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Enhanced performance for GPS-PPP by resolving bias-free ambiguities

Kamali, Omid 24 April 2018 (has links)
Le Positionnement Ponctuel Précis (PPP) est une technique de positionnement qui utilise un seul récepteur GNSS. Cette approche diffère nettement des méthodes différentielles qui sont largement utilisées et qui nécessitent deux ou plusieurs récepteurs. Le PPP est une technique économique, autonome par station, avec une précision centimétrique qui a ouvert la possibilité à une large gamme d'applications. Cependant, dans les applications qui nécessitent une convergence rapide et une haute précision, la performance du PPP n'est pas encore suffisante. Le PPP peut prendre jusqu’à 30 minutes pour converger vers des solutions avec une précision décimétrique. Cette longue période d’initiation est principalement consacrée à la stabilisation des ambiguïtés de phase vers des valeurs flottantes constantes. Compte tenu de ce problème, il est démontré que la Résolution des Ambigüités (RA) améliore la stabilité du modèle d’estimation, réduit le temps de convergence et améliore la précision des coordonnées. Cette étude vise donc à améliorer la performance du PPP pour obtenir une meilleure précision plus rapidement. À cette fin, les biais de phase des satellites qui perturbent la résolution des ambiguïtés sont estimées du côté producteur et résolues du côté utilisateur. Une modélisation judicieuse de paramètres et une sélection rigoureuse des modèles de correction sont effectuées afin de réduire la propagation des erreurs non-corrigées dans les biais de phase des satellites estimés. Du côté producteur, une nouvelle approche modulaire à deux étapes est proposée et implémentée comprenant l'estimation de biais de phase des satellites à partir de chaque site et l'intégration séquentielle des solutions. Ces deux étapes ont des structures simples et elles permettent d'estimer précisément les biais de phase de chaque satellite. L’algorithme de l’intégration séquentielle garde un bon compromis entre la charge de calcul, la charge et la capacité de mémoire de l’ordinateur, l'efficacité du traitement des paramètres et la précision des estimations. Du coté producteur, chaque observation est modélisée individuellement et intégrée dans le processus d'estimation. Ceci facilite l'intégration des fréquences supplémentaires (par exemple, la troisième fréquence L5 ou des observations multi-GNSS) pour améliorer davantage la performance de PPP en fonction de la modernisation du GNSS. Du côté utilisateur, un modèle d’observation de plein rang au niveau de récepteur mono-fréquence est proposé et implémenté. Cela donne de la flexibilité aux utilisateurs avec les récepteurs mono-fréquence pour utiliser notre solution PPP-RA lorsque les produits d'ionosphère de haute précision sont disponibles. Le modèle proposé est compatible avec les horloges de satellite standards actuelles fournies par IGS, CODE, JPL, par exemple. Le délai ionosphérique est corrigé et estimé en parallèle. Cela permet à l'utilisateur d’utiliser une correction ionosphérique de faible ou de haute précision et obtenir une performance améliorée en ajustant uniquement la précision de l'estimation de ce paramètre. La performance du PPP-RA du côté utilisateur a été comparée au PPP conventionnel en termes du temps de convergence et de la précision des coordonnées. En résumé, on a obtenu une amélioration importante en temps de convergence (jusqu'à 80 %) et en précision planimétrique (jusqu'à 60 %) par rapport au PPP conventionnel. De plus, une étude comparative est effectuée pour distinguer les caractéristiques de notre approche des autres méthodes PPP-RA. L’avantage de notre PPP-RA est aussi démontré par son approche unique à éliminer les défauts de rang et résoudre les ambiguïtés libre-de-biais. / Precise Point Positioning (PPP) is a single receiver GNSS positioning technique developed in contrast to broadly used differential methods that require two or more receivers. Employing a single receiver makes PPP a cost-effective and per-site autonomous technique with centimetre precision that has opened up the possibility of a wide range of applications. In many applications where short time period is required to reach high precisions, the performance of PPP is not yet sufficient. Typically, PPP takes up to 30 minutes in order to converge to coordinate solutions with acceptable precision. This limitation is mostly due to the long period required for stabilizing the float carrier phase ambiguities to constant values. Given this problem, it is showed that Ambiguity Resolution (AR) improves drastically the stability of the estimation model that in turn reduces the convergence time, and increases the precision of estimated coordinates. Thus, this study seeks to enhance the performance of PPP to obtain higher precision at a faster convergence time. For this reason, the hardware dependent satellite phase biases are estimated at the producer-side and by applying them as corrections the integer ambiguities can be resolved at the user-side. A judicious modelling of all parameters and a careful selection of the correction models is accomplished to reduce the impact of error propagation on the precision of parameters estimation. At the producer-side, a novel modular approach is proposed and established including the per-site satellite phase bias estimation and the sequential integration of the solutions. The two-steps of the producer-side have simple structures and allows for estimating the satellite phase biases. The proposed sequential network solution, keeps a good compromise between the computational burden, the computer memory load, the efficiency of handling parameters and the precision of estimations. In addition, all observables are modelled individually and integrated in the estimation process that facilitates the extension of algorithms for integrating additional frequencies or mutli-GNSS observables with respect to the GNSS modernization. At the user side, a novel full rank design matrix in the single frequency level is proposed and implemented. This gives the flexibility to the users with single-frequency receivers to benefit from our PPP-AR while the high precision ionosphere products are available. The proposed model is compatible with the current standard satellite clocks available, for example, from IGS, CODE, and JPL. The ionosphere is corrected and estimated at the same time. This gives the user the possibility to take advantage of low or high precision ionosphere products for obtaining an enhanced performance with our PPP-AR by only adjusting the precision of the ionosphere delay estimation. The performance of our PPP-AR user-side is then compared to the conventional PPP in terms of convergence time and coordinate precision. A substantial improvement has been obtained in terms of planimetric precision (up to 60%) and the convergence time (up to 80%) compared to the conventional PPP method. In addition, the characteristics of our PPP-AR are compared in detail with other PPP-AR methods. The advantage of our method is discussed by its unique approach of removing the rank deficiencies and resolving bias-free ambiguities.
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Facteurs d'adoption de l'agroforesterie par les paysans de la province de Cienfuegos à Cuba

Johns, Ketsia 24 April 2018 (has links)
Le passé sociopolitique de Cuba ainsi que des années d'agriculture destructrice de l'environnement ont amené diverses organisations agricoles cubaines à mettre beaucoup d'efforts pour la diffusion de pratiques agroécologiques, dont les systèmes agroforestiers. Cette étude a comme objectif d'identifier des facteurs d'adoption des systèmes agroforestiers par les paysans de la province de Cienfuegos, afin de développer des stratégies agroforestières en adéquation avec les besoins des paysans. L'enquête exploratoire, basée sur une approche systémique, s'est intéressée aux perceptions des paysans ainsi qu'aux diverses institutions qui influencent leurs décisions à la ferme. L'analyse des données recueillies au cours de la phase d'observation sur le terrain et des entrevues semi-dirigées informelles a permis d'identifier des facteurs liés au macrosystème qui peuvent influencer l'adoption, notamment la force du mouvement agroécologique cubain, la prédominance des coopératives agricoles et l'attribution d'un objet social à chaque ferme. L'analyse des réponses aux 37 questionnaires soumis aux paysans et l'observation directe des fermes a permis de caractériser les principaux systèmes agroforestiers. Elle a aussi révélé que le taux d'adoption et le niveau de complexité des systèmes agroforestiers semblent modulés par des facteurs tels que le niveau d'éducation des paysans, la fertilité des sols, la participation à des ateliers agroécologiques et les voies de commercialisation. Les résultats de cette étude peuvent être utilisés pour favoriser l'adoption des systèmes agroforestiers.
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Mesure des marées et des vagues à l'aide d'une bouée GNSS

Crépeau Gendron, Benoit 24 April 2018 (has links)
Ce projet effectué en collaboration avec le Centre Interdisciplinaire de Développement en Cartographie des Océans (CIDCO) de Rimouski porte sur la mesure des marées et des vagues à l’aide d’une bouée GNSS. En l’occurrence, une bouée bathymétrique HydroBall® développée par le CIDCO a été adaptée pour le projet. Des modifications comme la stabilisation de l’antenne, la reconfiguration des composantes électroniques et l’augmentation de son autonomie y ont été apportées dans le but d’améliorer la qualité des mesures GNSS (GPS et GLONASS) et de permettre l’acquisition de données sur une période d’un peu plus d’un mois. D’une part, des expérimentations faites au Laboratoire Hydraulique Environnemental de l’INRS pouvant générer des vagues de diverses amplitudes et périodes ont été effectuées. Les traitements GNSS ont permis de décrire le mouvement des vagues afin de mesurer l’amplitude et la période de ces dernières. Ces mesures GNSS ont été comparées à celles de jauges ultrasons très précises utilisées en guise de comparaison. D’autre part, des observations GNSS effectuées à Rimouski sur une période d’observations de plus d’un mois ont été réalisées. Ces mesures de niveau d’eau à l’aide de la bouée GNSS ont été comparées aux mesures du marégraphe de Rimouski du SHC situé à proximité. Les analyses effectuées ont principalement porté sur les traitements GNSS en mode absolu de précision PPP tant pour la mesure des marées que des vagues. À la lumière des résultats obtenus, on constate que cette bouée de petite taille, facilement déployable et peu dispendieuse, permet en un seul instrument la mesure des marées et des vagues à une précision centimétrique, et ce en mode de positionnement absolu. / This project, carried out in collaboration with the Interdisciplinary Center for the Development of Ocean Mapping (CIDCO) in Rimouski, approaches the measurement of waves and tides using a GNSS buoy. One of the HydroBall® bathymetric buoy developed by CIDCO was adapted for this specific purpose. Modifications such as stabilization of the antenna, reconfiguration of the electronic components and increase in its autonomy, were made to improve the quality of the GNSS measurements (GPS and GLONASS) and to allow the acquisition of data for a period of up to one month. In the case of the wave measurements, experiments were carried out at the INRS Hydraulic Environmental Laboratory where waves of varying amplitudes and periods were generated. GNSS treatments were used to describe the wave’s movement, thus allowing the determination of their amplitude and period. The GNSS measurements were compared with those of accurate ultrasonic gauges used as reference values. In the case of the tide measurements, GNSS observations were carried out in Rimouski’s harbour over a one month period. These water level measurements using the GNSS buoy were compared to measurements collected from a nearby CHS Tide gauge. The analyzes carried out mainly focused on GNSS processing in an absolute mode using precise point positioning (PPP) for both tide and wave measurements. Our results show that this small, easily deployable and affordable buoy allows, in a single instrument, the measurement of tides and waves at a centimeter level of accuracy using precise point positioning.
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Adoption de l'agroforesterie : besoins et préférences des petits producteurs de haricots volubiles au Rwanda

Laplante, Catherine 24 April 2018 (has links)
Plusieurs études reconnaissent l’importance de l’agroforesterie dans l’amélioration de la sécurité alimentaire et de la qualité de vie des populations rurales des pays en développement. Dans une étude réalisée à Bahimba et Kanama, au Rwanda, nous avons cherché à comparer une zone recevant une aide extérieure pour son développement agroforestier et une deuxième n’en recevant pas, afin de mieux comprendre les facteurs pris en compte par les agriculteurs rwandais dans leur décision d’adopter ou non l’agroforesterie et, d’autre part, de mieux comprendre les obstacles à l’optimisation de la culture du haricot volubile. La triangulation entre les données recueillies au moyen d’entrevues semi-structurées et de groupes de discussion auprès des cultivateurs de haricots volubiles ainsi que d’entrevues avec des experts en agriculture et en agroforesterie a révélé qu’il existait peu de différences entre les deux sites en ce qui a trait aux besoins et aux préférences des cultivateurs en matière de matériel de tuteurage et de culture d’espèces ligneuses. Le niveau de connaissance et d’appréciation de l’agroforesterie semble ainsi très similaire entre les deux zones. La différence la plus significative se trouve à être l’intérêt plus marqué pour la culture de l’eucalyptus à Kanama. Devant la grande dépendance que les deux sites ont démontrée envers les interventions extérieures, les programmes de développement ruraux devraient davantage être tournés vers l’autonomisation des agriculteurs, par exemple en les formant à produire leurs propres plantules d’arbres. / Several studies have acknowledged the importance of agroforestry for the improvement of food security and the quality of life of rural populations in developing countries. The study was conducted in Bahimba and Kanama, in Rwanda, comparing a site receiving external support for agroforestry development and a second receiving none, in order to better understand the factors taken into account by Rwandan farmers in their decision to adopt or not agroforestry and, secondly, to better understand the barriers to optimization of the culture of climbing beans. Triangulation between data collected through semi-structured interviews and focus groups with climbing beans growers and interviews with experts in agriculture and agroforestry revealed that there were few differences between the two sites in relation to the needs and preferences of farmers in terms of staking materials and the culture of woody species. The level of knowledge and appreciation of agroforestry therefore seems very similar between the two areas. The most significant difference was found to be the greater interest for the cultivation of eucalyptus in Kanama. In relation to the reliance that the two sites have demonstrated towards external interventions, rural development programs should be more oriented around the empowerment of farmers, for example by training them to produce their own tree seedlings.
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Variabilité intra-arbre des propriétés physico-mécaniques et chimiques du "Tessmania africana" en provenance du Gabon

Mbagou, Jean Bosco 24 April 2018 (has links)
La présente recherche a pour objectif l’étude de la variabilité intra-arbre des propriétés physico-mécaniques et chimiques ainsi que celle de la durabilité naturelle du bois de Wamba (Tessmania africana) à partir d’échantillons prélevés de deux arbres, à trois niveaux de hauteur (DHP, mi-hauteur et sous la cime) et deux positions radiales (aubier et duramen). Les résultats ont montré des valeurs moyennes de retrait total dans le duramen de l’arbre 1 de 4,76, 7,40, et 12,51 % pour les retraits radial, tangentiel et volumique respectivement. Ces retraits se sont révélés très similaires dans le duramen des deux arbres avec une progression croissante de la base du tronc vers la cime. L’aubier a donné des moyennes légèrement inférieures. La masse volumique basale du bois de Wamba s’est avérée sensiblement la même dans les deux arbres avec respectivement pour l’aubier et le duramen de l’arbre 1 des valeurs de 677 kg/m3 et 712 kg/m3. Les valeurs correspondantes de la masse volumique anhydre furent de 762 et 812 kg/m3. À l’instar du retrait, la masse volumique augmente de la base du tronc vers la cime dans le duramen et atteint une valeur maximale à mi-hauteur dans l’aubier. Les résultats ont également permis d’observer une corrélation très significative entre la masse volumique basale et le retrait tangentiel total. Les valeurs moyennes du module d’élasticité en compression longitudinale furent de 15,6 GPa dans l’aubier et de 18,6 GPa dans le duramen. Celles de la contrainte maximale furent de 65,2 MPa dans l’aubier et 79,9 MPa dans le duramen. Les composés phénoliques ont montré des corrélations allant de significatives à très significatives avec les propriétés mécaniques. Hormis les pentosanes, le test de Student n’a signalé aucune différence significative de la concentration des constituants primaires dans les positions radiale et longitudinale. L’analyse des minéraux n’a détecté aucune présence de silice. La moyenne globale de teneur en extraits après sommation des rendements à l’éthanol-toluène et à l’eau chaude dans l’arbre 1 a donné 10,1 % dans le duramen et 7,5 % dans l’aubier, et des valeurs très similaires dans l’arbre 2. Les teneurs en polyphénols déterminées par spectroscopie UV sont plus importantes dans le duramen, particulièrement à mi-hauteur. L’analyse GC-MS des phytostérols a indiqué la présence de gamma-sitostérol, stigmastérol et de la bétuline, trois molécules intéressantes avec des activités anti-inflammatoires, antivirales, anti-VIH et hépato-protectrices. Les composés phénoliques expliqueraient en grande partie la résistance aux pourritures du duramen du bois de Wamba trouvé comme très durable. / The aim of the present research is to study the intra-tree variability of the physico-mechanical and chemical properties as well as the natural durability of Wamba wood (Tessmania africana) from specimens taken in two trees at three levels of height (DHP, mid-height and under the crown) and two radial positions (sapwood and heartwood). The results showed mean values of total shrinkage in the heartwood of tree 1 of 4.76, 7.40, and 12.51% for radial, tangential and volumetric shrinkages respectively. The shrinkage values were very similar in the heartwood of the two trees with an increasing progression from the base of the trunk towards the crown. Sapwood gave slightly lower mean values. The basic density of Wamba proved to be about the same in both trees with respectively for the sapwood and heartwood of tree 1 mean values of 677 and 712 kg/m3. The corresponding mean values for the oven-dry density were 762 and 812 kg/m3. As for the shrinkage variation, the density increases from the base of the trunk towards the crown in heartwood and reaches a maximum value at mid-height in sapwood. The results also made it possible to observe a very significant correlation between the basic density and the total tangential shrinkage. The mean values of the modulus of elasticity in longitudinal compression were 15.6 GPa in sapwood and 18.6 GPa in heartwood. Those of the maximum compressive stress were 65.2 MPa in sapwood and 79.9 MPa in heartwood. The phenolic compounds showed correlations going from significant to very significant with the mechanical properties. Except for pentosans, the Student test carried out on the primary components of the wood Wamba did not show any significant difference in their concentration in the radial and longitudinal positions. The analysis of minerals did not detect any presence of silica. The total average content of extractives after sequence extraction with ethanol-toluene and hot water in tree 1 gave 10.1% in heartwood and 7.5% in sapwood, and very similar values in tree 2. The polyphenol contents determined by UV spectroscopy are more important in heartwood, particularly at mid-height. GC-MS analysis of phytosterols indicated the presence of gamma-sitosterol, stigmasterol and of betulin, three interesting molecules for their anti-inflammatory, antiviral, anti-VIH, and hépato-protective activities. The phenolic compounds would mainly explain the decay resistance of the heartwood of Wamba, which was found as very durable.
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Développement d'une nouvelle méthode de calibrage des Systèmes LiDAR Mobiles (SLM) en laboratoire

Landry, Michaël 24 April 2018 (has links)
Le scanner LiDAR est une technologie de plus en plus populaire auprès des ingénieurs, arpenteurs-géomètres, architectes et autres professionnels qui ont recours à la modélisation 3D dans le cadre de leur travail. L'intégration de ce capteur à un système de navigation (IMU + GNSS) permet de former un Système LiDAR Mobile (SLM). Les SLM ont été initialement développés pour des véhicules aéroportés, mais ont été plus récemment adaptés aux véhicules terrestres. Toutes les observations du SLM sont combinées pour former un nuage de points par géoréférencement direct. De manière à limiter la propagation des erreurs systématiques dues à l'assemblage de ces capteurs, un calibrage du système est nécessaire. Le calibrage d'un SLM implique la détermination des bras de levier et des angles de visée qui correspondent sommairement à la distance et à l'orientation entre le LiDAR et l'IMU. Le fabricant fournit habituellement des valeurs pour ces éléments, mais il est nécessaire de peaufiner ces valeurs qui sont propres à chaque système. Étant donné qu'il est impossible de déterminer précisément les angles de visée avec des mesures manuelles, les observations sur le terrain sont utilisées afin de les estimer (calibrage in situ). Un problème avec le calibrage in situ est que les observations GNSS introduisent des erreurs de plusieurs centimètres dans la solution, ce qui nuit au calibrage. Pour éliminer le recours aux observations GNSS, des méthodes alternatives de calibrage s'imposent. Le but de ce travail de recherche est d'instaurer une procédure de cueillette et de traitement des données acquises par un SLM en laboratoire de façon à développer une méthode de calibrage libre d'erreurs de positionnement GNSS. Cette méthode de calibrage doit permettre d'estimer les angles de visée et les bras de levier d'un SLM à partir des instruments et des infrastructures présentes au laboratoire de métrologie de l’Université Laval. / The LiDAR scanner is an increasingly popular technology for engineers, land surveyors, architects and other professionals who use 3D modeling as part of their work. The integration of this sensor with a navigation system (IMU + GNSS) makes it possible to form a Mobile LiDAR System (MLS). MLSs were originally developed for airborne vehicles, but were more recently adapted to land vehicles. All MLS observations are combined to form a point cloud by direct georeferencing. In order to limit the propagation of systematic errors due to the assembly of these sensors, it is necessary to properly calibrate the system. The calibration of an MLS involves the determination of the lever arms and boresight angles that correspond to the distance and orientation between the LiDAR and the IMU. The manufacturer usually provides values for these elements, but it is necessary to fine-tune these values that are unique to each system. Since it is impossible to accurately determine boresight angles with manual measurements, field observations are used to estimate them (in situ calibration). A problem with in situ calibration is that GNSS observations introduce errors of several centimeters into the solution, which is harmful for a proper calibration. In order to eliminate the need for GNSS observations, alternative methods of calibration are required. The aim of this research is to set up a procedure for the collection and processing of data acquired by an MLS in a laboratory in order to develop a calibration method free of GNSS positioning errors. This calibration method should allow estimation of the boresight angles and the lever arms of an MLS with the instruments and infrastructures inside the metrology laboratory of Laval University.
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Structural and functional evolution of genes in conifers

Stival Sena, Juliana 24 April 2018 (has links)
Le développement de nouvelles techniques a accéléré l'exploration structurale et fonctionnelle des génomes des conifères et contribué à l’étude de leur physiologie et leur adaptation aux conditions environnementales. Cette thèse s’intéresse à l’évolution des gènes chez les conifères et (i) fait le point sur les facteurs génomiques qui ont influencé la structure des gènes et (ii) analyse une grande famille de gènes impliqués dans la tolérance à la sécheresse, les déhydrines. Notre étude de la structure génique s’est fait à partir de diverses séquences de l’épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss) provenant de clones BAC, de l'assemblage du génome et de l’espace génique obtenu à partir de la technologie de «sequence capture». Par le biais d’analyses comparatives, nous avons observé que les conifères présentent plus de séquences introniques par gène que la plupart des plantes à fleurs (angiospermes) et que la longueur moyenne des introns n'était pas directement corrélée à la taille du génome. Nous avons constaté que les éléments répétitifs qui sont responsables de la très grande taille des génomes des conifères affectent également l'évolution des exons et des introns. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons entrepris la première analyse exhaustive de la famille des gènes des déhydrines chez les conifères. Les analyses phylogénétiques ont indiqué l'apparition d'une série de duplications de gènes dont une duplication qui a provoqué l'expansion de la famille génique spécifiquement au sein du genre Picea. L’analyse démontre que les déhydrines ont une structure modulaire et présentent chez les conifères des agencements variés de différents motifs d'acides aminés. Ces structures sont particulièrement diverses chez l'épinette et sont associées à différents patrons d'expression en réponse à la sècheresse. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent que l'évolution de la structure génique est dynamique chez les conifères alors que l'évolution des chromosomes est largement reconnue comme étant lente chez ceux-ci. Ils indiquent aussi que l'expansion et la diversification des familles de gènes liés à l'adaptation, comme les déhydrines, pourraient conférer de la plasticité phénotypique permettant de répondre aux changements environnementaux au cours du long cycle de vie qui est typique de plusieurs conifères. / Technical advances have accelerated the structural and functional exploration of conifer genomes and opened up new approaches to study their physiology and adaptation to environmental conditions. This thesis focuses on the evolution of conifer genes and explores (i) the genomic factors that have impacted the evolution of gene structure and (ii) the evolution of a large gene family involved in drought tolerance, the dehydrins. The analysis of gene structure was based on white spruce (Picea glauca [Moench] Voss) sequence data from BAC clones, the genome assembly and the gene space obtained from sequence capture. Through comparative analyses, we found that conifers presented more intronic sequence per gene than most flowering plants (angiosperms) and that the average intron length was not directly correlated to genome size. We found that repetitive elements, which are responsible for the very large size of conifer genomes, also affect the evolution of exons and introns. In the second part of the thesis, we undertook the first exhaustive analysis of the dehydrin gene family in conifers. The phylogenetic analyses indicated the occurrence of a series of gene duplications in conifers and a major lineage duplication, which caused the expansion of the dehydrin family in the genus Picea. Conifer dehydrins have an array of modular amino acid structures, and in spruce, these structures are particularly diverse and are associated with different expression patterns in response to dehydration stress. Taken together, our findings suggest that the evolution of gene structure is dynamic in conifers, which contrast with a widely accepted slow rate of chromosome evolution. They further indicate that the expansion and diversification of adaptation-related genes, like the dehydrins in spruce, may confer the phenotypic plasticity to respond to the environmental changes during their long life span.
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Prévoir pour mieux s'adapter : sensibilité de l'activité des incendies de forêt aux changements climatiques et de couverture terrestre

Marchal, Jean 24 April 2018 (has links)
Le feu de forêt est une perturbation naturelle extrêmement répandue sur la planète. Au Québec, les incendies de forêt ont affecté entre 1990 et 2013 une moyenne de 330 000 hectares par année contre une moyenne de 2,3 millions d’hectares pour le Canada. À l’heure des changements climatiques, dont les conséquences sont annoncées comme très coûteuses pour les sociétés humaines, il est important de développer des stratégies d’adaptations aux changements climatiques le plus tôt possible afin de minimiser les coûts, les impacts environnementaux et les impacts sur nos sociétés. Le climat et la météo influencent fortement les patrons spatiaux et temporels de l’activité des incendies de forêt. La couverture terrestre joue également un rôle important à court terme en modulant l’influence des conditions climatiques sur l’activité des feux et à plus long terme par des changements de composition dans la matrice forestière, graduels (succession forestière, changements climatiques) ou rapides (perturbations). Ainsi, il devient urgent de développer des projections fiables de l’activité future des incendies de forêt tout en réduisant l’incertitude autour de ces projections. Malgré le fait que ces besoins ont été identifiés depuis plus d’une décennie, les méthodes nécessaires à l’élaboration de ces projections restaient à être développées. La capacité de prédire ou de prévoir comment un système peut se comporter à l'avenir a toujours représenté un formidable défi pour la communauté scientifique. Dans mes deux premiers chapitres, j’ai modélisé l’influence des changements climatiques et de végétation sur la fréquence et la distribution des tailles des incendies de forêt à l’aide de modèles statistiques. Mon troisième et dernier chapitre utilise les modèles développés dans les deux premiers pour projeter de quelle manière l’activité des incendies de forêt évoluera dans un contexte où le climat (ou la météo) et la végétation (ou la couverture terrestre) sont dynamiques. Grâce à ces travaux on peut aujourd’hui projeter quelle sera l’activité future des incendies de forêt dans un contexte de changements dans la matrice forestière et climatiques. / Abstract Wildfire is an extremely widespread natural disturbance on the planet. In Quebec, forest fires have affected between 1990 and 2013 an average of 330,000 hectares per year against an average of 2.3 million hectares for Canada. In these times of climate change, whose effects are reported as very costly to human societies, it is important to develop adaptation strategies to climate change as soon as possible to minimize costs, environmental impacts and impacts on our societies. Climate and weather strongly influence the spatial and temporal patterns of forest fires activity. Land-cover plays an important role in the short term by modulating the effect of weather on fire activity and longer-term changes in forest composition matrix, gradual (forest succession, climate change), or rapid (disturbances). Thus, it is urgent to develop reliable projections of future activity of forest fires while reducing the uncertainty surrounding these projections. Despite the fact that these requirements have been identified for more than a decade, the methods for the preparation of these projections remained to be developed. The ability to forecast or predict how a system might behave in the future has always been a formidable challenge for the scientific community. In my first two chapters, I modeled the influence of climate change and vegetation on the frequency and size distribution of forest fires using statistical models. My third and final chapter uses models developed in the first two to project how the activity of forest fires will evolve in a context where the climate (or weather) and vegetation (or land-cover) are dynamic. Thanks to this work, we can now project what will be the future activity of forest fires in the context of climate and forest changes.
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Développement et amélioration d'un polymère issu de la biomasse et provenant en partie du bois

Auclair, Nicolas 24 April 2018 (has links)
Le pétrole est une source de matière première importante pour la synthèse de milliers de composés organiques, mais il n’est pas renouvelable. L’industrie des revêtements est très dépendante des ressources fossiles. Par ailleurs, l’industrie forestière connaît une crise depuis plusieurs années. Donc, substituer les produits issus des ressources fossiles par des produits du bois à valeur ajoutée pourrait pallier à ces problèmes environnementaux et économiques. En effet, l’objectif de notre recherche est de développer et améliorer un polymère qui serait issu de la biomasse, en particulier pour l’industrie des revêtements. Il vise également à mettre en valeur les produits du bois par l’utilisation des composés peu exploités qui se retrouvent dans les résidus comme l’écorce. La bétuline est un extractible principalement isolé de l’écorce du bouleau blanc. Elle possède une structure moléculaire rigide et trois fonctions réactives qui peuvent être modifiées à des fins d’utilisation dans la synthèse de polymère. L’huile de soya est une huile végétale qui est de plus en plus utilisée pour développer de nouveaux revêtements à cause de ses nombreuses insaturations qui peuvent subir des modifications et ses propriétés particulières comme sa siccativité moyenne et sa faible viscosité. Cependant, les huiles végétales sont souvent moins performantes que leurs homologues synthétiques issus des ressources fossiles. Pour améliorer leurs propriétés, elles sont souvent modifiées dans leur structure, par exemple en leur greffant des fonctions acrylates. De plus, il est possible d’améliorer certaines de leurs propriétés par l’entremise de comonomères ou d’agents de renfort. La cellulose nanocristalline (CNC) est un matériau provenant également de la biomasse et qui a du potentiel pour l’amélioration de certaines propriétés d’un revêtement. Cependant, elle est difficilement compatible avec des matrices apolaires comme les acrylates. Il est possible de modifier la CNC afin de la rendre plus compatible avec les matrices acrylates. Donc, la première idée est de joindre l’huile de soya acrylée (AESO) avec un comonomère issu de la bétuline. Pour ce faire, la bétuline a été acrylée. Pour s’assurer de l’obtention du bon produit les spectroscopies FTIR et RMN ont été employées. Aussi, des analyses par GC-MS ont été effectuées, afin de vérifier si la bétuline est majoritairement mono ou diacrylée. Ensuite, pour vérifier son effet comme comonomère sur la polymérisation et pour analyser la stabilité thermique du polymère ; les méthodes d’analyse par photo-DSC et par TGA ont été utilisées respectivement. De plus, les propriétés optiques ont été mesurées, soit la transparence et la couleur, afin d’examiner l’impact d’un tel ajout sur l’apparence du film de polymère. Enfin, pour évaluer les performances de ce nouveau polymère comme revêtement potentiel, différentes analyses ont été effectuées pour vérifier la dureté du film, sa résistance à l’abrasion et sa résistance à la traction. Dans un second plan, la CNC a été utilisée sous deux formes modifiées (par HDTMA et par un acrylate) comme agent de renfort avec la matrice d’AESO. De cette façon, certaines propriétés ont été modifiées. Pour vérifier l’effet des CNC modifiées dans le nouveau nanocomposite, plusieurs tests et analyses ont été effectués. Par exemple, pour étudier le changement des propriétés mécaniques, des mesures de traction et de nanoindentation ont été effectuées. Enfin, pour évaluer les performances de ce nouveau composite comme revêtement potentiel, différentes analyses ont été effectuées pour vérifier la dureté du film, sa température de transition vitreuse (Tg), sa stabilité thermique, son taux de polymérisation, sa rugosité et sa transparence. / Crude oil and its derivatives are used to synthesize thousands of organic compounds, but they are non-renewable and harmful to the environment. The coating industry is dependent on fossil fuels. Besides, the forest industry has faced a crisis during the past several years. Then, the substitution of fossil fuels by value added wood products could solve these environmental and economic issues. In fact, the main objective of this study is to develop and improve a polymer from biomass, more specifically for the coating industry. In addition, it aims to promote the use of underutilized materials in wood, like bark. Betulin is a triterpenoid extracted from white birch. Its interesting molecular structure can be modified for use within polymer synthesis. Soybean oil, a vegetable oil, is increasingly used to develop new coating because of its interesting properties. However, vegetable oils are less efficient than the ones from fossil fuels. To enhance theirs properties, vegetable oils are often modified, for example by grafting acrylate functionalities. Moreover, the use of a comonomer or a reinforcing agent can enhance some of the vegetable oil properties. Cellulose nanocrystals (CNC) is a material from biomass which has potential to improve coating properties. However, CNC has low compatibility with non-polar polymer matrices, like acrylates, but can be modified to improve its compatibility. First, the idea is to combine acrylated epoxidized soybean oil (AESO) with a comonomer from betulin. To obtain a compatible comonomer with the AESO matrix, betulin has been acrylated. FTIR and NMR spectroscopy analyses have been used to characterize and confirm the modification of betulin. Also, GC-MS analysis has been done to verify if betulin was mainly mono or diacrylated. Then, to verify the effects of the comonomer on the curing behavior and thermal stability of AESO matrix, photo-DSC and TGA analyses have been used respectively. Moreover, optical properties (transparency and color measurements) have been measured to verify the impact of the comonomer on the appearance of the coating film. Finally, to evaluate the performance of the new polymer to be used as a coating, various tests have been performed, like abrasion resistance, hardness and tensile tests. Secondly, two different modified CNC (HDTMA-CNC and acrylated CNC) have been used as reinforcing agent with AESO matrix. To verify the impact of the CNC on the mechanical properties of the new nanocomposites, tensile test and nanoindentation technique have been used. Lastly, to evaluate the performance of the new composites, various tests and analyses have been performed, like hardness test; thermal stability; curing behavior; surface roughness; transparency and glass transition measurements.
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Utilisation du positionnement relatif temporel GNSS pour l'auscultation topographique et la mesure des vagues

Chouaer, Mohamed Ali 24 April 2018 (has links)
Le Positionnement Relatif Temporel (ou TRP : Time Relative Positioning, en anglais) est une technique GNSS qui permet de mesurer un déplacement (et non pas une position) avec un seul récepteur en utilisant les différences de mesures de phase entre deux époques. Le but de ce projet de recherche est d’adapter le positionnement TRP pour l’auscultation topographique et pour la mesure des vagues, afin de détecter des déplacements, sur un court intervalle de temps, avec une précision meilleure que 1 cm en horizontal et 2 cm en vertical. Afin d’y parvenir, les algorithmes et le logiciel TRP du Département des sciences géomatiques ont été adaptés pour le traitement des données GNSS à un taux d’échantillonnage élevé (10 Hz) et en utilisant exclusivement les éphémérides transmises qui sont disponibles en temps réel. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux de la solution PPK (cinématique relatif en post-traitement) et des solutions de comparaison provenant d’autres sources (graduations, mesures de jauges, …). Les écarts-types obtenus des différences entre la solution TRP et les solutions de comparaison varient entre 0.3 et 0.5 cm en horizontal, et entre 0.5 et 3.1 cm en vertical en utilisant seulement les mesures de phase sur L1 de la constellation GPS. Grâce à l’intégration des observations GLONASS, une amélioration à la précision verticale de plus de 30%, sur des sites obstrués, a permis d’atteindre une précision de 2.1 cm. / Time Relative Positioning (TRP) is a GNSS method that uses phase difference observations between two epochs from a single receiver to determine receiver displacement (or position change). The aim of this research project is to adapt the TRP method for structural health monitoring and wave measurements in order to detect displacements, over short time interval, with an accuracy better than 1 cm for the horizontal and 2 cm for the vertical components. The algorithms and TRP software developed at the Department of Geomatics Sciences at Laval University have been adapted to process GNSS data at high rate of 10 Hz using exclusively broadcast ephemeris that are available in real-time. TRP results were compared to the corresponding Post-Processed Kinematic (PPK) and other control solutions (graduations, gauge measurements, …). Using only GPS L1 frequency data, the standard deviation of the differences between TRP and these comparison solutions ranged from 0.3 to 0.5 cm for the horizontal component and from 0.5 to 3.1 cm for the vertical component. When GLONASS observables were added to the TRP-GPS-L1 solution, for environment where satellite visibility was limited, the standard deviation decreased by 30% to reach 2.1 cm for the vertical component.

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