces (espace géographique, espace géométrique, espace de la figure poétique, espace de l’imagination, espace textuel, espace littéraire) peuvent être décloisonnés ; l’étude de leurs relations informe la connaissance du récit littéraire. La méthodologie mise en place consiste à réaliser une base de données géographique afin de formaliser, de répertorier et de représenter cartographiquement les données géographiques et narratives extraites du roman Nedjma. La série de carte résultante met à jour la co-construction de l’espace géographique et de l’espace littéraire katébien. Par des effets d’éclatement et de rapprochement narratifs, l’espace est-algérien est en effet reconfiguré, jetant les bases pour la construction d’une nation algérienne ouverte et réticulaire
The purpose of this thesis is to modelize the literary space using geomatics methods and quantitative tools. Due to the complexity and spatiality of the Cycle de Nedjma by Kateb Yacine (1929- 1989), we intended to develop non-linear knowledges and representations in order to explore differently the literary work. The purpose of this thesis is also to show the specific role of the narrative in the construction of its own geography. This proposal is based on a detailed study of potentialities of a spatial modelization in geographic and literary fields. This work is based on three main hypothesis: the fact that “literary space” is indeed a real space; the fact that partitions between different definitions of space can beovercome; and finally the fact that studying the relationships between those spaces can enlighten us about the functioning of the narrative. The methodology consisted in producing a geographic database that would be able to formalize, index and represent the geographic and narrative data extracted from the novel Nedjma. The resulting set of maps shows the co-construction of the geographic and the literary katebian spaces. Indeed, through proximity and bursting narrative effects, Algerian space is reconfigured, setting the basis of a more open and reticular Algerian nation