En analyse de risques, les arbres d’attaque sont utilisés pour évaluer les menaces sur un système. Les méthodes formelles permettent leur analyse quantitative et leur synthèse, mais les propriétés exprimant la qualité des arbres d’attaque par rapport au système n’ont pas été formalisées. Dans ce document, nous définissons un nouveau cadre formel pour les arbres d’attaque prenant en compte un modèle opérationnel du système, et dotant les arbres d’une sémantique de chemins. Nous définissons les propriétés de correction des raffinements, et étudions leurs complexités. A partir d’une attaque optimale dans un modèle de système quantitatif, nous guidons la conception d’un arbre d’attaque, en indiquant ses feuilles qui contribuent à l’attaque optimale considérée. / In risk analysis, attack trees are used to assess threats to a system. Formal methods allow for their quantitative analysis and synthesis, but the properties expressing the quality of the attack trees with respect to the system have not been formalized. In this document, we define a new formal framework for attack trees that takes an operational model of the system into account, and provides the trees with a path semantics. We define the correctness properties of refinements, and study their computational complexity. Given an optimal attack in a quantitative system model, we guide the design of a attack tree, indicating its leaves that contribute to considered the optimal attack.

Les chutes des personnes âgées à domicile présentent un problème important à cause de leur fréquence et de leurs conséquences médicales, psychologiques et économiques. Pour cela, l'idée d'une prévention des chutes s'avère nécessaire pour réduire leur nombre et leurs conséquences indésirables. Cette idée constitue la motivation principale des projets ANR PARAChute et Predica dont le but est de détecter une dérive vers la chute chez les personnes âgées à domicile. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de ce projet et a comme objectif de concevoir un système d'analyse de la marche qui devrait s'intégrer dans la méthode à proposer pour évaluer un risque de chute chez la personne âgée. Une étude des approches déjà adoptées pour évaluer l'équilibre dynamique d'une personne nous a permis d'identifier un certain nombre de paramètres et de tests validés comme étant pertinents pour la détection d'un risque de chute. Or, ces approches s'appuient sur des tests cliniques effectués par les gériatres ou sur l'utilisation de capteurs portables encombrants d'où la nécessité de développer un nouvel outil autonome et non encombrant pour extraire ces paramètres. Notre solution a été de concevoir un système de suivi 3D complet du mouvement humain, capable de nous fournir les positions de quelques points clé du corps durant la marche et à partir desquelles nous pouvons évaluer les paramètres recherchés. Le système de suivi développé utilise des images vidéo obtenues à l'aide d'un caméscope numérique grand public et ne nécessite pas l'intervention d'un opérateur ou l'usage de marqueurs portables. N'utilisant aucun modèle temporel de marche notre méthode est générique et simple. Elle est fondée sur un modèle 3D virtuel humanoïde et sur un nouvel algorithme de filtrage particulaire que nous avons développé dans le but d'estimer la configuration la plus probable de ce modèle vis à vis de l'image vidéo du corps réel. En raison de la nature non gaussienne et multimodale des densités de probabilité impliquées, l'usage d'une approche particulaire était nécessaire. L'algorithme développé, appelé 'Interval Particle Filtering' (IPF), réorganise l'espace de recherche des configurations probables du modèle virtuel d'une façon déterministe, efficace et optimisée. Dans le but de réduire la complexité de cet algorithme, une version factorisée utilisant les réseaux bayésiens dynamiques a été ensuite proposée. Cette version améliorée profite de la Rapport de thèse de Jamal Saboune 1 Résumé modélisation de la marche en une chaîne cinématique pour factoriser la construction du vecteur d'état et la fonction d'observation. En terme de reconstruction 3D, les résultats obtenus à l'aide de notre système de suivi sont assez satisfaisants. La comparaison des valeurs des paramètres recherchés, calculées à partir des positions 3D fournies par un système de référence et par l'algorithme (IPF), montre une erreur moyenne de mesure de 5%. Une étude du suivi longitudinal chez les personnes âgées sera alors nécessaire pour choisir les paramètres qui permettent de déceler une évolution vers un risque de chute chez les personnes âgées.

Les systèmes complexes ferroviaires étant de plus en plus contraints par des autorités de décision placées à un haut niveau d'abstraction, il devient problématique d'imposer des critères à une autre échelle que fonctionnelle. Ainsi, dès lors que l'on descend plus bas, nous sommes confrontés à des spécificités des systèmes nationaux qui font perdre la généralité du travail des décisionnaires Européens. Le problème est qu'à chaque niveau d'abstraction, des méthodes d'évaluation du risque existent, mais sans être compatibles entre elles. Par ailleurs, la combinaison des couches et la vision fonctionnelle du système ne prennent pas en compte l'impact des fonctions les unes sur les autres, ni le lien entre le niveau global et les composants afin d'allouer la sécurité.Nous proposons donc une démarche harmonisée d'évaluation du risque, capable de répartir les contraintes définies au niveau fonctionnel abstrait sur les entités qui implémentent les systèmes avec leurs spécificités.Notre contribution est méthodologique. Elle part d'un modèle fonctionnel du système ferroviaire constitué en couches. Le but étant de représenter ce système sans dépendance entre les fonctions, il a fallu les traduire indépendamment des autres en faisant apparaître les entrées/sorties comme des places/transitions d'un réseau de Petri. A chaque couche de la décomposition correspond une classe de réseau de Petri. Ainsi, à la couche structurelle, nous associons les réseaux de Petri Temporels; à la couche fonctionnelle les réseaux de Petri stochastiques et à la couche logique les réseaux de Petri Prédicats Transitions

Le pergélisol est omniprésent dans l’Arctique et l’Antarctique, et il est présent en haute altitude partout dans le monde. Les communautés et le développement industriel des régions pergélisolées ont besoin d’infrastructures de transport (routes, aéroports, chemins de fer, etc.), sachant que le transport y revêt une importance vitale au niveau social, économique et politique (Regehr, Milligan et Alfaro 2013). Toutefois, les changements climatiques auront des répercussions sur les infrastructures de transport existantes et futures en Alaska de l’ordre de 282 à 550 M$ (2015 USD), selon les scénarios d’émissions (Melvin et al. 2016). Vu ces conditions, des outils sont nécessaires pour aider les décideurs à prioriser l’entretien, le remplacement et la construction des infrastructures, et potentiellement justifier l’utilisation des stratégies de mitigation pour les remblais sur pergélisol. Des méthodes d’analyse de risque peuvent être utilisées, mais leur application en ingénierie du pergélisol est actuellement limitée. Le risque est un produit du hasard, de la conséquence et de la vulnérabilité pour chacun des dangers considérés. La probabilité et le coût de l’occurrence d’un danger sont respectivement un hasard et une conséquence, tandis que la vulnérabilité corrèle le dommage possible avec la conséquence. Comme il existe peu de données de défaillance pour les installations sur pergélisol, le risque doit être déterminé à l’aide des méthodes d’analyse de fiabilité (premier-ordre deuxièmemoment ou simulations de Monte Carlo), qui intègrent les incertitudes des paramètres d’entrée pour déterminer la variabilité des résultats. Ces méthodes exigent la caractérisation de l’incertitude des variables aléatoires, ce qui peut être difficile en l’absence de données suffisantes, souvent plus que nécessaire dans la pratique actuelle. En outre, ces méthodes d’analyse de fiabilité exigent une fonction d’état limite pour que le danger soit analysé. Les dangers communs qui affectent les remblais sur pergélisol incluent : le tassement, la fissuration, la rupture soudaine, le déplacement latéral du remblai, le drainage et l’accumulation d’eau en pied de remblai, et les glissements de la couche active. Parmi ces dangers, seuls quelques-uns ont des fonctions d’état limite déterminées ou qui peuvent être approfondies par l’auteure. Les dangers associés à ces fonctions d’état limite ou de hasard comprennent : les tassements totaux et différentiels au dégel, la formation d’arche par le positionnement de particules audessus de cavité, les glissements de la couche active, la rupture de la pente du ponceau et l’affaissement de la structure du ponceau. Un programme a été créé sur le logiciel Excel pour calculer le risque des installations linéaires construites sur un remblai de pergélisol en utilisant les méthodes statistiques appliquées aux fonctions d’état limite afin de déterminer les dangers communs aux infrastructures sur pergélisol, ainsi que d'estimer les coûts directs de réparation et les facteurs d’échelle permettant de tenir compte des coûts indirects des dommages causés aux utilisateurs de l’infrastructure et aux communautés concernées. Les calculs des risques sont basés sur les propriétés géotechniques et l’incertitude climatique, telles que caractérisées par des fonctions de densité de probabilité, en utilisant les méthodes statistiques de simulations de Monte Carlo. Une analyse de la fragilité du réchauffement climatique permet de recalculer les dangers à partir des variations des températures de l’air. Les analyses répétées le long de l’infrastructure fournissent un profil de risque actuel ainsi qu'un profil tenant compte du réchauffement climatique. Le programme a servi à déterminer les dangers pour la route d’accès à l’aéroport de Salluit, et l'évaluation des dangers, des risques et de la rentabilité a été effectuée pour l’aéroport international d’Iqaluit / Permafrost is ubiquitous in the Arctic and Antarctic, and present in high elevation regions throughout the world. The communities and industrial development in permafrost regions require transportation infrastructures (roadways, airports, railways, etc.) and, in these regions, transportation is of vital social, economic, and political importance (Regehr, Milligan, and Alfaro 2013). However, warming climate conditions will endanger existing and future transportation infrastructure in Alaska to the tune of $282 to $550 million (2015 USD) depending on future emission scenarios (Melvin et al. 2016). Given these conditions, tools are required to aid decisionmakers in prioritizing infrastructure maintenance, replacement, and construction, and potentially justifying the use of mitigation strategies of permafrost embankments. Risk analysis methods can be used but their existing application to permafrost engineering is limited. Risk is a product of hazard, consequence and vulnerability for each of the dangers under consideration. The probability and costs of a danger’s occurrence is a hazard and the consequence, respectively, while vulnerability correlated the damage with the consequence. Since little failure data is available for permafrost infrastructure, the hazard must be determined from reliability analysis methods (First-Order Second-Moment or Monte Carlo Simulation), which aggregate the uncertainty of input parameters to determine the result’s variation. These methods require the characterization of random variable uncertainty, which can be difficult without sufficient data, often more than the current standard-of-practice. Additionally, the method requires a limit state function for the danger to be analyzed. Common dangers effecting permafrost embankment infrastructure included: settlement, cracking, sudden collapse, lateral embankment spreading, drainage and ponding water, and active layer detachment landslides. Of these dangers, only a few have existing limit state functions or have limit state functions that can be developed by the author. The dangers with limit state functions or hazard functions include: total and differential thaw settlement, particle position bridging over voids, active layer detachment landslides, and culvert gradient and structural failure. A Microsoft Excel-based program was created to calculate the risk for permafrost embankment linear infrastructure, using statistical methods applied to limit state functions to determine hazards for common permafrost dangers, estimated direct costs for the repair of a hazard’s occurrence, and scaling factors to account for the indirect costs of damage to the infrastructure’s users and connected communities. Hazard calculations are based on geotechnical property and climate uncertainty, as characterized by probability density functions, using Monte Carlo Simulation methods. A climate change fragility analysis recalculates the hazard with warming air temperatures. Repeated analyses along the infrastructure provide a risk profile of the infrastructure, now and with a warming climate. The program is used to determine hazard for the Airport Access Road in Salluit, and hazard, risk and cost/benefit assessments were conducted using this program for the Iqaluit International Airport.

La plupart des pays industrialisés fondent la réglementation de l’introduction de produits et de substances sur des considérations scientifiques, notamment à travers l’analyse des risques. Ce modèle réglementaire fondé sur la science est lourdement critiqué par différents commentateurs pour sa négligence des considérations éthiques propres à l’introduction des biotechnologies. Ces commentateurs proposent de réformer ce modèle en reconnaissant les questions normatives de l’analyse des risques et en modifiant les fonctions essentielles de la réglementation de la biotechnologie. Les moyens proposés pour réaliser ces fins incluent la consultation de comités d’éthique, la résolution des questions normatives préalablement à l’analyse des risques, de même que la mise en œuvre juridique de normes éthiques. Le présent mémoire analyse les différents enjeux de l’intégration des considérations éthiques à la réglementation des biotechnologies en évaluant l’adéquation entre les fins recherchées par les commentateurs et les moyens qu’ils proposent pour y parvenir. / Most industrialized countries base the regulation of the introduction of products and substances on scientific considerations, notably through risk analysis. This science-based regulatory model is heavily criticized by different commentators for its negligence of ethical considerations specific to the introduction of biotechnologies. These commentators propose to reform this model by acknowledging the normative questions of risk analysis and by modifying the essential functions of biotechnology regulation. Proposed means to concretize these ends include the consultation of ethics committees, the resolution of normative questions before risk analysis, and the legal enforcement of ethical norms. This thesis analyzes different issues related to the integration of ethical considerations to the regulation of biotechnology by evaluating the adequacy between the ends sought by the commentators and the means they propose to reach them.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017. / De nos jours, la plupart des systèmes dans divers secteurs critiques tels que l'aviation, le pétrole et les soins de santé sont devenus très complexes et dynamiques, et par conséquent peuvent à tout moment s'arrêter de fonctionner. Pour éviter que cela ne se reproduise et ne devienne incontrôlable ce qui engagera des pertes énormes en matière de coûts et d'indisponibilité; l'adoption de stratégies de contrôle et de maintenance s'avèrent plus que nécessaire et même vitale. Dans le génie des procédés, les stratégies optimales de maintenance pour ces systèmes pourraient avoir un impact significatif sur la réduction des coûts et sur les temps d'arrêt, sur la maximisation de la fiabilité et de la productivité, sur l'amélioration de la qualité et enfin pour atteindre les objectifs souhaités des compagnies. En outre, les risques et les incertitudes associés à ces systèmes sont souvent composés de plusieurs relations de cause à effet de façon extrêmement complexe. Cela pourrait mener à une augmentation du nombre de défaillances de ces systèmes. Par conséquent, un outil d'analyse de défaillance avancée est nécessaire pour considérer les interactions complexes de défaillance des composants dans les différentes phases du cycle de vie du produit pour assurer les niveaux élevés de sécurité et de fiabilité. Dans cette thèse, on aborde dans un premier temps les lacunes des méthodes d'analyse des risques/échec et celles qui permettent la sélection d'une classe de stratégie de maintenance à adopter. Nous développons ensuite des approches globales pour la maintenance et l'analyse du processus de défaillance fondée sur les risques des systèmes et machines complexes connus pour être utilisées dans toutes les industries. Les recherches menées pour la concrétisation de cette thèse ont donné lieu à douze contributions importantes qui se résument comme suit: Dans la première contribution, on aborde les insuffisances des méthodes en cours de sélection de la stratégie de maintenance et on développe un cadre fondé sur les risques en utilisant des méthodes dites du processus de hiérarchie analytique (Analytical Hierarchy Process (AHP), de cartes cognitives floues (Fuzzy Cognitive Maps (FCM)), et la théorie des ensembles flous (Fuzzy Soft Sets (FSS)) pour sélectionner la meilleure politique de maintenance tout en considérant les incertitudes. La deuxième contribution aborde les insuffisances de la méthode de l'analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité (AMDEC) et son amélioration en utilisant un modèle AMDEC basée sur les FCM. Les contributions 3 et 4, proposent deux outils de modélisation dynamique des risques et d'évaluation à l'aide de la FCM pour faire face aux risques de l'externalisation de la maintenance et des réseaux de collaboration. Ensuite, on étend les outils développés et nous proposons un outil d'aide à la décision avancée pour prédire l'impact de chaque risque sur les autres risques ou sur la performance du système en utilisant la FCM (contribution 5). / Dans la sixième contribution, on aborde les risques associés à la maintenance dans le cadre des ERP (Enterprise Resource Planning (ERP)) et on propose une autre approche intégrée basée sur la méthode AMDEC floue pour la priorisation des risques. Dans les contributions 7, 8, 9 et 10, on effectue une revue de la littérature concernant la maintenance basée sur les risques des dispositifs médicaux, puisque ces appareils sont devenus très complexes et sophistiqués et l'application de modèles de maintenance et d'optimisation pour eux est assez nouvelle. Ensuite, on développe trois cadres intégrés pour la planification de la maintenance et le remplacement de dispositifs médicaux axée sur les risques. Outre les contributions ci-dessus, et comme étude de cas, nous avons réalisé un projet intitulé “Mise à jour de guide de pratique clinique (GPC) qui est un cadre axé sur les priorités pour la mise à jour des guides de pratique cliniques existantes” au centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et intégration sociale du Québec (CIRRIS). Nos travaux au sein du CIRRIS ont amené à deux importantes contributions. Dans ces deux contributions (11e et 12e) nous avons effectué un examen systématique de la littérature pour identifier les critères potentiels de mise à jour des GPCs. Nous avons validé et pondéré les critères identifiés par un sondage international. Puis, sur la base des résultats de la onzième contribution, nous avons développé un cadre global axé sur les priorités pour les GPCs. Ceci est la première fois qu'une telle méthode quantitative a été proposée dans la littérature des guides de pratiques cliniques. L'évaluation et la priorisation des GPCs existants sur la base des critères validés peuvent favoriser l'acheminement des ressources limitées dans la mise à jour de GPCs qui sont les plus sensibles au changement, améliorant ainsi la qualité et la fiabilité des décisions de santé. / Today, most systems in various critical sectors such as aviation, oil and health care have become very complex and dynamic, and consequently can at any time stop working. To prevent this from reoccurring and getting out of control which incur huge losses in terms of costs and downtime; the adoption of control and maintenance strategies are more than necessary and even vital. In process engineering, optimal maintenance strategies for these systems could have a significant impact on reducing costs and downtime, maximizing reliability and productivity, improving the quality and finally achieving the desired objectives of the companies. In addition, the risks and uncertainties associated with these systems are often composed of several extremely complex cause and effect relationships. This could lead to an increase in the number of failures of such systems. Therefore, an advanced failure analysis tool is needed to consider the complex interactions of components’ failures in the different phases of the product life cycle to ensure high levels of safety and reliability. In this thesis, we address the shortcomings of current failure/risk analysis and maintenance policy selection methods in the literature. Then, we develop comprehensive approaches to maintenance and failure analysis process based on the risks of complex systems and equipment which are applicable in all industries. The research conducted for the realization of this thesis has resulted in twelve important contributions, as follows: In the first contribution, we address the shortcomings of the current methods in selecting the optimum maintenance strategy and develop an integrated risk-based framework using Analytical Hierarchy Process (AHP), fuzzy Cognitive Maps (FCM), and fuzzy Soft set (FSS) tools to select the best maintenance policy by considering the uncertainties. / The second contribution aims to address the shortcomings of traditional failure mode and effect analysis (FMEA) method and enhance it using a FCM-based FMEA model. Contributions 3 and 4, present two dynamic risk modeling and assessment tools using FCM for dealing with risks of outsourcing maintenance and collaborative networks. Then, we extend the developed tools and propose an advanced decision support tool for predicting the impact of each risk on the other risks or on the performance of system using FCM (contribution 5). In the sixth contribution, we address the associated risks in Enterprise Resource Planning (ERP) maintenance and we propose another integrated approach using fuzzy FMEA method for prioritizing the risks. In the contributions 7, 8, 9, and 10, we perform a literature review regarding the risk-based maintenance of medical devices, since these devices have become very complex and sophisticated and the application of maintenance and optimization models to them is fairly new. Then, we develop three integrated frameworks for risk-based maintenance and replacement planning of medical devices. In addition to above contributions, as a case study, we performed a project titled “Updating Clinical Practice Guidelines; a priority-based framework for updating existing guidelines” in CIRRIS which led to the two important contributions. In these two contributions (11th and 12th) we first performed a systematic literature review to identify potential criteria in updating CPGs. We validated and weighted the identified criteria through an international survey. Then, based on the results of the eleventh contribution, we developed a comprehensive priority-based framework for updating CPGs based on the approaches that we had already developed and applied success fully in other industries. This is the first time that such a quantitative method has been proposed in the literature of guidelines. Evaluation and prioritization of existing CPGs based on the validated criteria can promote channelling limited resources into updating CPGs that are most sensitive to change, thus improving the quality and reliability of healthcare decisions made based on current CPGs. Keywords: Risk-based maintenance, Maintenance strategy selection, FMEA, FCM, Medical devices, Clinical practice guidelines.

La disponibilité accrue de l’information géospatiale est, de nos jours, une réalité que plusieurs organisations, et même le grand public, tentent de rentabiliser; la possibilité de réutilisation des jeux de données est désormais une alternative envisageable par les organisations compte tenu des économies de coûts qui en résulteraient. La qualité de données de ces jeux de données peut être variable et discutable selon le contexte d’utilisation. L’enjeu d’inadéquation à l’utilisation de ces données devient d’autant plus important lorsqu’il y a disparité entre les nombreuses expertises des utilisateurs finaux de la donnée géospatiale. La gestion des risques d’usages inappropriés de l’information géospatiale a fait l’objet de plusieurs recherches au cours des quinze dernières années. Dans ce contexte, plusieurs approches ont été proposées pour traiter ces risques : parmi ces approches, certaines sont préventives et d’autres sont plutôt palliatives et gèrent le risque après l'occurrence de ses conséquences; néanmoins, ces approches sont souvent basées sur des initiatives ad-hoc non systémiques. Ainsi, pendant le processus de conception de la base de données géospatiale, l’analyse de risque n’est pas toujours effectuée conformément aux principes d’ingénierie des exigences (Requirements Engineering) ni aux orientations et recommandations des normes et standards ISO. Dans cette thèse, nous émettons l'hypothèse qu’il est possible de définir une nouvelle approche préventive pour l’identification et l’analyse des risques liés à des usages inappropriés de la donnée géospatiale. Nous pensons que l’expertise et la connaissance détenues par les experts (i.e. experts en geoTI), ainsi que par les utilisateurs professionnels de la donnée géospatiale dans le cadre institutionnel de leurs fonctions (i.e. experts du domaine d'application), constituent un élément clé dans l’évaluation des risques liés aux usages inadéquats de ladite donnée, d’où l’importance d’enrichir cette connaissance. Ainsi, nous passons en revue le processus de conception des bases de données géospatiales et proposons une approche collaborative d’analyse des exigences axée sur l’utilisateur. Dans le cadre de cette approche, l’utilisateur expert et professionnel est impliqué dans un processus collaboratif favorisant l’identification a priori des cas d’usages inappropriés. Ensuite, en passant en revue la recherche en analyse de risques, nous proposons une intégration systémique du processus d’analyse de risque au processus de la conception de bases de données géospatiales et ce, via la technique Delphi. Finalement, toujours dans le cadre d’une approche collaborative, un référentiel ontologique de risque est proposé pour enrichir les connaissances sur les risques et pour diffuser cette connaissance aux concepteurs et utilisateurs finaux. L’approche est implantée sous une plateforme web pour mettre en œuvre les concepts et montrer sa faisabilité. / Nowadays, the increased availability of geospatial information is a reality that many organizations, and even the general public, are trying to transform to a financial benefit. The reusability of datasets is now a viable alternative that may help organizations to achieve cost savings. The quality of these datasets may vary depending on the usage context. The issue of geospatial data misuse becomes even more important because of the disparity between the different expertises of the geospatial data end-users. Managing the risks of geospatial data misuse has been the subject of several studies over the past fifteen years. In this context, several approaches have been proposed to address these risks, namely preventive approaches and palliative approaches. However, these approaches are often based on ad-hoc initiatives. Thus, during the design process of the geospatial database, risk analysis is not always carried out in accordance neither with the principles/guidelines of requirements engineering nor with the recommendations of ISO standards. In this thesis, we suppose that it is possible to define a preventive approach for the identification and analysis of risks associated to inappropriate use of geospatial data. We believe that the expertise and knowledge held by experts and users of geospatial data are key elements for the assessment of risks of geospatial data misuse of this data. Hence, it becomes important to enrich that knowledge. Thus, we review the geospatial data design process and propose a collaborative and user-centric approach for requirements analysis. Under this approach, the user is involved in a collaborative process that helps provide an a priori identification of inappropriate use of the underlying data. Then, by reviewing research in the domain of risk analysis, we propose to systematically integrate risk analysis – using the Delphi technique – through the design of geospatial databases. Finally, still in the context of a collaborative approach, an ontological risk repository is proposed to enrich the knowledge about the risks of data misuse and to disseminate this knowledge to the design team, developers and end-users. The approach is then implemented using a web platform in order to demonstrate its feasibility and to get the concepts working within a concrete prototype.

Les systèmes actuels de base de données géodécisionnels (GeoBI) ne tiennent généralement pas compte de l'incertitude liée à l'imprécision et le flou des objets; ils supposent que les objets ont une sémantique, une géométrie et une temporalité bien définies et précises. Un exemple de cela est la représentation des zones à risque par des polygones avec des limites bien définies. Ces polygones sont créés en utilisant des agrégations d'un ensemble d'unités spatiales définies sur soit des intérêts des organismes responsables ou les divisions de recensement national. Malgré la variation spatio-temporelle des multiples critères impliqués dans l’analyse du risque, chaque polygone a une valeur unique de risque attribué de façon homogène sur l'étendue du territoire. En réalité, la valeur du risque change progressivement d'un polygone à l'autre. Le passage d'une zone à l'autre n'est donc pas bien représenté avec les modèles d’objets bien définis (crisp). Cette thèse propose des concepts fondamentaux pour le développement d'une approche combinant le paradigme GeoBI et le concept flou de considérer la présence de l’incertitude spatiale dans la représentation des zones à risque. En fin de compte, nous supposons cela devrait améliorer l’analyse du risque. Pour ce faire, un cadre conceptuel est développé pour créer un model conceptuel d’une base de donnée multidimensionnelle avec une application pour l’analyse du risque d’érosion côtier. Ensuite, une approche de la représentation des risques fondée sur la logique floue est développée pour traiter l'incertitude spatiale inhérente liée à l'imprécision et le flou des objets. Pour cela, les fonctions d'appartenance floues sont définies en basant sur l’indice de vulnérabilité qui est un composant important du risque. Au lieu de déterminer les limites bien définies entre les zones à risque, l'approche proposée permet une transition en douceur d'une zone à une autre. Les valeurs d'appartenance de plusieurs indicateurs sont ensuite agrégées basées sur la formule des risques et les règles SI-ALORS de la logique floue pour représenter les zones à risque. Ensuite, les éléments clés d'un cube de données spatiales floues sont formalisés en combinant la théorie des ensembles flous et le paradigme de GeoBI. En plus, certains opérateurs d'agrégation spatiale floue sont présentés. En résumé, la principale contribution de cette thèse se réfère de la combinaison de la théorie des ensembles flous et le paradigme de GeoBI. Cela permet l’extraction de connaissances plus compréhensibles et appropriées avec le raisonnement humain à partir de données spatiales et non-spatiales. Pour ce faire, un cadre conceptuel a été proposé sur la base de paradigme GéoBI afin de développer un cube de données spatiale floue dans le system de Spatial Online Analytical Processing (SOLAP) pour évaluer le risque de l'érosion côtière. Cela nécessite d'abord d'élaborer un cadre pour concevoir le modèle conceptuel basé sur les paramètres de risque, d'autre part, de mettre en œuvre l’objet spatial flou dans une base de données spatiales multidimensionnelle, puis l'agrégation des objets spatiaux flous pour envisager à la représentation multi-échelle des zones à risque. Pour valider l'approche proposée, elle est appliquée à la région Perce (Est du Québec, Canada) comme une étude de cas. / Current Geospatial Business Intelligence (GeoBI) systems typically do not take into account the uncertainty related to vagueness and fuzziness of objects; they assume that the objects have well-defined and exact semantics, geometry, and temporality. Representation of fuzzy zones by polygons with well-defined boundaries is an example of such approximation. This thesis uses an application in Coastal Erosion Risk Analysis (CERA) to illustrate the problems. CERA polygons are created using aggregations of a set of spatial units defined by either the stakeholders’ interests or national census divisions. Despite spatiotemporal variation of the multiple criteria involved in estimating the extent of coastal erosion risk, each polygon typically has a unique value of risk attributed homogeneously across its spatial extent. In reality, risk value changes gradually within polygons and when going from one polygon to another. Therefore, the transition from one zone to another is not properly represented with crisp object models. The main objective of the present thesis is to develop a new approach combining GeoBI paradigm and fuzzy concept to consider the presence of the spatial uncertainty in the representation of risk zones. Ultimately, we assume this should improve coastal erosion risk assessment. To do so, a comprehensive GeoBI-based conceptual framework is developed with an application for Coastal Erosion Risk Assessment (CERA). Then, a fuzzy-based risk representation approach is developed to handle the inherent spatial uncertainty related to vagueness and fuzziness of objects. Fuzzy membership functions are defined by an expert-based vulnerability index. Instead of determining well-defined boundaries between risk zones, the proposed approach permits a smooth transition from one zone to another. The membership values of multiple indicators (e.g. slop and elevation of region under study, infrastructures, houses, hydrology network and so on) are then aggregated based on risk formula and Fuzzy IF-THEN rules to represent risk zones. Also, the key elements of a fuzzy spatial datacube are formally defined by combining fuzzy set theory and GeoBI paradigm. In this regard, some operators of fuzzy spatial aggregation are also formally defined. The main contribution of this study is combining fuzzy set theory and GeoBI. This makes spatial knowledge discovery more understandable with human reasoning and perception. Hence, an analytical conceptual framework was proposed based on GeoBI paradigm to develop a fuzzy spatial datacube within Spatial Online Analytical Processing (SOLAP) to assess coastal erosion risk. This necessitates developing a framework to design a conceptual model based on risk parameters, implementing fuzzy spatial objects in a spatial multi-dimensional database, and aggregating fuzzy spatial objects to deal with multi-scale representation of risk zones. To validate the proposed approach, it is applied to Perce region (Eastern Quebec, Canada) as a case study.

L'évaluation du risque d'accident relié à la consommation de drogues se heurte à des difficultés en termes d'échantillonnage et d'acquisition de données. D'autres problèmes sont attribuables à l'identification précise des drogues consommées par un individu et comment on évalue les effets. Les méthodes d'analyse de responsabilité ont été développées afin de contourner ces problèmes, mais il semble que le risque d'accident n'est pas estimé correctement par ces méthodes. La présente étude, réalisée sur un échantillon de conducteurs décédés entre 1999 et 2002, conclut que les rapports de cotes estimés correspondent au risque d'être responsable de l'accident plutôt que le risque d'accident lui-même. L'alcool est la drogue la plus fréquemment détectée, mais on retrouve également du cannabis, des benzodiazépines et de la cocaïne chez les conducteurs décédés. Le poly-usage de drogues semble très fréquent dans la population étudiée. Les résultats selon les échantillons d'urine ou de sang sont comparables.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Dans le cas de portails Web donnant accès à de multiples jeux de données, il peut être difficile pour un utilisateur métier non expert en données géospatiales d’évaluer si les données présentent des risques d’utilisation, la seule information généralement disponible étant les métadonnées. Elles sont généralement présentées dans un langage technique, ce qui peut limiter la compréhension de leur portée sur les décisions de l’utilisateur. L’objectif principal de ce mémoire est de proposer une approche pour aider les utilisateurs et producteurs de données géospatiales à identifier et gérer les risques reliés à l’utilisation envisagée de données acquises dans un portail Web a posteriori de la production des données. L’approche utilisée pour répondre à nos objectifs consiste en une série de questions structurées adressées à l’utilisateur dont les réponses permettent d’identifier des risques. Dans le cas où celui-ci identifie des risques d’utilisation, des actions spécifiques de gestion du risque sont suggérées. / In the case of Web portals providing access to multiple data sets, it may be difficult for a non-expert user to assess if data may present risks; the only information generally available being metadata. These metadata are generally presented in a technical language, and it can be difficult for a non-expert user to understand the scope of the metadata on their decisions. The main objective of this thesis is to propose an approach for helping users and producers of geospatial data to identify and manage risks related to the planned use of data acquired through a Web portal, a posteriori of the production of data. The approach developed uses a series of structured questions to be answered by a user of geospatial data. Depending on the answers, the user can identify risks of use. When risks of data misuse are identified, specific risk management actions are suggested.