Les mines à ciel ouvert et souterraines sont des environnements dynamiques de production. Les propriétés géomécaniques des massifs rocheux contrôlent le comportement des excavations. La planification des travaux d'excavation est une phase importante de l'exploitation d'une mine afin de travailler de façon sécuritaire et rentable. Une modélisation précise de la géométrie des excavations minières permettrait notamment de quantifier le matériel excavé et de cartographier le régime structural des parois rocheuses. Généralement, les calculs de volumes sont réalisés à l'aide de récepteurs GNSS récepteurs GNSS (dans le cas de mines à ciel ouvert) et de systèmes lidar et les structures géologiques sont caractérisées manuellement à l'aide d'une boussole. Bien que cette méthode manuelle ait fait ses preuves, elle ne permet pas toujours de caractériser l'ensemble de la paroi rocheuse et nécessite beaucoup de temps sur le terrain. Le développement des technologies lidar est en constante croissance et il y a plusieurs instruments disponibles sur le marché, proposant une prise de mesure rapide et à distance. Toutefois, il y a peu d'information qui évalue la qualité de la donnée géospatiale et qui permet de valider les applications potentielles de ces technologies lidar en milieu minier. Comme mentionné par Devillers (2004), les utilisateurs de données géospatiales doivent être conscients de la qualité des données qu'ils manipulent afin de réduire les risques de mauvaises utilisations. Hudson et Harrison (1997) mentionnent que les discontinuités peuvent jouer un rôle critique dans la stabilité des ouvrages souterrains. Une mauvaise utilisation de la donnée géospatiale afin d'interpréter le comportement d'un massif rocheux pourrait avoir des conséquences importantes. L'objectif principal de ce mémoire est d'évaluer la qualité de la donnée géospatiale de systèmes lidar mobiles (SLM) dans le contexte d'une mine souterraine. L'acquisition des données s'est effectuée à la mine souterraine Eldorado à Val-d'Or. L'instrument de référence utilisé est le scanneur statique Faro Focus S70 et les lidars mobiles évalués sont les Zeb-Revo et le uGPS Rapid Mapper. L'objectif secondaire est d'évaluer le potentiel d'utilisation de ces scanneurs mobiles pour le calcul de volume et la cartographie du régime structural de parois rocheuses d'une mine à ciel ouvert et d'une mine souterraine. Une acquisition de données a aussi été réalisée sur une paroi rocheuse à ciel ouvert. Les mêmes instruments ont été utilisés à l'exception du uGPS Rapid Mapper, non disponible au moment de ces levés, qui a été remplacé par un iPad Pro 12. Ce projet de recherche a permis d'évaluer la qualité de la donnée géospatiale de SLM en milieu souterrain. L'erreur estimée du Zeb-Revo est de ± 0,03 m et de ± 0,15 m pour le uGPS. Les résultats montrent que le Zeb-Revo peut servir à calculer les volumes d'une excavation souterraine. Les écarts de volumes entre le Zeb-Revo et la valeur de référence produite par le scanneur Faro Focus S70 est d'au plus 2% et ces écarts sont de plus de 40% entre le uGPS et la même valeur de référence. Quoi qu'il en soit, il faut porter une attention particulière à la dérive du système de navigation des scanneurs mobiles. Ces analyses n'ont pas été réalisées avec l'iPad à la mine souterraine, mais l'erreur observée dans les levés à ciel ouvert est de l'ordre de de 0,04 m. Les recherches ont aussi démontré la possibilité de mesurer les orientations des structures géologiques d'un massif rocheux à l'aide de lidars mobiles. En milieu à ciel ouvert, la mesure de l'orientation des structures géologiques sur la base d'un relevé SLM a permis de quantifier de manière satisfaisante l'orientation des structures géologiques. Selon la méthode et le lidar utilisés, les écarts angulaires des orientations des familles varient de 5° à 27° pour Discontinuity Set Extractor (DSE) (Abellán, 2018), de 5° à 12° pour PointStudio (Maptek, 2021) et de 10° à 30° pour le plugin kd-tree (Dewez et al., 2016) par rapport au levé manuel de référence par boussole. En milieu souterrain, les méthodes automatiques de détection des structures géologiques ne permettent pas efficacement de distinguer celles-ci de la surface des parois de l'excavation. La méthode automatique DSE donne des résultats semblables pour les trois systèmes lidar, mais partiellement différents du stéréonet de référence. Les écarts angulaires des orientations des familles varient entre 8° à 73°. De plus, deux familles semblent correspondre à l'orientation de l'excavation de la galerie plutôt qu'à la structure géologique naturelle. Une méthode manuelle permet d'identifier visuellement les discontinuités une par une sur les nuages de points, à condition que la qualité de la donnée lidar soit adéquate. La méthode manuelle PointStudio et le lidar Faro ont permis d'identifier la plupart des familles avec un écart angulaire se situant entre 10° et 30° par rapport au levé de référence. La qualité des lidars mobiles testés en milieu souterrain n'est pas suffisante pour l'extraction manuelle des discontinuités. En résumé, les logiciels DSE et PointStudio font bien ce pour quoi ils ont été conçus, c'est-à-dire extraire des plans à partir d'un nuage de points. Toutefois, l'utilisateur doit être prudent avec la donnée qu'il manipule et avoir une bonne connaissance du terrain. / Open-pit and underground mines are dynamic production environments. The geomechanical properties of the rock mass control the behavior of excavations. Excavation planning is an important phase of mine operation in order to work safely and profitably. An adequate 3D modeling of the mine site geometry allows an estimation of the excavated material and a mapping of the structural regime of the rock walls. Typically, volume calculations are performed using GNSS receivers (in case of open-pit) and lidar systems and geological structures are characterized manually using a compass. Although so far successful, using a manual method does not always allow the characterization of the entire rock face and it also requires a lot of time on site. However, the development of lidar technologies is constantly growing and there are several instruments available on the market offering fast and remote measurements. On the other hand, there is little information that evaluates the quality of the geospatial data and validates the potential applications of these lidar technologies in mining environments. As outlined by Devillers (2004), users of geospatial data need to be aware of the quality of the data they are handling in order to reduce the risk of misuse. Hudson and Harrison (1997) mention that discontinuities can play a critical role in the stability of underground structures. Misuse of the point cloud data to interpret the behavior of a rock mass could have important consequences. The main objective of this master's thesis is to evaluate the quality of geospatial data acquires with mobile lidar systems (MLS) in an underground mine. The data acquisition was done at the Eldorado underground mine in Val d'Or. The reference instrument used is the Faro Focus S70 static scanner and the mobile lidar evaluated are the Zeb-Revo and the uGPS Rapid Mapper. The secondary objective is to evaluate the potential use of these mobile scanners for volume calculation and structural regime mapping of both open-pit and underground rock faces. Data acquisition was also done on an open-pit setting. The same instruments were used with the exception that the uGPS Rapid Mapper, unavailable at the time of the surveys, was replaced by an iPad Pro 12. This research project evaluated the quality of SLM geospatial data in the underground environment. The estimated error of the Zeb-Revo is ± 0,03 m and ± 0,15 m for the uGPS. The results show that the Zeb-Revocan be used to calculate the volumes of an underground excavation. The volume difference between the Zeb-Revo and the reference value produced by the Faro Focus S70 scanner is at most 2% and the volume difference between the uGPS and the Faro Focus S70 scanner is more than 40%. However, special attention should be given to the drift of the navigation system of the mobile scanners. These analyses were not done with the iPad in the underground mine, but the error estimated from the open-pit surveys is in the order of 0,04 m. The research also demonstrated the possibility of measuring the orientations of geological structures in a rock mass using mobile lidar. In the open-pit environment, measuring the orientation of geological structures based on an SLM survey has satisfactorily quantified the orientation of geological structures. Depending on the method and the lidar scanner, angular deviations of set orientations ranged from 5° to 27° for Discontinuity Set Extractor(DSE) (Abellán, 2018), 5° to 12° for PointStudio (Maptek, 2021), and 10° to 30° for the kd-tree plugin (Dewez et al., 2016) from the reference compass survey. In the underground environment, automatic methods clearly do not distinguish between a discontinuity and the orientation of the rock face excavation. The automatic DSE method gives similar results for the three lidar systems and are partially different from the reference stereonet. The angular deviations of the orientations of the sets range from 8° to 73°. In addition, two sets seem to correspond to the orientation of the drift excavation rather than the natural geologic structure. A manual method can visually identify the discontinuities one by one, provided the quality of the lidar data is adequate. The manual PointStudio method combined with the Faro lidar were able to identify most of the sets with an angular deviation between 10° and 30° from the reference survey. The quality of the mobile lidar tested in the underground environment is not sufficient for manual extraction of discontinuities. In summary, DSE and PointStudio software do well what they were designed for, i.e. extract planes from a point cloud. However, users must be careful with the data they are processing and must have a sufficient knowledge of the site.

Titre de l'écran-titre (visionné le 19 janvier 2024) / Ce mémoire a pour but de réaliser une analyse fréquentielle des débits d'étiages estivaux observés sur des bassins versants jaugés au Québec de moins de 500 km² ainsi que la réalisation d'une analyse régionale utilisant les dépôts meubles et l'occupation du territoire afin d'estimer les débits d'étiages estivaux de sites non jaugés. Pour y arriver, les trois objectifs suivants ont été identifiés : - Réaliser l'analyse fréquentielle des débits d'étiages estivaux des petits bassins versants dont les données de débits sont disponibles au Québec. - Identifier les dépôts meubles et l'occupation du territoire sur les bassins versants étudiés. - Réaliser une analyse régionale utilisant les quantiles obtenus par l'analyse fréquentielle et les variables explicatives des stations analysées. Une analyse fréquentielle pour 150 stations ayant au moins cinq années de données est réalisée pour les distributions log Normale, Pearson III, log Pearson III, GEV et Gumbel. Les variables d'intérêt pour l'analyse sont les périodes de retour de 2, 5 et 10 ans pour les débits minimums entre le 1ᵉʳ juin au 30 septembre selon une moyenne mobile de 7 jours. Parmi les 150 stations, 23 stations ne respectent pas l'homogénéité et la stationnarité selon les tests de Mann-Kendall et Mann-Whitney et sont retirées de l'analyse. Selon l'EQM, la performance classée en ordre décroissant des distributions est la GEV, Gumbel, log Normale, log Pearson III et Pearson III. Malgré ces résultats, les distributions GEV, Gumbel et Pearson III démontrent des problèmes de quantiles négatifs puisqu'elles ne sont pas bornées positivement. Ces distributions ont une bonne performance pour la partie centrale des distributions, mais la représentativité des données est affectée pour de grandes périodes de retour. Une autre problématique observée est l'application de l'approximation de Wilson-Hilferty pour les distributions Pearson III et log Pearson III. En effet, la variabilité des débits d'étiage limite l'application de cette approximation. Pour le développement des modèles régionaux, les dépôts meubles et l'occupation du territoire sont déterminés en réalisant la délimitation des bassins versants et utilisant les couches vectorielles du 5ᵉ IEQM. Les régions ont été regroupées en deux groupes en fonction des différences significatives entre les débits unitaires des régions. Le premier groupe comporte les régions du Saint-Laurent sud-est (02), Saint-Laurent sud-ouest (03), Outaouais et Montréal (04) et les régions du Saint-Laurent nord-ouest (05), Saguenay et Lac-Saint-Jean (06) et Saint-Laurent nord-est (07) pour le deuxième groupe. Les modèles régionaux ont été déterminés en utilisant une régression de type pas-à-pas inverse et le coefficient de détermination ajusté pour les quantiles Q$_{2,7}$, Q$_{5,7}$ et le Q$_{10,7}$ des stations du premier groupe sont respectivement de 0.871, 0.837 et 0.813 et pour le deuxième groupe, ces coefficients sont respectivement de 0.881, 0.860 et 0.837. Les modèles développés comportent des limites d'application, mais la performance démontre que les dépôts meubles et l'occupation du territoire peuvent servir de variable explicative pour aider à estimer les débits d'étiages estivaux de petits bassins versants québécois.

L'information géographique est maintenant un produit de masse fréquemment manipulé par des utilisateurs non-experts en géomatique qui ont peu ou pas de connaissances de la qualité des données qu'ils utilisent. Ce contexte accroît significativement les risques de mauvaise utilisation des données et ainsi les risques de conséquence néfaste résultant de ces mauvaises utilisations. Cette thèse vise à fournir à des utilisateurs experts ou des experts en qualité une approche leur permettant d'évaluer la qualité des données et ainsi être à même de conseiller des utilisateurs non-experts dans leur utilisation des données. Cette approche se base sur une structuration des données de qualité dans une base de données multidimensionnelle et une communication dynamique et contextuelle utilisant des indicateurs de qualité affichés dans un système SOLAP (Spatial On-Line Analytical Processing) combiné à un système d'information géographique.

Dans le cadre du projet MUSCAMAGSJ ± Multi-scale multi-agent geo-simulation ¿, les simulations sont produites dans un environnement virtuel géographique (EV G) qui reflète la réalité géographique grâce à l'usage de données géoréférencées. Compte tenu des applications de mobilité urbaine visées dans ce projet et de la disponibilité des données, l'EVG a été représenté par une grille hexagonale. Cependant, bien qu' il réduise le biais directionnel lors de l'analyse spatiale, ce genre de grille présente un inconvénient important: il ne permet pas une représentation multi -échelle de l'environnement géographique. Dans le cadre de ce projet de maîtrise, nous proposons une autre solution à ce problème. En effet, nous proposons de partitionner l'environnement à l'aide de cellules dont la forme géométrique fondamentale est le triangle équilatéral. Ensuite, à partir de ces cellules, nous développons un algorithme pour créer des cellules hexagonales hiérarchiques selon un indexage conforme à l'approche column-ordering. Ensuite nous intégrons ces grilles dans une application de système d'information géographique que nous emichissons par des techniques d'intelligence artificielle afin de faciliter la découverte et l'interprétation des phénomènes urbains. En effet, nous avons considéré plus particulièrement les automates cellulaires et les techniques de clustering issues du data mining. Ainsi, nous avons exploré une technique de regroupement ±géo-sémantique¿ des cellules en nous basant sur un algorithme de clustering par fusion. Également, nous avons associé aux grilles hexagonales hiérarchiques des automates cellulaires afin d'obtenir un processus de regroupement automatique (auto-regroupement) qui puisse être utilisé pour l'analyse des données spatiales.

L’exploitation des informations géospatiales pour gérer les crises liées aux catastrophes naturelles joue de nos jours un rôle central dans les prises de décision des pays les plus menacés. Ces informations facilitent une planification proactive dans la réponse aux catastrophes naturelles par une meilleure organisation des ressources. Plusieurs pays à travers le monde, ont déjà mis en place des Infrastructures de données spatiales (IDS) pour assurer la disponibilité et l’accessibilité des données géospatiales. Au Japon, ils ont développé le système J-Alerte pour réagir rapidement avant que survienne la catastrophe. Au Pérou, ils ont mis en place le serveur cartographique de Lima pour aider à repartir adéquatement les ressources à travers les zones les plus touchées en cas de séisme dévastateur. En Haïti, un partenariat franco-haïtien travaille afin de mettre sur pied une infrastructure similaire du nom « Projet SEAS-HAITI ». Définit comme Surveillance de l’Environnement Assistée par Satellite, ce projet a pour objectif de collecter, traiter et diffuser les données géospatiales en rapport à la gestion du territoire et de l’environnement. À cet effet, une campagne de formation a été lancée en accordants trois (3) bourses d’études dans les domaines d’acquisition, traitement et diffusion des données géospatiales. Les volets acquisition et traitement des données sont couverts par deux autres collègues dans des projets complémentaires englobés par le projet SEAS-HAÏTI. L’aspect diffusion des données est donc prise en charge à travers ce projet d’étude qui vise à proposer des fonctions d’accès de manière à améliorer le processus de diffusion selon les personnes, les lieux et les outils exploités, tout en facilitant les recherches à travers la plateforme du projet SEAS-HAÏTI. De manière spécifique, cette étude vise à analyser et identifier les besoins afin de modéliser le contexte de diffusion, mettre en place une stratégie de diffusion adaptée au problème des catastrophes naturelles en Haïti et élaborer des fonctions d’accès adaptées aux besoins des utilisateurs. Après une revue de littérature, un état de l’existant a été réalisé afin de faire le point sur l’état du processus de diffusion des données géospatiales en Haïti. Ceci nous a permis d’exprimer, puis extraire les besoins à partir de la création des scénarios textuels. Ensuite, nous avons proposé une stratégie de diffusion en prenant en compte le contexte technologique (Internet et appareil de connexion), le type et le volume des données, la période de diffusion des données, le niveau de formation des utilisateurs et leurs localisations géographiques. En termes de résultat, un ensemble de fonctions d’accès visant à garantir aux utilisateurs une accessibilité permanente des données géospatiales a été conçu et modélisé par des diagrammes UML (cas d’utilisation et activités). Pour finir, une maquette a été développé afin d’apprécier l’utilité et l’utilisabilité des fonctions proposées. Ce travail va aider à rendre disponible et accessible les données géospatiales afin de promouvoir la recherche et faciliter une meilleure planification des activités de réponses aux catastrophes naturelles / The use of geospatial information to manage crises related to natural disasters nowadays plays a central role in the decision-making of the most threatened countries. This information facilitates proactive planning in response to natural disasters through better organization of resources. Several countries around the world have already implemented Spatial Data Infrastructures (SDIs) to ensure the availability and accessibility of geospatial data. In Japan, they developed the J-Alert system to react quickly before the disaster occurred. In Peru, they set up the lima map server to help ensure that resources are properly distributed to the most affected areas in the event of a devastating earthquake. In Haiti, a Franco-Haitian partnership is working to set up a similar infrastructure called the "SEAS-HAITI Project". Defined as Satellite-Assisted Environmental Monitoring, this project aims to collect, process and disseminate geospatial data related to land and environmental management. To this end, a training campaign was launched by awarding three (3) scholarships in the fields of acquisition, processing and dissemination of geospatial data.The data acquisition and processing components are covered by two other colleagues in complementary projects included in the SEAS-HAITI project. The data dissemination aspect is therefore addressed through this study project, which aims to provide access functions in order to improve the dissemination process according to the people, places and tools used, while facilitating research through the SEAS-HAITI project platform. Specifically, this study aims to analyze and identify needs in order to model the dissemination context, implement a dissemination strategy adapted to the problem of natural disasters in Haiti and develop access functions adapted to users' needs. After a literature review, a review of the existing situation was carried out in order to assess the state of the geospatial data dissemination process in Haiti. This allowed us to express and then extract the needs from the creation of the textual scenarios. Then, we proposed a dissemination strategy taking into account the technological context (Internet and connection device), the type and volume of data, the period of data dissemination, the level of user training and their geographical locations. As a result, a set of access functions to ensure that users have permanent access to geospatial data has been designed and modelled using UML diagrams (use cases and activities). Finally, a model was developed to assess the usefulness and usability of the proposed functions. This work will help to make geospatial data available and accessible to promote research and facilitate better planning of disaster response activities.

Cette thèse se veut une première approche du rôle des technologies de cartographie en ligne à l’ère du Web social (géoweb) dans le domaine de la planification urbaine participative. Son ambition est de proposer, par la prise en compte des dimensions humaines et sociales des technologies, un angle de lecture et un cadre d’analyse innovant pour appréhender une thématique souvent victime de lectures trop rapides. Plus spécifiquement, l’objectif est d’appliquer une approche sociogéographique du géoweb à la problématique de l’aménagement urbain participatif avec la volonté de renouveler l’analyse de la participation publique en analysant le rôle de l’information géographique et des technologies en ligne (sites Web, réseaux sociaux, blogues, etc.). La question fondamentale posée est celle de l’utilisation du géoweb et d’Internet par les acteurs de la participation et de ses impacts sur les dynamiques participatives. Basée sur une étude de cas monographique fine et détaillée mobilisant une panoplie variée de méthodes (analyse documentaire, entrevues, observations directes et participantes), la démarche méthodologique basée sur l’observation de pratiques concrètes, le dialogue et les interactions avec les acteurs de la participation vise à la fois à rassembler des éléments empiriques et à en proposer une interprétation. Ce travail confronte ainsi des questionnements théoriques sur les nouveaux usages de l’iconographie territoriale numérique et du géoweb avec un corpus d’éléments empiriques issus du cas des procédures et des pratiques de participation publique de la ville de Québec. L’organisation de la thèse s’articule autour de 3 parties et 8 chapitres. Les 3 premiers chapitres, qui correspondent à la partie d’exploration de la thèse, proposent une vue d'ensemble de l’univers d’étude tant dans sa dimension sociopolitique (débat public, iconographie territoriale, etc.) que technologique (cartographie en ligne, SIG participatifs, géoweb). Les trois chapitres suivants sont consacrés à l’exposé des observations réalisées dans l’étude de cas consacrée à la Ville de Québec (présentation du terrain d’étude, iconographie territoriale mise en œuvre, usage des technologies par les acteurs). Enfin, la dernière partie, consacrée à l’interprétation, propose en premier lieu une synthèse sur le géoweb comme levier de participation puis propose de nouvelles perspectives de recherche.

Sur un territoire, des sources sonores émettent des sons qui peuvent être d’origines anthropophoniques (i.e. le bruit des véhicules), biophoniques (i.e. les sons émis par les oiseaux), ainsi que géophoniques (i.e. le bruit du vent). Ceci permet de décrire un paysage sonore des lieux tout en alimentant des besoins particuliers propres à la cartographie de l’environnement sonore tels que les propriétés acoustiques des territoires, nécessaires à la compréhension de l’environne me nt sonore. Au-delà des travaux de recherches qui étudient et analysent les propriétés acoustiques de l’environnement, l’état de l’existant se concentre sur deux types de cartes sonores : les cartes d’inventaire de sons et les cartes de bruit. Deux approches méthodologiques sont à l’origine de la production de ces cartes. La première est basée sur des enregistrements sonores mesurés et géoréférencées sur le territoire à l’aide de sonomètres, ou d’applications installées sur des tablettes/téléphones intelligents. La deuxième sert à modéliser la propagation de l’onde acoustique en lien avec les objets présents sur le territoire (i.e. bâtiments, arbres, etc.). Bien que cette deuxième approche considère les différents facteurs environnementaux qui peuvent affaiblir l’onde acoustique comme l’absorption atmosphérique (causée par le vent, la température, etc.), la divergence géométrique et la nature de la couverture des sols, on constate qu’elle est peu documentée dans la littérature scientifique, lorsqu’aucun capteur sonore n’est utilisé pour produire des cartes sonores. L’objectif principal est de définir une méthode générique de modélisation de la propagation acoustique du son pour territoire à l’aide de données géospatiales multi-sources, dont des images à très haute résolution. Ainsi à l’aide des outils géomatiques, il est possible de représenter l’interaction qui existe entre l’onde sonore et les objets environnementaux composant ce territoire. Il est alors possible à partir d’une source sonore et des points récepteurs du son de réaliser des cartes dites spatio-phoniques. Mots clés : environnement sonore, modélisation, géomatique, propagation, données géospatiales, cartographie / On a territory, sound sources emit sounds that can be of anthropophonic origins (i.e. vehicle noise), biophonic origins (i.e. sounds emitted by birds), as well as geophonic origins (i.e. wind noise). This makes it possible to describe a soundscape of the places while feeding particular needs specific to the mapping of the sound environment such as the acoustic properties of the territories, necessary to the understanding of the sound environment. Beyond the research work that studies and analyzes the acoustic properties of the environment, the state of the existing focuses on two types of sound cards: sound inventory cards and noise maps. Two methodological approaches are behind the production of these cards. The first is based on sound recordings measured and georeferenced on the territory using sound level meters, or applications installed on tablets/smartphones. The second is used to model the propagation of the acoustic wave in relation to the objects present on the territory (i.e. buildings, trees, etc.). Although this second approach considers the different environmental factors that can weaken the acoustic wave like atmospheric absorption (caused by wind, temperature, etc.), the geometric divergence and the nature of the cover of soil, it is found that it is poorly documented in the scientific literature, when no sound sensor is used to produce sound cards. The main objective is to define a generic method for modeling the acoustic propagation of a territory using multi-source geospatial data including very high resolution images. Thus, using geomatic tools, it is possible to represent the interaction that exists between the sound wave and the environmenta l objects that make up this territory. It is then possible from a sound source and sound receiving points to make so-called spatio-phonic cards