Bien souvent segmentées, les approches visant à évaluer le risque tsunami se contentent tantôt d'évaluer l'aléa, tantôt d'estimer les enjeux et leurs vulnérabilités, ce bien souvent de manière disciplinaire. Les différents spécialistes des composantes du risque (géophysiciens, modélisateurs, géographes, économistes, sociologues, etc.) travaillent à des échelles différentes, parlent un langage qui leur est propre. Les opérationnels de la sécurité civile tentent tant bien que mal d'y puiser des solutions de gestion de crise. La démarche proposée dans cette thèse consiste à fédérer l'ensemble de ces composantes pour une évaluation intégrée du risque tsunami. Elle présente des méthodes relatives à l'évaluation : (1) de l'historique de l'aléa et sa modélisation selon différents scénarios probables, (2) des enjeux humains et structurelles suivant les dynamiques spatio-temporelles de la fréquentation humaine des lieux exposés à l'aléa (scénarios d'enjeux), et (3) des capacités de réponse des institutions en charge de la sécurité civile. La confrontation des scénarios d'enjeux et de gestion de crise aux scénarios d'aléas permet une évaluation des dommages potentiels dans des conjonctures spécifiques. La démarche, appliquée à trois sites exposés à forts enjeux, en métropole (Antibes) comme en Outre-mer (La Réunion et Mayotte), apporte ainsi une méthode d'évaluation complète du risque tsunami. Elle fournit aux opérationnels des outils et des solutions de gestion de crise (sélection de zones refuge, modélisation des temps d'évacuation etc.), et des recommandations pour limiter les impacts de futurs événements (préparation et information des populations). Elle fait le lien entre sciences dures, sciences sociales et gestionnaires du risque à travers une approche intégrée et appliquée de l'évaluation du risque.

L'extraction d'éléments curvilignes d'images de télédétection, surtout proches de la limite de résolution ou lorsqu'elles sont bruitées, représente toujours un défi important pour les algorithmes informatiques, alors que pour les interprètes humains c'est une tâche immédiate. Dans ce travail une méthode novatrice est présentée pour guider l'extraction d'éléments curvilignes (routes, cours d'eau, etc) d'images de télédétection. Cette méthode a pour but de mettre à jour les systèmes d'informations géographiques (SIG) grâce à un modèle inédit (ELECA) qui comporte trois parties. Le modèle ELECA tire avantage de deux idées principales. Les données utilisées ne sont pas seulement les images de télédétection mais également les données des SIG qui ne sont pas nécessairement à jour. Le modèle s'appuie également sur des progrès récents des sciences psycho-cognitives en imitant partiellement le mouvement des yeux durant une recherche visuelle.<br /><br />Ainsi les trois parties du modèle ELECA sont (1) une méthode de recherche de l'information locale qui utilise un œil virtuel pour ne se focaliser qu'aux lieux d'information probable, évitant ainsi un traitement global de l'image ; (2) une méthode simple et rapide d'extraction de l'information locale par une adaptation astucieuse d'une analyse en composantes connexes ; et (3) une méthode originale de fusion des informations locales qui s'appuie sur des travaux de reconstruction de l'espace global par raisonnement spatial qualitatif.<br /><br />Le modèle ELECA évite de cette manière certains pièges dans lesquels tombent souvent les méthodes courantes/classiques. En particulier, la technique proposée peut être mise en œuvre pour des images partiellement masquées ou de basse résolution pour lesquelles seulement des interprètes humains peuvent traiter l'image présentement. La méthode a été aussi élaborée pour être rapide et efficace afin de pouvoir réaliser des mises à jour de SIG très rapides lorsque nécessaire.<br /><br />La dernière partie de ce travail est consacrée à l'élaboration d'une solution informatique supportant le modèle ELECA. Une architecture logicielle souple et adaptative est mise en avant, permettant l'intégration de développements ultérieurs pour le modèle. Enfin un volet algorithmique montre concrètement que les solutions du modèle ELECA sont implantables en termes informatiques.

Cette thèse s'est intéressée à l'intégration des Systèmes d'Information Géographique, dans les domaines de la formation en géosciences appliquées et sciences de l'environnement. L'étude de cette intégration et des difficultés qui l'accompagnent, s'est articulée autour de trois dimensions : 1. une dimension cognitive, pour explorer les approches et les méthodes qui permettent d'étudier la façon de raisonner d'utilisateurs expérimentés ou novices, face à la résolution de problèmes spatiaux avec les SIG ; 2. une dimension didactique pour, à partir des différences entre les raisonnements des experts et des novices, identifier et intégrer les démarches expertes utilisables dans les stratégies de résolution des apprenants ; 3. une dimension pédagogique, pour concevoir, en s'appuyant sur les acquis cognitifs et didactiques, des dispositifs de formation innovateurs, en adéquation avec les demandes du monde professionnel. Afin de limiter notre champ d'étude, il a été nécessaire d'effectuer une analyse des pratiques de cartographie et SIG dans les domaines des Géosciences et de l'Ingénierie de l'Environnement et effecteur des choix pertinentes dans une perspective pédagogique, professionnelle et sociétale. Nous nous sommes intéressés à une activité de cartographie particulière : la cartographie d'aptitude réalisée avec des méthodes d'analyses spatiales multicritères pour la localisation de site(s) apte(s) à répondre à une problématique environnementale. En effet, cette méthode implique, d'un point de vue pédagogique, une approche progressive et complète à l'usage des SIG. Elle a un caractère professionnalisant, car elle est d'usage dans les projets environnementaux et, enfin, elle appuie le débat sur les choix territoriaux qui impliquent des prises de décisions. C'est lors de la réalisation de cette activité de cartographie d'aptitude que différents types d'utilisateurs ont été observés : des experts et des étudiants issus de notre entourage académique et professionnel. Nous avons élaboré un protocole expérimental exploratoire qui a permis de recueillir des données écrites et orales. Les analyses des données issues de la phase expérimentale ont été guidées par les cadres qui relèvent des sciences cognitives : sur le plan théorique, pour la définition des mécanismes visuo-cognitifs impliqués dans les raisonnements, et sur le plan méthodologique pour l'approche qualitative et quantitative d'analyse de données verbales. En termes de résultats, des composants des processus de raisonnement qui interviennent dans la réalisation et perception de la carte d'aptitude, ont été identifiés. De plus, les différences d'occurrences d'actions, d'opérations et de concepts mobilisés par les experts et les novices dans le même contexte, ont pu être mesurées. La comparaison des différentes stratégies adoptées par les expertes et par les étudiants a permis ensuite de ré-penser les dispositifs de formation, avec des aides didactiques qui ciblent les lacunes des étudiants. Le vrai défi de cette thèse a été l'apport pluridisciplinaire à la cartographie et aux SIG dans les Sciences de l'Information Géographique. En apportant des connaissances de la psychologie cognitive, de la didactique des sciences et des sciences de l'éducation, cette thèse a contribué à une meilleure compréhension de certains processus de représentations et d'appropriation des SIG, lors de la production cartographique et de son interprétation. Cette compréhension peut contribuer à améliorer les représentations ou à en proposer de nouvelles, favorisant ainsi la construction de la connaissance spatiale.

La connaissance du milieu fracturé tridimensionnel est basée sur l'observation directe ou indirecte d'extraits, en une ou deux dimensions. Les difficultés de visualisation en 3 dimensions et l'existence constante de nombreuses lacunes géométriques sont un handicap majeur pour la compréhension des lois de comportement complexes du milieu rocheux fracturé. Des modèles numériques dits "équivalents" répondent isolément à une problématique particulière du réseau de fractures (mécanique, hydraulique, thermique). Pourtant, un grand nombre de propriétés physiques du massif rocheux sont conditionnées par la géométrie et la topologie du système de fractures, qui reste une question d'ordre fondamental. C'est un aspect essentiel que nous traitons dans notre modèle OBSIFRAC (modèle objet pour la simulation de la fracturation). L'observation de sections naturelles justifie que l'on représente, dans un milieu soumis à la seule déformation cassante, les discontinuités par des surfaces planes, interconnectées, sans terminaisons libres, limitant des polyèdres convexes. Dés lors, le réseau de fractures peut être vu comme un assemblage de blocs. Cette hypothèse nous a permis de construire une base de données tridimensionnelles du réseau, décrivant de façon exhaustive les constituants géométriques de l'assemblage en question (fractures, blocs, faces, arêtes et noeuds). A partir d'un "germe" ponctuel, le processus de fragmentation affecte un ou plusieurs bloc(s) formé(ś) éventuellement de plusieurs polyèdres élémentaires. L'orientation et la position des plans de fractures peuvent ^etre définies de façon stochastique, statistique ou déterministe. Nous avons développé 4 moteurs de fragmentation, notés A, B, C, et D, qui diffèrent par le protocole de choix du germe d'une part, et par le choix du ou des blocs à diviser d'autre part. Nous présentons pour chaque scénario, une caractérisation descriptive, puis statistique.

Aide à la conception de légendes personnalisées et originales : proposition d'une méthode coopérative pour le choix des couleurs Les utilisateurs s'approprient aisément les outils cartographiques numériques pour se construire leur propre carte. Cependant, l'accès aux outils ne suffit pas pour concevoir une légende cartographique de qualité. Il est nécessaire de savoir comment faire de bons choix de représentation graphique, en particulier de bons choix de couleurs. Une expertise cartographique comportant des connaissances en sémiologie graphique et en perception des couleurs (contrastes et harmonies) est nécessaire : soit l'utilisateur possède ces connaissances, soit les outils doivent les lui apporter. Dans ce contexte, nous cherchons à aider les utilisateurs à concevoir des légendes personnalisées et originales, en nous concentrant sur l'aide au choix des couleurs. Nous proposons une méthode de conception coopérative en quatre phases reposant sur des interactions homme-machine : 1- choix d'une source d'inspiration, 2- acquisition des préférences de l'utilisateur sur les sources d'inspiration, 3- interprétation des préférences et construction de légendes adaptées, 4- retouche de légendes. Deux stratégies de conception sont envisagées en utilisant deux types de sources d'inspiration : des échantillons de carte et des toiles de maîtres. En partant du constat que des désaccords entre l'utilisateur et le système peuvent se produire, nous proposons d'utiliser des techniques de dialogue homme-machine pour améliorer l'adaptation du système à l'utilisateur. Le modèle de dialogue ainsi proposé est implémenté dans le prototype COLorLEGend (COLLEG)

Le projet de territoire n’aura jamais suscité autant de débats et de passions. Son devenir mobilise à bien des égards la construction collective d’un dessein se matérialisant par des formes qui informent des forces tout autant que par des forces qui investissent des formes lesquelles traduisent les valeurs du moment. Par conséquent, cette projection dans un avenir partagé amène des exigences sociales en matière d’édification du projet de territoire mettant à l’ordre du jour la complexité d’une telle entreprise. L’enchevêtrement d’actions et de logiques qui s’y opèrent et qui s’y expriment pour en élaborer, dans la plus grande incertitude, les contours d’un futur souhaité nous presse de s’y prononcer : la construction complexe d’un dessein territorial s’exhibant nous interpelle quant à son évaluation voire quant à sa reformulation. Parmi les modalités d’expression qui permettent une telle délibération, il y a l’énoncé visuel. Médiation discursive privilégiée, elle autorise l’élaboration et la mise en scène collective d’un devenir territorial possible. Or depuis quelques années, au couple projet / représentation, vient se superposer une autre médiation, celle du numérique. Portée par le développement des technologies de l’information, celle-ci s’invite dans le champ de l’édification du projet de territoire. En s’alliant avec la puissance de l’image, elle recompose les représentations d’un dessein territorial collectivement formulé, ouvrant un nouvel espace d’actions à l’occasion d’une démarche de planification. Démarche de plus en plus complexe. De surcroit, la présente recherche tient cette complexité non comme un mot «fourre-tout» ou une tare dont il faudrait se débarrasser, mais se résout à l’affronter en s’inscrivant dans un paradigme en pleine gestation, celui de la «pensée complexe». La fécondité autant conceptuelle qu’opératoire d’une telle inscription permettra de jeter un regard renouvelé sur une pratique à travers une de ses modalités discursives à la fois la plus manifeste et la moins questionnée, à savoir l’énoncé visuel. En fin de compte, les représentations notamment celles construites et véhiculées par le numérique sauront-elles rendre compte et relever le défi de l’édification collective d’un projet de territoire qui se pose dans toute sa complexité ? Telle est en substance le questionnement dont cette recherche s’attellera à apporter des éléments de réponse et à esquisser de nouvelles perspectives. / Land Planning has never given rise to so much debate and passion. It involves to a large extent the materialization of a collective design through forms shaped by ideas and ideas shaped by forms, embodying current values. This projection into a shared future carries with it certain social requirements regarding its implementation, rendering the agenda more complex. Multiple actions and positions that are integrated in the planning process in order to devise, within a context of uncertainty, the desired future’s contours push us into quickly prescribing; this entails communication, debate, evaluation and even reformulation The visual statement can be included among those modes of expression allowing such deliberation. As a favoured discursive mediation, it authorizes the development and collective staging of a possible territorial fate. In recent years this project/representation duo has been complemented by another mediation, that of the digital. Buoyed by information technology development, now it falls within the scope of the territorial planning. Magnifying the power of the image, it renews the representation of collective territorial intentions, opening up new possibilities in the planning process, thus making it more complex. Moreover, this research paper considers complexity not as a "catch-all” term or an imperfection to get rid of but confronts it within an upcoming paradigm that of “complex thought.” This approach, conceptually and operationally rich, makes it possible to take a fresh look at land planning through its most visible and least questioned mean of expression, namely visual statements. Ultimately can these representations, especially those constructed and conveyed by digital formats, fully render a complex territorial plan and support the challenge of its collective implementation? These are in essence the issues taken on by this research with the aim of providing at least some answers and opening up new perspectives.

S’appuyant sur de longues missions de terrain, ce travail offre le regard quantitatif et qualitatif d’ungéographe sur la dynamique nivo-glaciaire en région polaire dans un contexte de changement climatiqueactuel. Il s’inscrit dans le cadre du programme ANR Hydro-Sensor-FLOWS mis en oeuvre dansla mouvance de l’Année Polaire Internationale. En amont de ce programme pluridisciplinaire visant àcomprendre le fonctionnement hydrologique d’un petit hydrosystème polaire il fallait adjoindre uneétude plus spécifique concernant le rôle de la neige et de la glace dans l’équation hydrologique : c’estl’objet de cette thèse.Le bassin glaciaire de l’Austre Lovénbreen (10 km2, Spitsberg – 79°N) a servi de terrain d’étude dansune approche géographique à échelle locale. De nombreuses méthodes ont été testées tant sur leterrain (stations photo automatiques, carottages de la neige, DGPS et GPR) que pour l’exploitationdes données acquises.Au total, ce travail suit la dynamique nivo-glaciaire pendant trois années (2008, 2009 et 2010) à partirde 15 séries de carottages en 40 points du bassin, de mesures de densité, de profils nivologiques,de bilan de masse et de suivi continu, en 20 points, de la température de l’air. Outre l’image satellite,ce travail s’appuie également sur une collection de 3 clichés journaliers acquis en 10 points dubassin. Des méthodes ont été développées pour corriger géométriquement les photos afin d’en fairedes documents en projection verticale dont il est possible de tirer de l’information quantitative. Lesoutils de la géomatique ont permis de spatialiser l’information ponctuelle et d’établir à des pas detemps variables, par croisement des données acquises in situ, les diverses lames entrant dansl’équation hydrologique (précipitations, fonte potentielle de la neige et de la glace en relation avec leslames écoulées). Les trois années consécutives de suivi offrent des conditions très différentes quirévèlent le rôle constant et modérateur des températures et celui beaucoup plus impulsif des précipitations.Ce travail pose également le problème des mesures et de leur fiabilité dans un milieu aussi sévère etaussi impétueux que l’Arctique. / Leaning on long field campaigns, this thesis offer both qualitative and quantitative overview of polarregion nivo-glaciologic dynamics through a geographic approach, in context of climate change. Thiswork is part of the Hydro-sensor FlOWS program taking place during the International Polar Year.Upstream of this pluridisciplinary program aimed at understanding the hydrological processes of asmall polar hydrosystem, it was necessary to add a more specific study on the role of snow and icein the hydrological equation : this is the subject of this PhD.The glacial basin of Austre Lovénbreen (10 km2, Spitsberg – 79°N) served as a field of study in ageographical approach at local scale. Many methods have been tested both in the field (automaticphoto station, snow coring, DGPS and GPR) and for the data processing.Overall, this work follows the snow and ice dynamics for three years (2008, 2009 and 2010) from 15sets cores of 40 points of the basin, density measurements, nivologic profiles, mass balance and thecontinuous monitoring, on 20 points, of the air temperature. Besides the satellite images, this workalso leans on a collection of 3 daily photos acquired in 10 points of the basin. Methods were developedto geometrically correct photos in order to provide data wich could be used as a vertical projectioninto a GIS software to get quantitative informations. The geomatrical tools gave the possibility tohave accurate spatial representation at different time scale, by crossing data acquired in situ, lesdiverses lames entrant dans l’équation hydrologique (precipitation, potential melting of snow and icein relation to the lames passed).Three consecutive years of monitoring provide very different conditions that reveal temperatures’sconstant role of moderator, and the much more impulsive behavior of precipitations.This work also raises the problem of measurements and their reliability in a binding environment asthe Arctic

De nombreux domaines d'applications utilisent des représentations spatiales. C'est le cas de l'architecture, de l'urbanisme ou de la géographie. L'acquisition de ces données spatiales en urbanisme a connu ces dernières années des progrès significatifs grâce à l'introduction de nouveaux instruments de mesure. Ces derniers permettent d'obtenir des supports d'analyse urbaine à différents niveaux de détails et pour différentes finalités. Cette thèse propose une approche permettant de combiner deux disciplines, la typo-morphologie urbaine et la géomatique. Nous avons expliqué la notion centrale de processus morphologique, les différentes étapes d'opération propre à l'analyse historique, notamment le traitement des sources cartographiques avec l'outil S.I.G. Notre travail a avant tout consisté à explorer l'apport des S.I.G. au traitement et à l'analyse des données historiques. Nous nous sommes intéressés particulièrement à l'approche typo-morphologique pour compléter le potentiel interprétatif et descriptif. Notre travail de thèse est issu de différentes étapes, nous pouvons mentionner la construction d'une classification formelle, des concepts liés à l'évolution historique et morphologique des villes de Constantine et d'Aix-en-Provence. En partant de cette histoire urbaine, comparer ces deux villes à permis d'établir une chronologie de l'évolution des formes urbaines, de mieux saisir les enjeux de chacune de celles-ci. / Many fields of applications use spatial representations. This is the case of architecture, town planning or geography. The acquisition of these spatial datas in town planning these last years has experienced a significant progress with the introduction of new instruments. This acquisition allows to get urban support analysis at different levels of details and for different purposes. This thesis proposes an approach to combine two disciplines, the urban typomorphology and geomatics. We have explained the central notion of morphological process, the different steps of operation peculiar to the historical analysis for the treatment of map datas with the GIS instrument, primarily our work consist to explore the GIS contribution to the historical data treatment and analysis. We focused particularly on the approach to complete typomorphological potential interpretive and descriptive. Our thesis work has been made from different stages, we can mention the construction of a formal classification, concepts related to the historical development and morphology of Constantine and Aix-en-Provence. Starting from this urban history compare the two cities has established a chronology of the evolution of urban forms, to better understand the challenges each of these latter. Specifically, this work allows us to contribute to improving the mastery of the urban project. Finally tracks are proposed to continue this work by exploiting the platform exploration of 3D representation proved very useful for making historical analysis.

Selon la Directive Cadre européenne sur l’Eau (DCE), le bon état écologique de tous les milieux aquatiques devra être atteint d’ici 2015. Cet état s’évalue en grande partie au moyen de paramètres biologiques, eux-mêmes régis par les conditions physico-chimiques et hydromorphologiques des masses d’eau. Pour atteindre les objectifs de la DCE, l’évaluation de l’état physique du réseau hydrographique apparaît comme une phase essentielle alors que cette question relève encore pour certains aspects de la recherche fondamentale. La mise en oeuvre de cette étape à l’échelle du bassin du Rhône entraîne un certain nombre de questions scientifiques auxquelles il est nécessaire de répondre avant d’envisager toute application. En effet, les connaissances dans les domaines de la géomorphologie ou de l’hydrologie sont aujourd’hui suffisantes à l’échelle locale pour envisager de régionaliser ce type d’informations. Cependant le changement d’échelle est à l’origine de contraintes méthodologiques importantes liées notamment à la très grande hétérogénéité des milieux à caractériser.L'objectif de cette thèse est donc double. D’une part, il s’agit de mettre en place des outils géomatiques permettant d’obtenir une vision globale et homogène des caractéristiques physiques du réseau hydrographique. Pour cela, nous proposons (i) de développer une méthodologie d’extraction de l’information à partir de données vectorielles ou rasters, et (ii) de définir des indicateurs pertinents de caractérisation hydrogéomorphologique. D’autre part, ces outils et cette méthode ont été testés et appliqués sur le réseau hydrographique du Rhône afin d’évaluer leur efficacité et de proposer des éléments fiables de caractérisation des conditions physiques à large échelle. / According to the Water Framework Directive (WFD), the good ecological status of all aquatic environments should be achieved by 2015. This status is evaluated largely using biological parameters, which are controlled by the physico-chemical and hydromorphological conditions of water bodies. To achieve the objectives of the WFD, assessing the physical condition of the hydrographic network appears to be a prerequisite, yet this issue still requires research of a fundamental nature. This stage in the basin of the Rhône raises a number of scientific issues which it is necessary to answer before considering practical application. In fact, knowledge of geomorphology and hydrology is now sufficient at a local scale and we can envisage applying this information at a regional scale. However, the change of scale results in important methodological constraints linked in particular to the great heterogeneity of environments.This thesis has two objectives. The first one is to implement geomatic tools to obtain an overall and homogeneous characterisation of the physical network. We propose to develop a methodology to extract information. Second, these tools and methodology will be tested and applied to the Rhône River system to evaluate their effectiveness and to provide reliable evidence for the characterization of large-scale physical conditions.

Cette étude, réalisée à l'initiative du gouvernement monégasque, a pour objectif une meilleure connaissance du risque sismique en Principauté de Monaco. Elle utilise les techniques de la géomatique, de l'analyse microstructurale, de la sismotectonique, du microzonage et exploite les archives monégasques sur les effets du séisme Ligure de 1887.<br />L'analyse géomatique de la déformation révèle l'importance des accidents N100-110°E dans la structuration de l'arc de Nice, dont le rôle était jusqu'alors insuffisamment pris en compte dans les modèles sismotectoniques régionaux.<br />Le calcul de l'état de contrainte et l'analyse des champs de déformation ont mis en évidence un changement récent de la dynamique du sud des Alpes maritimes franco-italiennes. Elles paraissent désormais en extension suivant une direction ENE-OSO alors qu'elles étaient en raccourcissement subméridien depuis le Paléogène.<br />Les paramètres du séisme de référence à prendre en compte à Monaco pour l'application de la réglementation parasismique ont été affinés et les résultats du microzonage précisés. L'analyse des archives monégasques a permis de définir, sur Monaco, une intensité macrosismique de 6 EMS-98 pour le séisme ligure de 1887 et a mis en évidence la vulnérabilité du bâti ancien.<br />Cette mise à jour de l'état de la connaissance de l'aléa sismique en Principauté ouvre des pistes nouvelles pour une meilleure prise en compte du risque sismique en Principauté de Monaco.