Avec l'importante disponibilité de données topographiques de référence, la création des données géographiques n'est plus réservée aux professionnels de l'information géographique. De plus en plus d'utilisateurs saisissent leurs propres données, que nous appelons données thématiques, en s'appuyant sur ces données de référence qui jouent alors le rôle de données support. Les données thématiques ainsi saisies font sens en tant que telles, mais surtout de par leurs relations avec les données topographiques. La non prise en compte des relations entre données thématiques et topographiques lors de traitements modifiant les unes ou les autres peut engendrer des incohérences, notamment pour les traitements liés au changement de niveau de détail. L'objectif de la thèse est de définir une méthodologie pour préserver la cohérence entre les données thématiques et topographiques lors d'un changement de niveau de détail. Nous nous concentrons sur l'adaptation des données thématiques suite à une modification des données topographiques, processus que nous appelons migration des données thématiques. Nous proposons d'abord un modèle pour la migration de données thématiques ponctuelles sur réseau composé de : (1) un modèle pour décrire le référencement des données thématiques sur les données topographiques par des relations spatiales (2) une méthode de relocalisation basée sur ces relations. L'approche consiste à identifier les relations finales attendues en fonction des relations initiales et des changements sur les données topographiques entre les états initial et final. La relocalisation est alors effectuée grâce à une méthode multicritère de manière à respecter au mieux les relations attendues. Une mise en œuvre est présentée sur des cas d'étude jouets et sur un cas réel fourni par un service de l'Etat gestionnaire de réseau routier. Nous discutons enfin l'extension du modèle proposé pour traiter la prise en compte des relations pour d'autres applications que la migration de données thématiques / With the large availability of reference topographic data, creating geographic data is not exclusive to experts of geographic information any more. More and more users rely on reference data to create their own data, hereafter called thematic data. Reference data then play the role of support for thematic data. Thematic data make sense by themselves, but even more by their relations with topographic data. Not taking into account the relations between thematic and topographic data during processes that modify the former or the latter may cause inconsistencies, especially for processes that are related to changing the level of detail. The objective of this thesis is to define a methodology to preserve the consistency between thematic and topographic when the level of detail is modified. This thesis focuses on the adaptation of thematic data after a modification of topographic data: we call this process thematic data migration. We first propose a model for the migration of punctual thematic data hosted by a network. This model is composed of: (1) a model to describe the referencing of thematic data on topographic data using spatial relations (2) a method to re-locate thematic data based on these relations. The approach consists in identifying the expected final relations according to the initial relations and the modifications of topographic data between the initial and the final state. The thematic data are then re-located using a multi-criteria method in order to satisfy, as much as possible, the expected relations. An implementation is presented on toy problems and on a real use case provided by a French public authority in charge of road network management. The extension of the proposed model to take into account the relations for other applications than thematic data migration is also discussed

Une des préoccupations de la société est de trouver un compromis entre le développement des territoires et la protection de la faune sauvage. La prise en compte des déplacements des animaux lors de projets d’aménagement nécessite de connaître les comportements des différentes espèces et de définir ce qui a une influence sur leur localisation et sur la sélection de leur lieu de vie. Notre objectif est de pouvoir représenter les déplacements d’animaux sur un espace géographique précisément décrit afin ensuite de simuler et d’évaluer les conséquences des aménagements.Nous avons commencé par analyser l’influence des éléments du paysage sur les déplacements à partir de localisations connues d’animaux comme des traces GPS (suivis menés par l’ELIZ, l’ANSES, l’ONCFS, l’INRA)et de données de description de l’espace notamment la BD TOPO®. Les cas d’étude correspondent à des milieux différents et à trois espèces : renard, chevreuil et cerf. Nous avons pu confirmer le rôle de certains caractères de l’espace selon les cas d’étude. Par exemple les préférences spatiales lors des déplacements des renards en milieu périurbain semblent se porter sur la végétation arborée et des lieux peu occupés par les hommes pendant certaines parties de la journée (parcs, zones d’activités, le long des voies ferrées). Concernant les cervidés en milieu forestier, la pente et le type de peuplement paraissent avoir le plus d’influence sur les déplacements.À l’aide des connaissances extraites par les analyses et de la littérature, nous avons défini et implémenté dans la plateforme GeOxygene un modèle de simulation de déplacements d’animaux. Les trajectoires sont construites par une approche agent reprenant le comportement spatial selon l’espèce et l’influence des éléments du paysage favorables ou faisant obstacle. Nous effectuons une analyse critique de notre modèle puis nous proposons des pistes d’enrichissement à l’aide de la comparaison avec les observations et le retour des écologues. Enfin des scénarios d’aménagement sont testés dans le but de mettre en évidence leur impact et leur efficacité. / Finding compromises between human development and wildlife protection is one concern of society.Taking into account animal movements in planning projects requires some knowledge on species behaviours and on what determines their localizations and their habitat places. Our goal is to be able to represent animal movements on an accurate geographical space in order to simulate and to evaluate the consequences of planning decisions. We first analysed how the features of the landscape influence movements from collected localizations on animals, for example GPS tracks (studies of ELIZ, ANSES, ONCFS, INRA) and from data describing spacesuch as BD TOPO®. The studied cases are about several types of environment and three species: red fox,roe deer and red deer. We found some results that confirm the role played by the spatial features,depending on the studied cases. For instance in a periurban environment, foxes seem to be more inwooded patches and in places with few human activities during some parts of the day (squares, areas with industrial or commercial activities, sides of railways). In a forested environment, deers are more likely to be influenced by slope and forest stands. Thanks to knowledge from data analyses and to literature, we defined a simulation model for animalmovements. We implemented it in the GeOxygene platform. The trajectories are built with an agent approach by taking into account the spatial behaviour of the species and the influence of elements that favour or hinder movements. We proposed a critical view of the modelling choices and some improvements from the comparison with observations and experts advices. Then, scenarios within frastructures are defined so that to identify their impact and their efficiency.

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

Les Infrastructures de Données Géographiques (IDG) ont été mises en place depuis une vingtaine d’années afin notamment de contribuer aux politiques publiques environnementales en facilitant la mise à disposition et le partage des informations géographiques. Au vu des dynamiques en cours relatives à la fois à la production et à la circulation de l’information géographique environnementale, le questionnement à l’origine de cette thèse s’inscrit dans le cadre général d’une meilleure compréhension des pratiques de gestion de l’environnement. Il concerne l’étude de la contribution des IDG à la Gestion Intégrée des Zones Côtières (GIZC) française, gouvernance territoriale spécifique et complexe pour laquelle le recueil et le partage, notamment via les IDG, d’informations géographiques ont été identifiés depuis les années 2000 comme des composantes majeures pour fonder la politique de la mer et du littoral. Néanmoins, la contribution effective des IDG dépend des réponses qu’elles apportent à leurs usagers. Du point de vue méthodologique, ce travail de recherche met en oeuvre une stratégie exploratoire se focalisant sur les usages et les besoins des acteurs côtiers ainsi que sur la nature complexe et dynamique des IDG : - Une enquête nationale basée sur un questionnaire en ligne et exploitée par une triple analyse : statistique, par réseaux sociaux (Social Network Analysis) et thématique ; - Une étude de cas infranationale, reposant sur des entretiens semi-directifs auprès de personnes-ressources et analysée thématiquement puis par diagrammes de flux de données (DFD). Ces techniques de recueil et d’analyse ont été choisies et mises en oeuvre de manière intégrée et complémentaire pour permettre une compréhension, une explication et une généralisation du système IDG dans le contexte de la GIZC. Pour chacune des phases de la recherche, trois types de résultats sont dégagés : le profil des usagers, les IDG jouant un rôle dans la gestion des littoraux français, et leur contribution à la gestion de ces territoires. Il ressort de cette série de synthèses, d’abstractions et de modélisations, une contribution à la connaissance des phénomènes d’appropriation des IDG et des flux informationnels associés. / Spatial Data Infrastructures (SDIs) have been implemented over the last twenty years in particular in order to contribute to Environmental Policy by improving geographic information access and sharing processes. Given the current dynamics of both production and circulation of environmental geographic information, the general aim underlying this research is part of the general framework for a better understanding of environmental management practices. This research focuses specifically on French SDIs and their contribution to Integrated Coastal Zone Management (ICZM), a complex form of territorial governance for which the collection and sharing, particularly via SDIs, of geographic information have been identified, since the 2000s, as a major component on which to found coastal and marine public policies. However, the real contribution of SDIs depends on the answers they provide to their users. From a methodological perspective, this PhD is implemented by an exploratory research approach focusing on the usages and needs of coastal stakeholders as well as on the complex and dynamic nature of SDIs. The research approach is divided into two phases: - A national online survey examined by a triple analysis: Statistical analysis, Social Network Analysis (SNA) and thematic analysis;- A sub-national case study based on semi-structured interviews with key informants and analyzed thematically and by Data Flow Diagrams (DFD). These data collection and analysis techniques have been selected and implemented in an integrated and complementary approach to enable understanding, explanation and generalization of the "SDI system" in the context of ICZM. For each phase of the research, three types of results emerged: the profile of users, the type of SDIs playing a role in the management of French coasts, and their contribution to the management of these areas. The above-described research has resulted in a contribution to the knowledge of SDI appropriation and the associated information flows.

Les champs continus sont des types de représentations spatiales utilisées pour modéliser des phénomènes tels que la température, la pollution ou l’altitude. Ils sont définis selon une fonction de mapping f qui affecte une valeur du phénomène étudié à chaque localisation p du domaine d’étude. Par ailleurs, la représentation des champs continus à différentes échelles ou résolutions est souvent essentielle pour une analyse spatiale efficace. L’avantage des champs continus réside dans le niveau de détails généré par la continuité, ainsi que la qualité de l’analyse spatiale fournie par la multi-résolution. L’inconvénient de ce type de représentations dans l’analyse spatio-multidimensionnelle est le coût des performances d’analyse et de stockage. Par ailleurs, les entrepôts de données spatiaux et les systèmes OLAP spatiaux (EDS et SOLAP) sont des systèmes d’aide à la décision qui permettent l’analyse spatio-multidimensionnelle de grands volumes de données spatiales et non spatiales. L’analyse des champs continus dans l’architecture SOLAP représente un défi de recherche intéressant. Différents travaux se sont intéressés à l’intégration de ce type de représentations dans le système SOLAP. Cependant, celle-ci est toujours au stade embryonnaire. Cette thèse s’intéresse à l’intégration des champs continus incomplets représentés par une grille régulière de points dans l’analyse spatio-multidimensionnelle. Cette intégration dans le système SOLAP implique que l’analyse des champs continus doit supporter : (i) les opérateurs OLAP classiques, (ii) la vue continue des données spatiales, (iii) les opérateurs spatiaux (slice spatial) et (iv) l’interrogation des données à différentes résolutions prédéfinies. Dans cette thèse nous proposons différentes approches pour l’analyse des champs continus dans le SOLAP à différents niveaux de l’architecture relationnelle, de la modélisation conceptuelle à l’optimisation des performances de calcul. Nous proposons un modèle logique FISS qui permet d’optimiser les performances d’analyse à multi-résolution en se basant sur des méthodes d’interpolation. Puis, nous exposons une méthodologie basée sur la méthode d’échantillonnage du Clustering, qui permet d’optimiser les opérations d’agrégation des grilles régulières de points dans l’architecture SOLAP relationnelle en effectuant une estimation des résultats. / Continuous fields are types of spatial representations used to model phenomena such as temperature, pollution or altitude. They are defined according to a mapping function f that assigns a value of the studied phenomenon to each p location of the studied area. Moreover, the representation of continuous fields at different scales or resolutions is often essential for effective spatial analysis. The advantage of continuous fields is the level of details generated by the continuity of the spatial data, and the quality of the spatial analysis provided by the multi-resolution. The downside of this type of spatial representations in the multidimensionnal analysis is the high cost of analysis and storage performances. Moreover, spatial data warehouses and spatial OLAP systems (EDS and SOLAP) are decision support systems that enable multidimensional spatial analysis of large volumes of spatial and non-spatial data. The analysis of continuous fields in SOLAP architecture represents an interesting research challenge. Various studies have focused on the integration of such representations in SOLAP system. However, this integration still at an early stage. Thus, this thesis focuses on the integration of incomplete continuous fields represented by a regular grid of points in the spatio-multidimensional analysis. This integration in the SOLAP system involves that the analysis of continuous fields must support:(i) conventional OLAP operators, (ii) Continuous spatial data, (iii) spatial operators (spatial slice), and (iv) querying data at different predefined levels of resolutions. In this thesis we propose differents approaches for the analysis of continuous fields in SOLAP system at different levels of the relational architecture (from the conceptual modeling to the optimization of computing performance). We propose a logical model FISS to optimize the performances of the multi-resolution analysis, based on interpolation methods. Then, we present a new methodology based on the Clustering sampling method, to optimize aggregation operations on regular grids of points in the relational SOLAP architecture.

L’irrigation a connu de grands changements dans le bassin du Rhône français durant les trente dernières années du vingtième siècle. La mise en œuvre d’un Système d’Information sur le bassin du Rhône (SIR) montre l’existence de quatre grands systèmes d’irrigation qui s’individualisent au sein de plusieurs « régions d’irrigation ». Ces dernières révèlent des dynamiques contrastées, mettant à mal l’idée que l’irrigation aurait connu une expansion continue et homogène, même si les superficies irriguées augmentent globalement. Ces dynamiques spatiales s’expliquent par les profondes transformations d’une pratique modernisée, utilisant des techniques toujours plus économes en eau. C’est d’ailleurs le deuxième enseignement de la recherche : l’accroissement général des superficies irriguées n’a pas entraîné une augmentation des demandes en eau. Celles-ci ont plutôt tendance à diminuer, de l’ordre de 30 % en trente ans. Sous l’impulsion des gestionnaires, les irrigants font un usage de plus en plus raisonné des ressources en eau et, à terme, il ne faut certainement pas considérer l’irrigation comme une menace généralisée pour les équilibres environnementaux... Le mémoire de thèse s’accompagne d’un système de gestion de l’information géographique et d’un atlas en version électronique. / Over the last thirty years of the twentieth century, irrigation in the French basin of the Rhône river has undergone substantial change. The implementation of a Geographic Information System on the Rhône basin (SIR) demonstrates the existence of four main irrigation systems individualized within several “irrigation regions.” These reveal in turn a series of contrasted dynamics, putting into question the idea that irrigation expansion had been both continuous and homogeneous, even though the total surface area irrigated actually increased. These spatial dynamics can be accounted for by the deep transformations due to a modernised practice that relies on techniques ever more sparing with water. This is in fact the second lesson one can draw from this study : the general increase in irrigated surface areas did not lead to an increase in water demand. On the contrary, water demand has tended to diminish, in the order of 30% over thirty years. Driven by management, the cultivators’ use of water resources is more and more reasoned, so that in the long run irrigation is surely no global threat to environmental balance. The thesis includes a system for managing geographic information as well as an electronic atlas.