Wind energy, increasing its share in the generation mix, is intended to replace fossil fuel plants in order to reduce green house gas emissions. However, the replacement of conventional synchronous units by wind generators reduces the number of online Power Systems Stabilizers (PSS) and may therefore deteriorate the damping of critical swing modes, leading to a reduction of the power transfer capacity in transmission corridors. Several reports indicate that angular instability, due to insufficient damping and inadequate tuning or disabling of power system stabilizers, is one of the major events that lead and/or contributed to wide area blackouts. / Variable speed wind turbine generators are capable of fast decoupled real and reactive power control. A damping torque can be generated by modulating a fraction of the real and reactive power output of the wind farm. Supplementary active and reactive power control loops are designed and integrated in the wind turbine controls. Operating limits are added to restrict the kinetic energy exchange of the supplementary control loop within a specified turbine speed. An analytical method is developed in order to assess the effectiveness of real and reactive power modulation in damping inter-area oscillations and to justify the use and commissioning of wind based PSS. A wide area measurement based power system stabilizer suitable for wind farms is designed and integrated in the global and local controls of wind turbines. Feedback signals are selected based on an observability index of the selected mode(s). The proposed stabilizer transfer function is derived via a constrained H∞ optimization. / The controller is tested in time domain simulations using a two area four generators benchmark suffering from interarea oscillatory mode within the range of 0.4-0.6Hz. Testing scenarios show the resiliency and effectiveness of the wind based PSS in damping angular oscillations and stabilizing the power system. The damping contribution of the wind stabilizer is found to be comparable to two conventional PSS. / Possédant un taux de croissance important, la filière éolienne est supposée remplacer des centrales électriques polluantes. La réduction du nombre de machines synchrones entraîne une diminution du nombre de stabilisateurs de réseau conventionnels menant à une dégradation de l'amortissement des oscillations angulaires critiques d'un réseau ce qui pourra limiter la capacité de transfert de puissance des lignes de transports. Plusieurs rapports indiquent que des oscillations angulaires excessives, causées par un manque d'amortissement, ont contribué ou même étaient à l'origine des pertes de charges, déconnection des alternateurs et des blackouts. / La génératrice éolienne, équipée par un contrôleur d'entraînement à vitesse variable, est capable de réguler précisément et rapidement sa puissance active et réactive d'une façon découplée. L'amortissement des oscillations angulaires peut être amélioré en modulant une fraction de la puissance active et/ou réactive des génératrices éoliennes. Des boucles de commandes supplémentaires sont introduites dans la structure de control des éoliennes. Des limites de modulation de puissance active sont ajoutées pour respecter les contraintes opérationnelles de vitesse rotationnelle des turbines. Une méthode analytique est développée pour évaluer le potentiel d'amortissement des oscillations de puissances à travers les interconnections, étant donné le placement d'une ferme éolienne dans un réseau électrique ainsi que le type de modulation. Des indices d'observabilité sont utilisés pour sélectionner les signaux d'entrée du stabilisateur. La fonction de transfert du stabilisateur est dérivée via une optimisation H∞. / Le contrôleur est testé dans un réseau qui consiste de 4 alternateurs séparés en deux zones. Le réseau possède un mode oscillatoire critique qui varie entre 0.4-0.6 Hz. Les scenarios comprennent des tests pour différents placements du parc éolien, niveaux de puissance du parc, et opérations du réseau. Les résultats démontrent l'efficacité des stabilisateurs des éoliennes à amortir les oscillations angulaires et à contribuer à la stabilisation du réseau.

Planning under uncertainty is an increasingly important research field, and it is clear that the design of robust and scalable algorithms which consider uncertainty is key to the development of effective autonomous and semi-autonomous systems. Partially Observable Markov Decision Processes (POMDPs) offer a powerful mathematical framework for making optimal action choices in noisy and/or uncertain environments. However, integration of the POMDP model with real world applications has been slow due to the high computation cost of exact approaches to POMDP planning. / In recent years, point-based POMDP solvers have emerged as efficient methods for providing approximate solutions by planning over a small subset of the belief space. This thesis first provides a survey on many of the proposed point-based POMDP solvers. We then conduct an empirical analysis on the key components of point-based methods, the belief collection and belief updating processes. This is an important contribution, as previous publications on point-based methods have only compared full algorithms, without comparing the underlying processes. As well, we verify the effect of a variety of parameters and optimizations that could be used within a point-based solver. Experiments are conducted on a variety of POMDP environments. / L'importance grandissante de la recherche dans le domaine de la planification sous incertitude est signe que l'élaboration d'algorithmes robustes et extensibles qui gèrent l'incertitude est un élément clé dans le développement de systèmes autonomes et semi-autonomes efficaces. Les processus de décision markoviens partiellement observables (POMDP) constituent une puissante fondation mathématique pour le choix d'actions optimales dans un environnement incertain. Il a cependant été difficile d'incorporer les POMDPs à des applications réelles, à cause de leur coût de calcul élevé lorsqu'une solution exacte est requise. / Récemment, les approches de résolution de POMDPs dites par points, qui planifient sur un petit sous-ensemble de l'état des croyance, se sont révélées être efficaces pour obtenir des solutions approximatives. Le présent m´emoire propose tout d'abord une revue de plusieurs approches par points. Par la suite, une analyse empirique des composantes primordiales des approches par points, de la collecte d'observations, ainsi que du processus de mise à jour de l'état des croyance, est proposée. De plus, les effets de différents paramètres et optimisations liés aux approches par points sont vérifiés. Des expériences sont conduites avec une variété d'environnements de type POMDP.

This thesis studies the performance of different Markov Random Field (MRF) based stereo formulations for cluttered scenes. Cluttered scenes have objects of a specific size distribution placed randomly in 3D space. Real-world examples of such scenes include forest canopy, bushes or foliages in general. One characteristic of such scenes is that they contain a lot of depth discontinuities and partially visible pixels. A natural question which is addressed in this thesis is how well the existing stereo algorithms perform for such scenes. The scenes used in some of the widely used benchmark dataset do not contain stereo pairs with dense clutter. Therefore, we use a cluttered scene model [1] to generate synthetic scenes with different scene parameters such as size and density of objects, and range of depth. In our experiments we apply algorithms with basic and visibility constraints. In the basic category we use: Expansion, Swap, Max Product Belief Propagation (BP-M), Sequential Tree Reweighted Message Passing (TRW-S) and Sequential Belief Propagation (BP-S) with different forms of data and smoothness terms. In the visibility constraint category we use: KZ1 and KZ2 proposed in [2, 3, 4]. The algorithms are applied to the input dataset with different parameter settings. To compare the performance, we consider the percentage of mislabeled pixels, errors in certain regions and the contribution of the errors in those regions to the total error. We also analyze the cause of those errors using the underlying scene statistics. For the basic formulation, Potts model performs surprisingly well in all the experiments, in the sense that binocularly visible surface points are correctly labeled. In particular, Expansion, TRW-S, and BP-M perform equally well. Algorithms with visibility constraints also perform equally well for binocular pixels and in some cases slightly better than basic formulation. We did not observe any clear improvement in labeling binocular pixels. However, vis / Ce mémoire vise à comparer la performance de différents modèles stéréo par champs aléatoires de Markov sur des scènes encombrées. Ces scènes sont composées d'objets dont les grandeurs suivent une distribution spécifique et dont les positions sont aléatoires dans l'espace 3D. Elles se caractérisent par la présence de plusieurs discontinuités de profondeur et d'occlusions partielles. Des buissons, des feuillages ou une forêt en sont des exemples. Les scènes de référence généralement utilisées ne contiennent pas d'images stéréo de scènes encombrées. Il nous apparaît donc important de vérifier la performance des algorithmes stéréo existants sur ce type de scènes. Par conéquent, nous utilisons un modèle de scènes encombrées pour générer des scènes synthétiques selon différents paramètres tels que la taille et la densité des objets, et l'intervalle des profondeurs. Nos tests appliquent des algorithmes avec contraintes de base et de visibilité. Parmi les algorithmes avec contraintes de base, nous utilisons: Expansion, Swap, Max Product Belief Propagation (BP-M), Sequential Tree Reweighted Message Passing (TRWS) et Sequential Belief Propagation (BP-S) avec différentes fonctions de coût et de lissage. Parmi les algorithmes avec contraintes de visiblité, nous utilisons: KZ1 et KZ2 proposés dans [2, 3, 4]. Les algorithmes sont appliqués aux images synthétiques avec différentes valeurs de paramètres. Pour comparer la performance, nous considérons dans toute l'image le pourcentage de pixels erronés, c'est-à-dire n'ayant pas la bonne étiquette de profondeur, ainsi que le pourcentage d'erreurs dans certaines régions et sa contribution dans l'erreur totale. Nous analysons la cause de ces erreurs à l'aide des statistiques de la scène. Pour les algorithmes avec contraintes de base, le modèle de Potts performe bien pour tous les tests, en ce sens que les points visibles dans les deux images (pixels binoculaires) sont asso

Many aspects of open pit mine planning can be modelled as a combinatorial optimization problem. This thesis reviews some existing mine scheduling methods and some of their short comings. Many of the problems are related to the partially ordered knapsack problem with multiple knapsack constraints. This is a special case of a maximum directed cut problem with multiple knapsack constraints on the arcs in the cut.The major contribution of this thesis is the study of the directed cut polytopeand cone, which are the convex hull and positive hull of all directed cut vectors ofa complete directed graph, respectively. Many results are presented on the polyhedralstructure of these polyhedra. A relation between the directed cut polyhedraand undirected cut polyhedra is established that provides families of facet defininginequalities for the directed cut polyhedra from the undirected cut polyhedra.A polynomial time algorithm for optimizing over the undirected cut polytope isgiven for the special case of when an objective function has the same optimal valueon two relaxations, the rooted metric polytope and the metric polytope. Projectionsof the directed cut polytope onto the arc set of an arbitrary directed graph are researched.A method known as triangular elimination is extended from the undirectedcut context to a directed cut context. A complexity result proving that the problem of selecting a physically connected maximum value set of blocks from a 2D grid is NP-hard is given. In the mining literature such a grid would be called a bench.An implementation of a LP rounding algorithm known as pipage rounding isapplied to a pushback design problem. This simple and efficient technique producesresults within 6.4% of optimal for a real data set. / De nombreux aspects de la planification d'une mine à ciel ouvert peuvent être modélisés comme des problèmes d'optimisation combinatoire. La première partie de cette thèse passe en revue quelques méthodes de planification existantes dans la littérature et certaines de leurs lacunes. Plusieurs problèmes sont liés au "partially ordered knapsack (POK)" problème avec contraintes de type sac à dos. Il s'agit d'un cas particulier du problème de coupe maximale dans un graphe dirigé avec des contraintes de type sac-à-dos sur les arcs de la coupe.La contribution majeure de cette thèse est l'étude du cône et du polytope des coupes dirigées, lesquels sont respectivement l'enveloppe convexe et l'enveloppepositive de toutes les coupes d'un graphe dirigé complet.Plusieurs résultats sur la structure polyèdrale des ces polyèdres sont présentés.Une relation entre les polyèdres de coupes dirigées et les polyèdres de coupes non-dirigées est établie. Cette relation permet d'obtenir des familles de facettes définissant des inégalités valides pour les polyèdres de coupes dirigées à partir desinégalités valides et des facettes du polyèdre de coupes non-dirigées.Un algorithme polynomial pour le polytope des coupes non-dirigées est proposé dans le cas particulier d'une fonction objectif ayant la même valeur optimalepour deux relaxations, le polytope métrique enraciné et le polytope métrique. Les projections du polytope de coupes dirigées sur les arcs d'un graphe dirigé sont également étudiées. Une méthode de projection intitulée "élimination triangulaire" est généralisée du cas non-dirigé au cas dirigé.Le problème qui consiste à sélectionner d'une grille 2D un ensemble de sommets connectés de valeur maximale est également étudié. Dans le contexte des mines, les sommets sont les blocs et la grille 2D est un banc. Un résultat de complexité établissant la NP-complétude de ce problème est présenté. Un algorithme "pipage rounding" qui arrondit la solution de la relaxation linéaire a été implémenté pour résoudre le problème de conception de "pushbacks". Cet algorithme simple et efficace a été testé sur des données réelles et a permis d'obtenir des solutions très proches de la solution optimale (écart de 6.4% par rapport à des données réelles).

Mechanisms to share information from Mechanical Computer Assisted Design (MCAD) to simulation model have been demonstrated using various approaches. However, in all cases the information sharing is unidirectional - from the MCAD to Multi-Body Systems (MBS) simulation - which lacks the bidirectional mapping required in a concurrent engineering context where both models need to develop in parallel while remaining consistent.We present a modelling library and a model mapping that permits and encourages parallel development of the mechanical assembly in both the MBS simulation and MCAD environments while supporting both bidirectional initial full transfer and incremental updates. Furthermore, with the adopted approach and with a careful selection of the simulation language, MCAD parts can be extended with non-mechanical behaviour in the simulation tool. / Des mécanismes pour partager l'information entre un modèle CAD et un modèle de simulation ont été démontrés utilisant divers approches. Pourtant, dans tous les cas, le partage d'information était unidirectionnel - allant du modèle CAD vers le modèle de simulation - donc ne possédant pas les qualités bidirectionnelles nécessaires dans le contexte de l'ingénierie collaborative ou les modèles doivent rester consistantes en permanence.Nous présentons notre librairie de modélisation et de transformations entre modèles qui permettent et encouragent le développement parallèle de l'assemblage mécanique dans les deux environnements de simulation de conception. Notre approche supporte le partage et la synchronisation des deux modèles dans les deux sens et de façon incrémentale si nécessaire. En complément, avec l'approche que nous avons adopté, les modèles mécaniques peuvent être associés a des modèles comportementales non mécanique dans l'outil de simulation.

Ice hockey is a popular winter sport that involves many skating skills improved by coaching instruction and numerous hours of practice. Once the basic mechanics of skating have been honed, the open game context requires rapid skating transitions between skating skills so as to effectively navigate about the ice surface to evade opponents and move in strategic tandem with teammates. Consequently, a player's performance relates in large part to effective change of direction maneuvers. The purpose of this study was to observe the kinetics of change of direction maneuvers in hockey players while wearing one of two skate models: a conventional skate and a skate with enhanced ankle mobility. Eight subjects with competitive ice hockey playing experience performed 90º change of direction tasks both to their left and then right sides for both skate models. Kinetic data were collected using a portable acquisition device connected to force strain gauge transducers on the blade holder. During a change of direction maneuver, a significant difference in the force applied by the inside and outside skates was noted (p < 0.05). No significant differences were observed as a main effect for skate model and turn direction. Significant differences were noted when leg side (inside/outside) was compared with skate model or turn direction (p< 0.05). This can provide insight to ice hockey coaches for training and skill development purposes but also to ice hockey skate manufacturers for future directions related to injury prevention and skating performance. / Étant un sport d'hiver populaire, l'hockey sur glace englobe plusieurs tâches de patinage qui sont améliorées par l'enseignement des entraîneurs accompagné de plusieurs heures de pratique. Une fois que les bases du patinage sont maîtrisées, le contexte du jeu ouvert requière des habilitées de transition rapide à travers les aptitudes de patinage pour naviguer effectivement sur la surface glacée afin d'évader les adversaires et se déplacer de manière stratégique avec les coéquipiers. Par conséquence, la performance d'un joueur est largement reliée aux mouvements de changement de direction. L'objectif de cette étude est d'observer la kinétique des mouvements de changement de direction de joueurs d'hockey en portant soit un patin conventionnel ou un patin avec une plus grande mobilité à la cheville. Huit sujets avec de l'expérience compétitive d'hockey on performés des mouvements de changement de direction de 90º à gauche et a droite pour les deux type de patins utilises. Des données kinétiques on été collectées en utilisant un système portable d'acquisition de données connecté à des jauges de déformation situés entre la lame et la botte du patin. Durant un mouvement de changement de direction, une différence significative a été observée au niveau de la distribution du poids entre la jambe extérieure et intérieure (p > 0.05). Aucune différence significative n'a été notée pour les deux modèles de patin ou par rapport à la direction du virage. Des différences significatives ont été observées lorsque la jambe intérieure ou extérieure a été comparée avec le type de patin utilisé ou la direction du virage (p > 0.05). Ceci nous donne de l'information par rapport aux stratégies d'entrainement des joueurs d'hockey ainsi que pour la fabrication de futurs modèles de patin pour la performance et la prévention aux blessures.

The least-used direction (LUD) rule is one of a class of largely unanalyzed pivot rules - the history-based rules. History-based pivot rules guide the progression of edge following algorithms like the Simplex method. This thesis investigates the problem of finding an exponential length LUD path on a particular kind of digraph known as an acyclic unique sink orientation of a hypercube (AUSO). In addition, a survey of six well-known history-based pivot rule and examples to illustrate their independence is given. The Fibonacci construction is introduced as a potential way of creating families of AUSOs that allows for exponential LUD paths. The most straight-forward application of this technique is unsuccessful, but there is room for more exploration. An exponential lower bound is given for thenumber of times the least-used direction is used by a Hamiltonian path following the related history-based Zadeh's rule. This result shows that the number of times each direction is used grows at a similar rate and is thus relatively balanced. / La règle de least-used direction (LUD) fait parti de la grande classe des règles pivots history-based. Ceux-ci guident la progression des algorithmes de détection des contours, tel que la méthode Simplex. Ce mémoire examine le problème de la recherche de chemin LUD de longueur exponentielle dans un graphe acyclique dirigé à bloc récepteur unique (acyclic unique sink orientation - AUSO) dans les hypercubes. De plus, une vue d'ensemble de six règles pivots history-based ainsi que des exemples sont fournis pour illustrer leurs indépendances. La structure Fibonacci est présentée comme une possibilité de créer des familles de graphe acyclique dirigé à bloc récepteur unique permettant des chemins LUD de longueurs exponentielles. Exécuter cette technique de façon simple s'avère infructueuse, par contre cela nous laisse la place à plus d'amples explorations. Une borne inférieure exponentielle est fournie pour le nombre de fois que LUD est présent dans un chemin Hamiltonian selon la règle history-based Zadeh. Les résultats obtenus démontrent que le nombre de fois utilisé par chaque direction augmente à une fréquence semblable et est donc relativement équilibré.

Comparative approaches are fundamental to analyzing genomic sequence data, and therefore touch almost all aspects of bioinformatics research. The core tasks of sequence alignment, phylogenetic inference, and ancestral sequence reconstruction must be performed as accurately as possible in order for their results to be useful. Due to the difficult combinatorial nature of these problems, as well as the necessary assumptions made by the models upon which they are based, even the best methods to solve them will make errors. These errors will impact and potentially bias any downstream analysis performed on sequence data. The overall objective of my thesis is to explore algorithmic techniques to quantify sources of error in comparative sequence analysis, and ensure that they are minimized. This work is divided into three results: 1) a novel context-sensitive indel model for more accurate sequence alignment, 2) an algorithm to efficiently compute the expected error of ancestral sequence reconstruction, and 3) an approximation algorithm with tight error bound guarantees for an application of phylogenetic analysis that arises in conservation biology. / Les approches comparatives sont fondamentales pour l'analyse des données de séquences génomiques, et donc touchent presque tous les aspects de la echerche en bioinformatique. Les principales missions de l'alignement de séquences, l'inférence phylogénétique et la reconstruction des séquences ancestrales, doivent être effectuées le plus précisément possible afin que leurs résultats soient utiles. En raison de la nature combinatoire difficile de ces problèmes, ainsi que les hypothèses nécessaires faites par les modèles sur lesquels elles sont fondées, même les meilleures méthodes pour les résoudre font des erreurs. Ces erreurs affectent potentiellement toute analyse de effectuées en aval sur les données de séquence. L'objectif général de ma thèse est d'explorer les techniques algorithmiques pour quantifier les sources d'erreur dans l'analyse comparative des séquences, et de s'assurer qu'elles sont réduites au minimum. Ce travail est divisé en trois résultats: 1) un modèle indel sensible au contexte pour un alignement plus précis des séquences, 2) un algorithme pour calculer efficacement l'erreur attendue de la reconstruction séquence ancestrale, et 3) un algorithme d'approximation avec garanties d'erreur pour un problème d'analyse phylogénétique qui se pose en biologie de la conservation.

The cortical surface in humans is comprised of several folds which are juxtaposed together to form a biologically meaningful pattern. For many biological reasons, the geometry of this pattern changes in time: folds get longer, wider and deeper. The relationship between the shape of cortical folds and biological factors such as gender and aging can be studied using statistical shape analysis techniques.An essential step in this process is the matching of the folds on different cortical surfaces. Fold matching can be done using a scalar field describing the relative depth of folds on a surface. The match between folds is established by comparing the scalar field of each surface. The first contribution of this thesis is to define a function as a solution to a sparse linear system, which characterizes the relative depth of the folds on a surface. This thesis shows that the accuracy of surface registration is improved by 11% using the proposed scalar field as a shape descriptor to register surfaces. The second contribution of this thesis is to propose a statistical method to detect directional differences in the shape of folds on the cerebral cortex. A directional difference can be, for example, a difference in its length in the direction parallel to it. Previous statistical tests for shape analysis only determine if two folds are different locally, and they typically average across multiple local directions. The method proposed in this thesis provides directional information to better understand the factors that relate to differences in fold shape.The third contribution of this thesis is the development of anisotropic diffusion kernels on surfaces to highlight shape differences that affect fold shape. Diffusion of scalar and tensor fields is used in statistical shape analysis to increase the detection power of statistical tests. However, diffusion also decreases the capacity of statistical tests to localize significant shape differences. Prior to this thesis, diffusion kernels used on surfaces were isotropic in shape and blurred information over multiple folds. Anisotropic diffusion kernels, on the other hand, can increase statistical power by concentrating diffusion along fold orientation and highlighting the variability in shape that is localized to specific folds.In summary, this thesis provides tools that increase the amount of information that can be gathered about the morphometry of the cerebral cortex using statistical shape analysis. The accuracy of surface registration is increased, the analysis of the underlying deformation field allows us to determine if a difference in shape affects fold length or width and diffusion kernels produce statistical results that highlight the variability in shape that is localized to specific folds. / La surface corticale du cerveau humain contient plusieurs plis, ou sillons, qui juxtaposés forment un motif cohérent. Pour plusieurs raisons biologiques, la géométrie du motif formé par les plis corticaux change avec le temps: les plis deviennent plus longs, plus ouverts et plus creux. La relation entre la forme des plis corticaux et plusieurs facteurs biologiques, tels que le vieillissement et le genre du sujet peut être étudiée en utilisant des méthodes statistiques d'analyse de formes.Une étape essentielle de l'analyse statistique de la forme du cerveau humain est la mise en correspondance des sillons de surfaces corticales différentes. La mise en correspondance peut se faire à l'aide d'un champ scalaire décrivant la profondeur relative des sillons sur une surface. La correspondance entre les sillons est établie en comparant le champ scalaire respectif de chaque surface. La première contribution de cette thèse est de décrire un champ scalaire rapide à calculer et qui caractérise la profondeur relative des sillons sur une surface. L'utilisation du champ scalaire proposé dans cette thèse a amené une amélioration de 11% de la précision de la mise en correspondance. La seconde contribution de cette thèse est une méthode statistique permettant de localiser des différences directionnelles dans la forme des plis. Par exemple, un sillon plus long aura une différence de longueur dans la direction parallèle au sillon. La méthode statistique présentée dans cette thèse permet de déterminer la direction selon laquelle la forme des sillons diffère le plus. Les autres méthodes statistiques ne pouvant que déterminer si localement deux sillons sont différents, la méthode proposée dans cette thèse procure davantage d'information pour comprendre la forme des sillons.La troisième contribution de cette thèse est de proposer une méthode de diffusion anisotrope sur la surface corticale afin de faire ressortir les différences qui affectent la forme des sillons. La diffusion de champs scalaires et de tenseurs est utilisée afin d'augmenter la capacité de détection des tests statistiques. Par contre, la diffusion réduit aussi la capacité de localisation des méthodes statistiques. Avant cette thèse, la diffusion sur la surface se faisait de façon isotrope et l'information sur la forme des sillons était diffusée sur une région couvrant plusieurs sillons. La diffusion anisotrope permet d'augmenter le pouvoir de détection des tests statistiques sans pour autant réduire la capacité de mettre en évidence une différence dans la forme qui est localisée à un sillon spécifique.Le résultat de cette thèse est qu'il est possible d'analyser la forme des sillons du cortex cérébral en utilisant une méthode générale d'analyse de déformations. La précision de la mise en correspondance a été augmentée, l'analyse des champs de déformations permet de déterminer si une différence affecte la longueur ou la largeur du sillon et la diffusion utilisée pour augmenter la puissance des tests statistiques permet de mettre en évidence des différences dans la forme qui est localisée à un sillon spécifique.

With the advancement of technologies, earth observation data could be obtained with finer spatial and spectral resolution. However, the increasing volume and complexity of those high resolution data presents new challenges in geographic information system (GIS) and remote sensing (RS) research, such as heterogeneous distributed data handling, efficient parallel data processing algorithms, and easy manageability of the underlying cyberinfrastructure, new collaboration model and lower computation costs. Geospatial cloud computing is leveraged in GIS/RS research to address the challenges of heterogeneous distributed data and its processing. Although the early experience has proven it is a great success to utilize cloud computing in GIS/RS research, the manageability of the cyberinfrastructure cannot be neglected. To be manageable, I argue that cloud computing must handle domain specific problems in GIS/RS, manage privacy of data, ease of use, and be inexpensive. In thesis I propose IHC3—integrated hybrid cloud computing cyberinfrastructure for advanced scalability and easy manageability in GIS/RS cyberinfrastructure research. IHC3 is designed to seamlessly integrate the computing resource of local hardware with public cloud providers, and it can dynamically adjust the boundary of private and public cloud with respect to the variable workload. A set of functionalities to simplify the image data processing, analysis, and visualization in GIS/RS research are also implemented in IHC3. I use MODIS data re-projection experiment with IHC3 to evaluate IHC3's performance, and compare the execution time and computation costs with single desktop, private cloud and Amazon EC2. The experiment proves that IHC3 is an effective platform for GIS/RS research, and it can offload the onerous system administration work from GIS/RS scientists, providing them with a tool for enhancing their research. / Avec l'avancement des technologies, des données d'observation de la terre pourrait être obtenu avec une résolution spatiale et spectrale plus fine. Toutefois, le volume et la complexité croissantes de ces données à haute résolution présente de nouveaux défis en matière de système d'information géographique (SIG) et télédétection (RS) de recherche, tels que la manipulation des données distribuées hétérogènes, parallèle efficace des algorithmes de traitement de données, la gestion facile des cyberinfrastructure sous-jacente, nouveau modèle de collaboration et de coût de calcul inférieur. Géospatiales cloud computing ont un effet de levier en matière de SIG / RS de recherche pour relever les défis de données hétérogènes distribués et son traitement. Bien que les premières expériences ont prouvé qu'il est un grand succès d'utiliser le cloud computing dans les SIG / RS recherche, la gestion de l'cyberinfrastructure ne peut pas être négligée. Pour être gérable, je soutiens que le cloud computing doit traiter les problèmes domaine spécifique en matière de SIG / RS, de gérer la confidentialité des données, la facilité d'utilisation, et d'être peu coûteux. Ainsi, dans cet article je propose IHC3 intégrée cyberinfrastructure hybrides de cloud computing pour l'évolutivité de pointe et maniabilité facile dans la recherche cyberinfrastructure SIG / RS. IHC3 s'intègre de façon transparente les ressources de calcul du local de matériel avec les fournisseurs de cloud public, et il pourrait ajuster dynamiquement la limite de cloud privé et public à l'égard de la charge de travail variable. Un ensemble de fonctionnalités pour simplifier le traitement des données d'image, l'analyse et la visualisation de SIG / RS de recherche sont également mis en œuvre dans IHC3. Je utilise des données MODIS re-projection expérimenter avec IHC3 pour évaluer la performance IHC3, et de comparer les temps d'exécution et les coûts de calcul avec le bureau unique, nuage privé et Amazon EC2. L'expérience prouve que IHC3 est une plateforme efficace pour la SIG / RS de recherche, et il peut décharger le travail du système onéreux administration de SIG / RS scientifiques, en leur fournissant un outil pour l'amélioration de leurs recherches.