La présente recherche pluridisciplinaire a pour objectif principal d'analyser et d'évaluer de nouvelles potentialités de l'amélioration du fonctionnement des réseaux de voies rapides (RVR) avec leur maillage progressif et en particulier avec le développement des systèmes d'information des usagers. Cette recherche s'appuie principalement sur le cas concret du RVR d'Ile-de-France, représentatif par sa complexité structurelle et par les problèmes rencontrés lors de son exploitation et notamment ceux liés à la mise en œuvre opérationnelle du système d'exploitation : SIRIUS. L'examen de l'approche d'exploitation de ce réseau révèle deux problèmes majeurs qui sont au cœur de l'amélioration du fonctionnement des RVR : celui du manque d'outils adaptés et celui de l'organisation des acteurs. Partant de ces deux constats, notre recherche s'est focalisée sur deux axes : - développement, analyse, validation et prospective des outils d'exploitation, - analyse des aspects organisationnels et éléments de réflexion pour la définition de politiques d'exploitation. Cette recherche a consacré beaucoup d'effort au développement des outils et à l'élaboration des procédures pour la maîtrise du recueil automatique des données (RAD). Un enseignement de notre travail est d'avoir montré que, pour les systèmes d'exploitation comme SIRIUS, il s'agit là d'un aspect essentiel. L'approche de la détection automatique des bouchons (DAB) développée permet leur détection systématique et quasi instantanée, avec un taux de fausses alarmes raisonnable. L'application de cette approche de DAB devrait assurer une information fiable sur les encombrements. De manière générale, la maîtrise du RAD ouvre la voie à la prestation de différents niveaux de services dont l'impact en matière d'exploitation routière doit encore faire l'objet d'évaluations complémentaires. Parallèlement, nous démontrons que cette maîtrise - et plus généralement, celle de l'exploitation des RVR - dépend des réponses apportées à certains problèmes d'organisation. Dans un contexte multi-acteurs, il est nécessaire de favoriser au maximum la coopération, mais il faut également tenir compte des exigences d'autonomie de chaque acteur pour améliorer les performances d'ensemble du système socio-technique d'exploitation des RVR. Des propositions concrètes, visant à une approche globale des problèmes d'exploitation des RVR, sont formulées en ce sens.

Cette thèse présente une nouvelle méthode, semi-automatique et hiérarchique, d'extraction du réseau routier urbain à partir d'images de télédétection de très haute résolution spatiale. La méthode est basée sur le modèle de rues développé dans cette thèse, et sur les deux outils mathématiques que sont l'analyse multirésolution et la transformée en ondelettes. Le modèle de rues intègre les propriétés radiométriques, géométriques et topographiques des différents types de rues présents dans les réseaux routiers urbains. Il est explicite et générique. Un modèle de réseau routier a également été élaboré. Il est basé sur des propriétés de connexité simplifiée et de hiérarchie du réseau. L'analyse multiéchelle des images, obtenue par une analyse multirésolution, conduit à l'extraction, hiérarchique, des bords des différentes rues du réseau. La modélisation de l'information à différentes échelles caractéristiques, par la transformée en ondelettes, permet d'en établir la topographie, c'est à dire d'en extraire les terre-pleins. Ces extractions s'effectuent par deux algorithmes multirésolutions et itératifs. Des critères quantitatifs d'évaluation ont été développés en liaison avec des cartographes urbanistes. Ils sont basés sur l'emprise et la localisation des rues, et sur des indices de connexité du réseau routier quadrangulaire. Cette méthode a été appliquée à des images de différentes résolutions spatiales et spectrales. Les rues ainsi extraites sont positionnées avec une erreur moyenne de 2 pixels quelle que soit la résolution des images originales. Cette méthode permet une automatisation partielle des taches de cartographie du milieu urbain.