Academic literature on the topic 'Systèmes d'information géographique – Classification'

Le présent article est à la fois une introduction épistémologique à la géographie et une approche sémantique du langage, fort complexe, qu'emploient les géographes. Son but est d'inviter à la réflexion sur les problèmes que pose la codification de l'information géographique pour un traitement automatique. Comme toutes les disciplines chargées de gérer et de présenter un « corps de savoir », la géographie est aujourd'hui confrontée à l'accumulation accélérée de la masse documentaire qu'elle utilise. Les éléments qui composent son corps de savoir viennent pour la plupart d'autres sciences et d'autres disciplines, d'un degré de complexité moindre, qui lui fournissent des informations concernant la Terre et les Hommes. Le rôle du géographe est de synthétiser ces apports en vue de rendre compte de la répartition des faits physiques ou humains considérés à la surface du globe et d'en produire une expression cartographique ; son point de vue est celui d'un généraliste. Toutefois, la géographie ne s'intéresse pas aux faits sur le seul plan statistique ; elle considère encore leurs rapports et leur genèse, voire leur devenir en ce qu'ils sont, eux aussi, susceptibles de représentation cartographique. Il n'y a donc pas, à proprement parler, d'information géographique, mais une manière géographique de dresser la synthèse d'informations de provenances diverses. Or, chaque source d'information a son langage propre, de sorte que le langage géographique procède pour une grande part d'emprunts et ne dispose d'un langage spécifique qu'à partir d'un certain degré de synthèse. Il en résulte que, n'étant ni une science ni une discipline scientifique, même lorsqu'elle s'équipe de méthodes pour « percevoir et pénétrer » du nouveau, la géographie ne peut pas se plier à une codification unique, sous la forme d'un thésaurus de mots-clés. Il lui faut au moins trois ordres de codes aptes à un jeu de combinaisons : 1 — Un code géographique, pour la localisation à la surface du globe ; un système de coordonnées par exemple ; 2 — Un code taxonomique, c'est-à-dire un vocabulaire des « maîtres-mots » qui portent l'esprit même de la préoccupation géographique et constituent la classification typologique propre à la discipline ; 3 — Un code syntaxique, où notamment les emprunts faits à d'autres langages seraient à faire jouer comme des données grammaticales. Par la logique même de l'argumentation, des notions comme science, discipline, connaissance, corps de savoir ont trouvé l'occasion d'être précisées.

Le principal objectif de cet article est de démontrer, à travers l'exemple de la ville de Bologne (Italie), comment les solutions géospatiales intégrées (télédétection associée aux Systèmes d'Information Géographique) peuvent répondre à l'intérêt scientifique pour l'analyse et la planification urbaines et territoriales. L'article traite en particulier des techniques de classifications, outils très utilisés depuis quelques années pour la cartographie et l'étude urbaine, en insistant sur la méthodologie et la comparaison des différentes techniques. L'article constitue un résumé du travail de mémoire réalisé dans le cadre d'un stage de Master 2 au laboratoire de Télédétection et SIG de l'agence publique italienne ENEA.

Les phénomènes d'instabilité de versant, par leur caractère essentiellement aléatoire, génèrent des risques pour les divers éléments du patrimoine montagnard. Dans la région des montagnes de Man, située à l'Ouest de la Côte d'Ivoire, la manifestation de ces phénomènes se fait de plus en plus en raison du relief accidenté et de la forte pluviométrie (plus de 1500mm/an). Cette étude vise donc à cartographier des zones potentielles de mouvements d'instabilité de versant dans la région de Man en vue de prévenir les dégâts naturels et/ou de victimes. L'approche méthodologique utilisée dans ce travail est basé sur la télédétection, les systèmes d'information géographiques (SIG) et l'analyse multicritère (AHP) de Saaty. Six (6) facteurs impliqués dans l'occurrence des glissements de terrain à savoir l'inclinaison de pente, la densité de drainage, la densité de fracturation, l'épaisseur d'altérite, les précipitations et l'indice de végétation normalisé (NDVI) ont été cartographiés. Leur intégration dans un Système d'information géographique (SIG) a permis de cartographier l'indice de susceptibilité aux mouvements de terrain de la région. En effet, à l'aide de la méthode d'analyse multicritère de Saaty, une hiérarchisation, une pondération puis une classification des différents facteurs ont été faites. Cela a facilité la combinaison linéaire des différents facteurs dans le SIG. La carte d'indice de susceptibilité obtenue a fait l'objet de vérification sur le terrain pour aboutir à une carte de susceptibilité aux mouvements d'instabilité de terrain de la région de Man. Cette carte révèle des degrés d'instabilité : très faible, faible, moyen, élevé et très élevé. Les zones d'instabilité élevée et très élevée représentent 14,65% de la zone étudiée et sont intimement liées aux fortes pentes et précipitations dans le Centre-Ouest de la Région de Man. Ces zones sont situées majoritairement entre Biankouma et Man, occupant en partie, les versants des monts Toura et Dan. Mots-clés : Susceptibilité, instabilité de versants, AHP, télédétection et SIG, région de Man, Côte d'Ivoire

Dans la région d’El Kala (extrême Nord-Est algérien), Acacia mearnsii De Wild. a été introduit lors des reboisements de 1970, en mélange à 20 % avec l'eucalyptus. Or, depuis quelques décennies, il est constaté un développement de taches d’invasion par cette espèce australienne dans cette même contrée du pays. L’utilisation d’outils tels qu’un système d'information géographique (SIG), avec des informations spatiales à jour, est nécessaire pour mieux comprendre l'invasion et identifier les écosystèmes potentiels à haut risque. Ainsi, le présent travail a été orienté vers la cartographie afin de procéder à l’étude de la répartition de l’invasion de cette espèce. Deux approches ont été adoptées, la première faisant appel aux données collectées sur le terrain et la seconde aux techniques de télédétection, en appliquant la méthode de classification supervisée sur une image Landsat 8. Les résultats obtenus par les deux méthodes montrent que la superficie envahie avoisine les 3 200 ha, répartis en quatre sites. La quasi-totalité de la surface envahie est occupée par l’eucalyptaie et la suberaie (respectivement 65,0 % et 17,9 % de la superficie totale). La classification de l’image satellite n’a permis de détecter que les paysages fortement envahis, tandis que la méthode des relevés effectués sur le terrain a permis de cartographier sa répartition totale. Toutefois, la superposition des deux cartes montre qu’elles sont majoritairement identiques (0,90 ≤ R ≤ 1). Pour conclure, l’utilisation des données spatialisées, couplées à des données ponctuelles (relevés de terrain), a permis, d’une part, de réduire les contraintes liées à la résolution de l’image Landsat et, d’autre part, de montrer l’importance des méthodologies basées sur les travaux de terrain.

Dans le contexte actuel de démocratisation des technologies et des méthodes géomatiques, les expériences du type « Public Participation GIS » - PPGIS se multiplient. Le concept de PPGIS est, par essence-même, interdisciplinaire et multiforme. Il s’apparente, d’une certaine façon, à un déclinaison spécifique des SIG, vus comme des systèmes d’information (données, matériels, logiciels, méthodes et composantes humaines), incluant la dimension de la participation publique. De fait, les PPGIS ne se limitent pas aux simples outils logiciels. L’objectif principal d’un PPGIS consiste à accentuer/supporter l'implication des citoyens dans les processus de prise de décisions territoriaux, et à améliorer l'accès aux outils, aux données ainsi qu’à l'information (Steinmann et. al. 2004). Les applications des PPGIS revêtent des formes très variées, selon le contexte économique, l’organisation sociale et politique, la culture, mais également en fonction des problématiques traitées et des méthodologies développées (Joliveau 2006). Les exemples mettent en évidence qu’en pratique, la dimension ‘participation publique’ des PPGIS renvoie à des réalités différentes. La construction du domaine des PPGISciences (Sieber 2004) est basée sur la convergence de concepts sociaux, culturels, éthiques et environnementaux avec les technologies de l’information et à la géomatique. Ce développement engendre des questions épistémologiques complexes, dans la mesure ou chaque discipline impliquée pose évidemment un regard différencié sur les PPGIS. Par conséquent, le concept même de PPGIS est ambigu. Il n'existe pas de consensus sur ses éléments caractéristiques. Ce constat pose problème, tant sur le plan scientifique que sur le plan pratique, dans la mesure où il rend difficile, non seulement la formalisation de méthodes de développement adaptées aux PPGIS ; mais aussi le développement de critères d'évaluation de succès et d'échec (Craig et al. 1999). La communauté scientifique des PPGIS considère d’ailleurs que pour comprendre la réalité sur laquelle les chercheurs doivent appuyer leurs travaux, la formalisation consensuelle d’une définition claire et précise du concept de PPGIS s’impose. Les spécialistes affirment que l’une des priorités actuelles est la conception d’un cadre théorique basé en particulier sur une typologie des PPGIS (Tulloch 2003, Steinmann et al. 2004). Malgré les quelques recherches déjà réalisées, seules quelques typologies partielles ont été développées, et le concept demeure flou. L’objectif principal de cette recherche consiste à concevoir une typologie plus globale à partir d’une analyse en profondeur des concepts sous-jacents. Sur le plan plus pratique, cette recherche vise à concevoir et à développer un observatoire web des expériences PPGIS (ce dernier étant à la fois une composante de l’objectif et un moyen de l’atteindre). La méthodologie est basée sur la construction d’un cadre théorique (analyse de la littérature et des typologies existantes) et une analyse empirique (étude d’une série d’expériences de PPGIS). La méthodologie est complétée par une enquête sur les forums web spécialisés, de manière à solliciter la communauté du domaine et à valider nos résultats. Cette recherche a ainsi permis de construire une typologie des PPGIS, plus globale, complémentaire de celles déjà existantes. Se faisant notre travail permet d’améliorer la compréhension de ce domaine en émergence et apporte des éléments formels permettant de mieux le caractériser.
Dans le contexte actuel de démocratisation des technologies et des méthodes géomatiques, les expériences du type « Public Participation GIS » - PPGIS se multiplient. Le concept de PPGIS est, par essence-même, interdisciplinaire et multiforme. Il s’apparente, d’une certaine façon, à un déclinaison spécifique des SIG, vus comme des systèmes d’information (données, matériels, logiciels, méthodes et composantes humaines), incluant la dimension de la participation publique. De fait, les PPGIS ne se limitent pas aux simples outils logiciels. L’objectif principal d’un PPGIS consiste à accentuer/supporter l'implication des citoyens dans les processus de prise de décisions territoriaux, et à améliorer l'accès aux outils, aux données ainsi qu’à l'information (Steinmann et. al. 2004). Les applications des PPGIS revêtent des formes très variées, selon le contexte économique, l’organisation sociale et politique, la culture, mais également en fonction des problématiques traitées et des méthodologies développées (Joliveau 2006). Les exemples mettent en évidence qu’en pratique, la dimension ‘participation publique’ des PPGIS renvoie à des réalités différentes. La construction du domaine des PPGISciences (Sieber 2004) est basée sur la convergence de concepts sociaux, culturels, éthiques et environnementaux avec les technologies de l’information et à la géomatique. Ce développement engendre des questions épistémologiques complexes, dans la mesure ou chaque discipline impliquée pose évidemment un regard différencié sur les PPGIS. Par conséquent, le concept même de PPGIS est ambigu. Il n'existe pas de consensus sur ses éléments caractéristiques. Ce constat pose problème, tant sur le plan scientifique que sur le plan pratique, dans la mesure où il rend difficile, non seulement la formalisation de méthodes de développement adaptées aux PPGIS ; mais aussi le développement de critères d'évaluation de succès et d'échec (Craig et al. 1999). La communauté scientifique des PPGIS considère d’ailleurs que pour comprendre la réalité sur laquelle les chercheurs doivent appuyer leurs travaux, la formalisation consensuelle d’une définition claire et précise du concept de PPGIS s’impose. Les spécialistes affirment que l’une des priorités actuelles est la conception d’un cadre théorique basé en particulier sur une typologie des PPGIS (Tulloch 2003, Steinmann et al. 2004). Malgré les quelques recherches déjà réalisées, seules quelques typologies partielles ont été développées, et le concept demeure flou. L’objectif principal de cette recherche consiste à concevoir une typologie plus globale à partir d’une analyse en profondeur des concepts sous-jacents. Sur le plan plus pratique, cette recherche vise à concevoir et à développer un observatoire web des expériences PPGIS (ce dernier étant à la fois une composante de l’objectif et un moyen de l’atteindre). La méthodologie est basée sur la construction d’un cadre théorique (analyse de la littérature et des typologies existantes) et une analyse empirique (étude d’une série d’expériences de PPGIS). La méthodologie est complétée par une enquête sur les forums web spécialisés, de manière à solliciter la communauté du domaine et à valider nos résultats. Cette recherche a ainsi permis de construire une typologie des PPGIS, plus globale, complémentaire de celles déjà existantes. Se faisant notre travail permet d’améliorer la compréhension de ce domaine en émergence et apporte des éléments formels permettant de mieux le caractériser.
In the current context of democratization of technologies and methods of geomatics, “Public Participation GIS” practices - PPGIS multiply. The concept of PPGIS is, by its nature, interdisciplinary and multiform. It is connected, in a certain manner, to a specific variation of the GIS, understood as information systems (data, hardware, software, methods and human factor), including the dimension of public participation. Essentially, PPGIS are not limited to simple software tools. The principal objective of a PPGIS consists of accentuating/supporting the implication of the citizens in the territorial decision making processes, and to improve the access to tools, data, and information (Steinmann et al. 2004). Applications for PPGIS take a variety of forms depending on the economic context, the social and political organization, the culture, but also regarding to the treated problems and developed methodologies (Joliveau 2006). Examples underline that, in practice, dimension of “public participation” in PPGIS echoes different realities. The creation of the field (Sieber 2004) is based on the convergence of social concepts as well as cultural, ethical and environmental concepts associated with information technologies (IT) and Geomatics. This development generates complex epistemological questions, in a measure where each implied discipline obviously poses a different view on PPGIS. Consequently, the concept of PPGIS is ambiguous. There is no consensus on its characteristic elements. This circumstance causes some problems, both on the scientific and practical levels. It makes difficult, not having the standardization of methods of development adapted to the PPGIS; but also the development of evaluation criterions of success and failure (Craig and al 1999). Besides, the scientific community associated with PPGIS considers that in order to understand reality that the researchers must rely on their works, the agreed formalization of a clear and precise definition of the concept of PPGIS is inevitable. Specialists affirm that one of the current priorities is to design a theoretical framework particularly based on a typology of PPGIS (Tulloch 2003, Steinmann et al. 2004). In spite of some research work already carried out, only a few limited typologies were developed, and the concept remains unclear. The principal objective of this research consists of conceiving a more global typology starting from an in-depth analysis of the subjacent concepts. From a practical level, this research aims at designing and developing a web-based observatory of PPGIS experiments (this one is a component of our objective and at the same time a means of reaching it). Our methodology is based on the construction of a theoretical framework (literature review and an analysis of existing typologies) and an empirical analysis (study of a series of PPGIS experiments). Methodology is effectuated by an investigation into the specialized Web forums, so as to solicit the community of the field and to validate our results. This research thus made it possible to build a typology of the PPGIS, as a hole, complementary to those already existing. Doing this work improves understanding of this field in its infancy and elicits formal elements for better characterization of PPGIS.
In the current context of democratization of technologies and methods of geomatics, “Public Participation GIS” practices - PPGIS multiply. The concept of PPGIS is, by its nature, interdisciplinary and multiform. It is connected, in a certain manner, to a specific variation of the GIS, understood as information systems (data, hardware, software, methods and human factor), including the dimension of public participation. Essentially, PPGIS are not limited to simple software tools. The principal objective of a PPGIS consists of accentuating/supporting the implication of the citizens in the territorial decision making processes, and to improve the access to tools, data, and information (Steinmann et al. 2004). Applications for PPGIS take a variety of forms depending on the economic context, the social and political organization, the culture, but also regarding to the treated problems and developed methodologies (Joliveau 2006). Examples underline that, in practice, dimension of “public participation” in PPGIS echoes different realities. The creation of the field (Sieber 2004) is based on the convergence of social concepts as well as cultural, ethical and environmental concepts associated with information technologies (IT) and Geomatics. This development generates complex epistemological questions, in a measure where each implied discipline obviously poses a different view on PPGIS. Consequently, the concept of PPGIS is ambiguous. There is no consensus on its characteristic elements. This circumstance causes some problems, both on the scientific and practical levels. It makes difficult, not having the standardization of methods of development adapted to the PPGIS; but also the development of evaluation criterions of success and failure (Craig and al 1999). Besides, the scientific community associated with PPGIS considers that in order to understand reality that the researchers must rely on their works, the agreed formalization of a clear and precise definition of the concept of PPGIS is inevitable. Specialists affirm that one of the current priorities is to design a theoretical framework particularly based on a typology of PPGIS (Tulloch 2003, Steinmann et al. 2004). In spite of some research work already carried out, only a few limited typologies were developed, and the concept remains unclear. The principal objective of this research consists of conceiving a more global typology starting from an in-depth analysis of the subjacent concepts. From a practical level, this research aims at designing and developing a web-based observatory of PPGIS experiments (this one is a component of our objective and at the same time a means of reaching it). Our methodology is based on the construction of a theoretical framework (literature review and an analysis of existing typologies) and an empirical analysis (study of a series of PPGIS experiments). Methodology is effectuated by an investigation into the specialized Web forums, so as to solicit the community of the field and to validate our results. This research thus made it possible to build a typology of the PPGIS, as a hole, complementary to those already existing. Doing this work improves understanding of this field in its infancy and elicits formal elements for better characterization of PPGIS.

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse rentrent dans le cadre de la problématique de l'Extraction de Connaissances à partir des Données (ECD) que nous avons illustrée à travers le traitement des données du Système d'Information Géographique établi par le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM). Les objectifs de cette thèse sont d'établir des cartes prédictives de substances, d'avoir une interprétation sur les critères permettant d'établir cette décision, et de fournir une hiérarchisation des attributs descriptifs. Pour atteindre ces objectifs, nous avons proposé étape par étape un ensemble d'améliorations que nous allons présenter comme suit : Dans un premier temps, nous avons proposé d'utiliser l'approche ensemble de classifieurs de réseaux de neurones offrant des réponses probabilistes afin de construire des cartes prédictives complémentaires pour une meilleure interprétation. Nous avons également proposé d'utiliser les techniques de détermination des " outliers " pour détecter les zones qui ne présentent pas les conditions de minéralisation. Dans un deuxième temps, nous avons proposé des améliorations de techniques pour la sélection de variables, en particulier pour les deux familles de sélection Optimal Brain Damage et Optimal Brain Surgeon, et pour des critères d'évaluation des méthodes de sélection de variables basées sur l'information mutuelle. Nous avons proposé d'utiliser l'approche ensembliste en sélection de variables pour déterminer les variables les plus pertinentes, hiérarchiser de manière globale l'ensemble des variables, permettre aux experts de choisir la ou les solutions qui apparaissent comme étant les plus compréhensibles, et enfin pour se focaliser uniquement sur une combinaison de règles décrivant le concept-cible issue d'un sous-ensemble pertinent de variables. Les deux premiers objectifs visés ci-dessus ont été abordés en utilisant les treillis de Galois et l'analyse statistique de distribution
The purpose of this thesis is: (i) establish predictive maps on ore deposits, (ii) select a subset of descriptive features that effectively contribute to the building of these predictive maps, (iii) identify and interpret dependencies between the selected features, (iv) place the features into a hierarchy that indicates their importance. A real-life data of Geographical Information System provided by the French geological survey (BRGM) have been used in the accomplished experiments. In order to establish predictive maps, we have used neural network ensemble which is a very successful technique where outputs of a set of separately trained neural network are combined to form one unified prediction. This technique generates several predictive maps following the used aggregation function. In addition, to understand domain data, we have focused on selecting a subset of relevant features. We have proposed an improvement of existing features selection techniques that are based on the principle of Optimal Brain Damage (OBD) as well as those of Optimal Brain Surgeon (OBS) and Mutual Information (MI). We have also proposed novel solutions to understand data that combine ensemble feature selection approach with either concept lattices or statistic techniques. The latter solutions help discovering all relevant features and organizing them into hierarchy according to their concurrencies in the selected subsets of features. Moreover, we have addressed the problem of clustering-based analysis of data provided with multiple labels. The proposed approach uses new measures that extend the scope of the recall and precision measures in information retrieval (IR) to the processing of multi-label data. Experiments have been carried out on data pertaining to geographical information system and documentary system have highlighted the accuracy of our approach for knowledge extraction

Le travail effectué durant cette thèse concerne l'étude des méthodes d'Extraction de Connaissances à partir de Données (ECD) dans le cadre des Systèmes d'Information Géographiques (SIG). Nous avons non seulement mis en œuvre et amélioré des méthodes d'ECD classique (Classification de Données, Visualisation de Classifications) mais aussi des méthodes d'ECD spatiales liées à des méthodes d'analyse spatiale (Lissage Spatial, Détermination de Pôles, Sectorisation). Nous avons effectué notre travail de recherche au sein de la société GÉOBS spécialisée dans l'analyse des données géographiques (spatiales), et nous avons donc expérimenté, appliqué et vérifié ces méthodes sur des jeux de données fournis par GÉOBS et liés à des problématiques de Développement Économique, de Géomarketing, d'Analyse de Risque, d'Environnement, de Santé, etc. Ce mémoire offre une vision globale concernant un ensemble de problématiques et de méthodes d'analyse. Il met ainsi en avant la complémentarité des méthodes utilisées qui sont souvent connectées entre elles soit du point de vue technique soit du point de vue de leur utilisation. Finalement, ce fut un travail très enrichissant car il a touché à de nombreuses problématiques et à d'aussi nombreuses méthodes d'extraction de connaissances.

Avalanche sites mapping and classification are tools that have been frequently used for managing avalanche risks. The use of geographic information systems (GIS) for such applications has great potential although it is still in development. The potential avalanche sites of the Chic-Chocs Mountains, Québec, Canada, was mapped with GIS technology, satellite images, aerial photos and 1:20 000 topographic maps. A forest map, including three different levels of forest density, was generated from the satellite image. A total of 59 zones composed of 249 sub-zones and paths, were localized and characterised by 16 attributes. Moreover, in order to build the institutional memory bank of one of the most frequented area by winter sports adepts in Québec, a system was created to allow future cataloguing of avalanche occurrences inside the potential avalanche location map. The database, currently having 48 events dated between 1987 and 2006, linked to a GIS allows the visualisation of the spatial distribution of avalanche occurrences and is the basis for the study of potential correlation topographic parameters and weather patterns. Another terrain analysis was also performed to address the challenge of the access restrictions of Mount-Albert in Gaspésie National Park. A terrain classification by exposure to avalanches based on Parks Canada's technical model was performed in order to help safer management of the park's winter activities. The results show that in surface, 41% of the terrain analysed has a high degree of exposition to avalanches. An English version of this thesis is summarized in annex 7.

Les données issues de la télédétection couplées à des approches de type système d'information géographique sont d'un grand intérêt potentiel pour l'aménagement forestier. Le but de cette recherche est dans un premier temps de fournir une cartographie utilisable des espèces forestières dominantes à l'échelle du pixel, en utilisant des méthodes éprouvées de la télédétection. Le site d'étude choisi est le versant sud du Mont Ventoux, une montagne méditerranéenne présentant une forte biodiversité forestière. Les travaux relatés dans la première partie ont permis de réaliser des cartographies discriminantes des espèces forestières à partir des données satellitaires (Spot 5) par classification supervisée et non supervisée, en lien avec des relevés terrains. La pertinence de ces méthodes pour la cartographie de la couverture forestière est évaluée et discutée, l'objectif étant d'identifier les conditions optimales en fonction de la résolution spatiale et de la bande spectrale pour la discrimination des espèces forestières majeures du Mont Ventoux. Ce travail nous a ensuite amenés à proposer une méthode originale de mesure de la variabilité de la biodiversité à l'aide de 4 indices classiques : indices de Shannon, de Simpson, de Richesse et de Dominance. L'approche a été appliquée en utilisant deux descripteurs de la biodiversité : l'indice de végétation normalisé (NDVI) et la diversité en espèces forestières. Cette méthode inédite permet, grâce au recours à différentes images de résolutions spatiales imbriquées et à un processus systématique d'agrégation, d'extraire la part de biodiversité (alpha et bêta) due à la structure spatiale, en éliminant l'effet du support spatial, composante déterminante du Modifiable Areal Unit Problem (MAUP). Nous discutons également dans cette recherche de la capacité de notre méthode à extraire, une « échelle pertinente » de mesure de la diversité.

Les travaux de cette thèse s'articulent autour de deux axes : la classification pour la cartographie de l'occupation du sol et l'extraction du réseau routier à partir des images satellitaires et aériennes. Le premier axe a pour objectif de proposer une méthode de classification visant à prendre en compte le contexte spatial de l'information contenue dans une image satellitaire. Ainsi, nous avons développé une méthode de classification markovienne, avec recherche de la solution optimale par l'algorithme d'ICM (Iterated Conditional Mode). Cette méthode est paramétrée par un facteur de température qui va permettre, premièrement, de régler la tolérance des configurations désavantageuses dans le processus d'évolution de la classification, et deuxièmement, d'assurer la convergence de l'algorithme en un temps de calcul raisonnable. Parallèlement, nous avons introduit une nouvelle contrainte contextuelle de segmentation dans l'algorithme. Cette contrainte va permettre au fil des itérations d'affiner la classification en accentuant les détails détectés par les contours de segmentation. Le second axe de cette thèse est l'extraction du réseau routier à partir des images satellitaires et aériennes. Nous avons proposé une méthodologie complètement automatique à travers un système d'extraction par blocs qui agissent séparément et indépendamment sur l'image, le premier bloc opère un filtrage directionnel adaptatif, permettant ainsi de détecter les routes dans chaque fenêtre de l'image selon les directions dominantes. Quant au deuxième, il applique une segmentation, puis, il sélectionne les segments représentant des routes selon un critère de forme. Ces deux blocs apportent ainsi un type d'informations différent sur la scène étudiée. Ces résultats sont confrontés puis complétés dans un troisième bloc afin de générer une image du réseau routier. Les performances des méthodologies proposées sont vérifiées à travers des exemples sur des images satellitaires et aériennes. Les résultats expérimentaux sont encourageants
The work of this thesis focuses around two axes: the classification for the mapping of land cover and the extraction of roads from satellite and aerial images. The first axis aims to propose a method of classification which takes in account the spatial information contained in a satellite image. Thus, we developed a method of Markov classification with the search for the optimal solution by an ICM (Iterated Conditional Mode) algorithm. This method is parameterized by a new factor of temperature, this parameter will allow, first, to rule the tolerance of the disadvantageous configurations during the evolution of the classification process, and secondly, to ensure the convergence of the algorithm in a reasonable time of calculation. In parallel, we introduced a new contextual constraint of the segmentation in the algorithm. This constraint will allow, over the iterations, to refine the classification by accentuating the detected details by the segmentation contours. The second axis of this thesis is the extraction of roads from satellite and aerial images. We proposed a completely automatic methodology with an extraction system in blocks which act separately and independently on the image. The first block operates a directional adaptive filtering, allowing detecting roads in each window of the image according to the dominant directions. The second one applies segmentation, and then selects the segments representing roads according to a criterion of the segment form. These two blocks provide a different type of information on the studied image. These results are then complemented with a third block to generate an image of the road network. The performances of the proposed methodologies are verified through examples of satellite and aerial images. In general, the experimental results are encouraging

L'influence de la ville sur la météorologie locale n'est plus à démontrer. Divers processus sont responsables des modifications des conditions radiati ves et aérodynamiques de la basse atmosphère. Afin de modéliser les interactions entre la structure de la ville et les caractéristiques du climat urbain à fine échelle, il est nécessaire de connaître de manière détaillée la structure du tissu urbain. Cette étude met en place une méthodologie permettant de définir et de délimiter dans une ville européenne des quartiers dont les caractéristiques physiques (morphologie des bâtiments et modes d'occupation du sol) ont des influences spécifiques sur le climat urbain. Cette méthodologie est testée sur Marseille, site de la campagne de mesure ESCOMPTE pendant l'été 2001. La base de données topographiques (BDTopo) de l'IGN donne une information sur la volumétrie des bâtiments et les modes d'occupation du sol (MOS). Le logiciel DFMap a été développé afin de transposer les informations vectorielles de la BDTopo sur une grille dont les cellules mesurent 200 m * 200 m. Un SIG est construit à partir des résultats fournis par DFMap ; il permet de décrire la morphologie des bâtiments et leur répartition dans l'espace et de calculer les densités des MOS et des paramètres aérodynamiques (rugosités). La méthode statistique de classification automatique des nuées dynamiques est utilisée pour découper la zone d'étude en classes (7 pour l'agglomération de Marseille). L'étude a ensuite été centrée sur le tissu urbain de Marseille, divisé en 6 puis 9 classes de quartiers. La BDTopo ne fournissant pas une information surfacique complète, des corrections de l'estimation des surfaces de chaque MOS ont été déterminées afin d'obtenir une couverture à 100 % de la surface,. La méthodologie mise en place a été validée sur la ville de Nantes, puis des applications ont été réalisées à partir des mesures de la campagne ESCOMPTE. Une première relation a été calculée entre les caractéristiques des différents quartiers et des mesures de températures et d'humidité de 20 capteurs par plusieurs régressions linéaires. Il est apparu alors difficile de séparer l'influence de la mer et de la météorologie locale de l'influence réelle de la ville sur les conditions de la basse atmosphère. Des mesures de températures de brillance ont alors été analysées et permettent de mettre en évidence de notables différences de température de brillance'entre les différéntsquartiers.

Les travaux présentés dans ce mémoire abordent différents aspects de l'analyse de documents cartographiques, du prétraitement couleur à la reconnaissance de toponymes en passant par l'extraction d'objets géographiques. Le premier chapitre est consacré à la classification couleur. Ce prétraitement permet d'obtenir, à partir d'images de cartes numérisées en cyan, magenta, yellow, les plans couleurs rouge, vert, bleu et noir proches des planches-mères ayant permis l'impression des cartes. L'originalité de la segmentation CMY/TS est sa capacité à reconstruire les objets masqués par les superpositions. Cette classification permet d'apporter une information plus compacte et plus complète aux modules d'extraction subséquents. Le second chapitre présente d'une part, une méthode de caractérisation et d'extraction de zones texturées basée sur une modélisation structurelle et statistique des textures. Cette méthode permet de modéliser conjointement l'aspect macroscopique régulier et structuré des textures ainsi que leur aspect microscopique plus aléatoire. D'autre part, est présenté un module d'extraction des réseaux linéaires et plus particulièrement des réseaux routiers basé sur un suivi de trait particulier contrôlé par un ensemble de mesures statistiques regroupées en un critère dit de Gibbs. Le dernier chapitre présente une stratégie particulière de reconstruction de toponymes à partir d'une méthode originale de reconnaissance de caractères invariante à la translation, à l'homothétie et à la rotation. Ce module permet de plus de reconstituer les limites de parcelles formées de pointillés. Ces différents modules fournissent, à partir des cartes papier existantes, des données structurées et organisées, prêtes à être intégrées dans des systèmes d'information géographique

Two-dimensional geographical information systems are extensively used in the geosciences to create and analyse maps. However, these systems are unable to represent the Earth's subsurface in three spatial dimensions. The objective of this thesis is to overcome this deficiency, to provide a general framework for a 3d geoscience information system (GIS), and to contribute to the public discussion about the development of an infrastructure for geological observation data, geomodels, and geoservices. Following the objective, the requirements for a 3d GIS are analysed. According to the requirements, new geologically sensible query functionality for geometrical, topological and geological properties has been developed and the integration of 3d geological modeling and data management system components in a generic framework has been accomplished. The 3d geoscience information system framework presented here is characterized by the following features: - Storage of geological observation data and geomodels in a XML-database server. According to a new data model, geological observation data can be referenced by a set of geomodels. - Functionality for querying observation data and 3d geomodels based on their 3d geometrical, topological, material, and geological properties were developed and implemented as plug-in for a 3d geomodeling user application. - For database queries, the standard XML query language has been extended with 3d spatial operators. The spatial database query operations are computed using a XML application server which has been developed for this specific purpose. This technology allows sophisticated 3d spatial and geological database queries. Using the developed methods, queries can be answered like: "Select all sandstone horizons which are intersected by the set of faults F". This request contains a topological and a geological material parameter. The combination of queries with other GIS methods, like visual and statistical analysis, allows geoscience investigations in a novel 3d GIS environment. More generally, a 3d GIS enables geologists to read and understand a 3d digital geomodel analogously as they read a conventional 2d geological map.