Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

La Loire est un des principaux hydrosystèmes fluviaux français. Les îles font partie intégrante du paysage fluvial et tout particulièrement du corridor anastomosé de la Loire moyenne, d'où l'appellation de la Loire des îles. La thèse s'intéresse au fonctionnement méconnu de ce système fluvial. Les îles de la Loire sont à la fois des traceurs morphologiques du réajustement fluvial et des témoins des usages et pratiques par les sociétés du fleuve. L'approche morphologique se consacre ainsi à l'évolution du fleuve depuis le 19ème siècle à travers différentes échelles d'analyse spatiale et temporelle. Sous un Système d'Information Géographique (SIG), il a été possible de suivre l'évolution du lit fluvial depuis 1850 et d'analyser en détail les mécanismes et les rythmes de formation des îles. Les îles ne sont pas des formes entièrement stabilisées et peuvent être considérées comme des formes fluviales de réajustement aux perturbations environnementales (facteur déclenchant : arrêt de la navigation ; facteurs aggravants : absence de grande crue, incision du lit, déclin de l'agriculture, extractions de granulat). Le paysage de la Loire des îles est encore en transition et annonce la tendance à une chenalisation unique dominée par la forêt alluviale. Cette approche à échelle moyenne est complétée par une approche plus fine focalisée sur l'évolution saisonnière et inter-annuelle des îles et des bras secondaires. Des Modèles Numériques de Terrain (MNT) et des profils en travers comparatifs intégrés au SIG permettent alors de quantifier précisément les processus d'érosion et de sédimentation en fonction de l'année hydrologique. Les îles sont les sites privilégiés du piégeage sédimentaire et accentuent le déficit sédimentaire enregistré depuis le milieu du 20ème siècle. Les bras secondaires présentent de grands contrastes entre eux et permettent encore le transit sédimentaire. Cependant, la végétalisation de certains bras s'accélère et compromet leur pérennité. Les budgets sédimentaires des unités fluviales ont donc été établis à différents pas de temps. Cette thèse apporte au final des éléments indispensables à une gestion du fleuve.

Ce travail traite de l'impact des systèmes d'information géographique (SIG) dans les organisations de la recherche archéologique. L'examen de projets puisés dans les différents contextes organisationnels de la recherche archéologique nationale (services archéologiques des collectivités territoriales, institut national de recherche archéologique préventive, ministère de la Culture, organismes de recherche et d'enseignement supérieur), nous a permis de dégager les singularités et les permanences des pratiques liées aux SIG. Cette approche est suivie par la mise en oeuvre et l'analyse de dix expérimentations réalisées avec les équipes archéologiques du service départemental d'archéologie du Val-d'Oise (SDAVO) et celles de l'UMR 7041 Archéologies et Sciences de l'Antiquité, qui nous ont permis de réfléchir sur les modalités du développement d'une base de données géographiques appliquée à la recherche archéologique. Cette double démarche montre qu'il est pertinent de questionner les méthodes et les techniques formelles de mise en œuvre des outils afin que soit pris d'avantage en compte la nature profonde des différents acteurs avec leurs rationalités et leurs perceptions. Elle met en exergue l'aspect stratégique des dispositifs de mutualisation et de partage des matériels, des données et des compétences. L'utilisation des SIG en archéologie doit se concevoir selon un double processus : intégration pour le développement de modèles de données permettant d'assimiler les spécificités organisationnelles et métiers de chacun ; généralisation par l'utilisation de standards dont la constitution est un des problèmes qui reste à résoudre.

Cette thèse s'intéresse aux interactions urbanisation – paysage pour comprendre et anticiper les dynamiques du territoire en zone littorale. Depuis plusieurs décennies, les côtes européennes et méditerranéennes sont gagnées par l'artificialisation produite par l'économie résidentielle et touristique. La question du rôle du paysage dans les causes de cette urbanisation, mais aussi dans sa possible régulation, se pose donc avec intérêt. Dans ce contexte, l'étude de la vue sur la mer, quintessence du paysage littoral, apparaît essentielle. L'hypothèse de son influence sur l'urbanisation et, simultanément, celle de l'intérêt d'une connaissance géographique de la visibilité de la mer pour aider à la gestion de l'espace côtier est donc formulée. Pour démontrer l'effet de la vue sur mer sur l'urbanisation du littoral, la thèse propose une méthode de cartographie des espaces soumis à la vue sur mer et s'appuie sur l'étude de la relation spatiale entre visibilité de la mer et occupation du sol. La démonstration est réalisée sur deux territoires littoraux méditerranéens, dont le développement territorial doit beaucoup aux données du paysage : la Côte d'Azur, en France, et la Riviera du Ponant, en Italie. La démarche est menée à deux échelles et à plusieurs niveaux d'analyse de l'espace géographique, avec les outils et les méthodes de traitement de l'information à référence spatiale (le SIG est au cœur du dispositif). Une fois validée, elle est mise à profit pour étayer l'idée que la connaissance de la vue sur mer peut être instaurée en outil urbanistique. Ceci consiste en une expérimentation menée en partenariat avec une commune côtière des Alpes-Maritimes.

Les littoraux ouest africains évoluent à un rythme accéléré depuis ces 20 dernières années. Cette recherche s'inscrit dans une perspective générale d'étude et de suivi de ces changement à long terme. Elle a été mise en œuvre dans le cadre scientifique de la création de la Réserve de biosphère de l'archipel des Bijagos (Guinée Bissau). <br />L'objectif est de décrire les conditions dynamiques de l'évolution du littoral en montrant les liens d'interdépendance qui existent entre les ensembles morpho-sédimentaires de l'archipel. La démarche développée a consisté dans la mise au point de méthodes d'analyse spatiale appliquées à l'étude de la géomorphologie littorale en utilisant les opportunités offertes par les SIG et la télédétection. Elle est basée sur une segmentation multicritére de la zone intertidale décrivant l'expace littoral dans ses formes, sa dynamique et sa cinématique. Ce travail a montré que l'archipel des bijagos constitue la partie émargée d'un delta estuarien très particulier, visiblement en accrétion, dont l'existence est lié à un contexte structural et hydrodynamique régional exceptionnel.

Depuis les années 1990, on assiste à un retour à la lenteur dans les centres-villes où la tendance n'est plus la construction de voies routières rapides mais la mise en service de transports en commun en site propre de surface. Dans ce contexte, nous mobilisons le concept d'accessibilité gravitaire pour comprendre cette évolution récente. <br /><br />Sur un plan théorique, la thèse vise ainsi à démontrer la cohérence de ce type d'indicateur avec le calcul traditionnel de surplus pour l'intégrer dans une analyse coûts-avantages en complément des gains de temps, habituellement utilisés. Sur un plan empirique, la thèse permet d'évaluer, sur l'aire d'étude de Strasbourg, l'impact de la mise en place d'une politique de transport favorable aux transports en commun sur le niveau d'accessibilité des automobilistes et usagers des transports en commun. Elle repose ainsi sur une modélisation associant un SIG et un modèle à quatre étapes. <br /><br />Outre une méthodologie standard pouvant être appliquée à d'autres agglomérations, la thèse fournit des résultats intéressants tant en termes d'évaluation de politiques urbaine et de transport que de prospective. La voiture particulière reste, malgré l'amélioration du réseau de transports en commun, le mode le plus performant à l'échelle du territoire. Les transports en commun sont, quant à eux plus performants pour accéder au centre-ville même si les ambitions de réduction des inégalités territoriales ne sont que partiellement atteintes. Des scénarii prospectifs mis en place pour réduire le différentiel d'accessibilité entre ces deux modes (introduction d'un péage urbain ou d'une taxe automobile, limitation des vitesses sur voies rapides et amélioration des fréquences des bus et tramways), l'amélioration des temps de parcours en transports en commun présente les meilleurs résultats.

La crue de décembre 2003, sur le Rhône en aval de Beaucaire (11 500 m3 s1) a eu une ligne d'eau plus élevée de 30 à 60 cm que la crue de référence du mois de Mai 1856 (11 640 m3 s1). Cette élévation a provoqué des inondations par surverse sur la berge gauche du Rhône entre Beaucaire et Arles et l'apparition de brèches en rive droite du Petit Rhône, entraînant des dégâts matériels considérables. Elle peut être interprétée en termes de perte de débitance, due à l'évolution géomorphologique du chenal depuis la fin du XIXe siècle.<br />Pour valider cette hypothèse, cette thèse est construite en trois parties. Dans la première, sont analysés les facteurs de la morphogenèse, à l'échelle du bassin-versant et locales (évolution des apports solides, aménagements...), sur la base d'une synthèse des données d'archives et des travaux déjà publiés. Dans la deuxième partie une analyse 2D de l'évolution de l'occupation du sol, puis 3D de la topographie de la plaine et du chenal depuis 150 ans localise et permet de quantifier les zones d'érosion et de stockage sédimentaire. Ces résultats sont discutés et mis en relation avec les forçages généraux et les contraintes locales. L'analyse des brèches du Petit Rhône pose les bases d'une méthode de détermination des zones les plus sensibles à la rupture. Enfin la troisième partie est axée sur l'évolution des flux solides en transit depuis 150 ans : modélisation et calcul de la charge de fond potentielle mise en mouvement en 1876 et en 2006, estimation des flux de MES en transit et de l'impact des aménagements sur leur piégeage ou leur remobilisation à partir de la calibration des données aDcp (dont la validation est présentée).

Sous l'effet du réchauffement climatique postérieur au Petit Âge Glaciaire, la fonte des glaciers arctiques a libéré de nouveaux espaces conquis ensuite par la végétation. Le phénomène est bien marqué au Spitsberg où la présente étude est conduite. Celle-ci concerne les marges de cinq glaciers, localisées sur la façade nord occidentale et dans le centre de l'île. Une première analyse a été conduite par relevés floristiques systématiques permettant de mettre en relation les phases successives de retrait glaciaire et de colonisation végétale. Le temps gouverne l'évolution de la végétation tant dans sa physionomie que dans sa composition. Ainsi, la séquence temporelle des cortèges floristiques s'ordonne partout de la même façon, depuis les stades pionniers jusqu'à des stades plus évolués. Cependant, la dynamique végétale n'est pas uniforme et n'opère pas sous la seule commande temporelle. Les configurations environnementales jouent aussi un rôle important qui se décline selon les échelles. C'est ce qui ressort de notre étude où les contextes environnementaux de chaque site sont mis en évidence comme facteur de différenciation de la végétation entre les cinq marges. Une deuxième approche a été conduite à échelle fine, à l'intérieur d'une marge proglaciaire pour préciser les termes de différenciation locale des milieux. Sur ce secteur, nous disposons d'un modèle numérique de terrain (MNT, 2 mètres de résolution) autorisant une étude intégrée de nombreux paramètres stationnels associés à la microtopographie. Cette approche a permis de relier les changements floristiques aux changements de contexte environnemental et d'identifier les conditions locales structurant le couvert végétal. Enfin, cette étude a débouché sur la mise en place d'une nomenclature de faciès paysagers dont la cartographie précise a été réalisée grâce à l'utilisation d'un modèle de probabilités conditionnelles.

Les services de sécurité de la RATP ont souhaité se doter d'un outil informatique pour la représentation cartographique et l'analyse des diverses atteintes aux personnes et aux biens répertoriés dans leur base de données. Dans le cadre d'un contrat CIFRE nous avons constitué un système d'information géographique (SIG) qui permet, à partir de cette base, la réalisation automatique de divers types de cartes, et qui contient des procédures pour l'analyse spatiale et la visualisation spatio-temporelle des processus de délinquance dans le réseau de transport parisien. Le phénomène de la délinquance s'inscrit dans des préoccupations de société, fortement médiatisées, c'est pourquoi il nous a paru utile de consacrer une première partie de la thèse à l'analyse scientifique des questions relatives à la transgression des normes et aux réactions sécuritaires, à partir des investigations menées par des sociologues, des statisticiens, des criminologues, voire des économistes. Nous avons ensuite montré quels pouvaient être les apports de la cartographie à ces analyses, déjà bien intégrée dans les pays anglo-saxons mais encore rarement mise en œuvre en France. Les formulations actuelles des politiques de sécurité ont en effet apporté des conditions favorables à cette coopération. L'exploitation des statistiques de la base de données SAFIRS pour l'année 2001 nous a permis d'analyser la répartition des types d'atteintes selon les réseaux et les lieux. L'image globale oppose d'une part Paris, où la délinquance, concentrée sur le réseau ferré, s'exerce principalement à l'encontre des voyageurs, et d'autre part la banlieue, où les atteintes, principalement enregistrées sur le réseau de surface, prennent pour cible le transporteur perçu comme représentant de l'institution. La géographie de la délinquance présente des concentrations, qui ne s'expliquent pas toutes par les inégalités des volumes de trafic dans les stations. Nous avons mis en évidence des effets de regroupement sur certains axes du réseau, grâce à des mesures d'autocorrélation spatiale. Nous avons également réalisé des cartes animées qui montrent des processus de transfert d'un lieu à l'autre et ouvrent des possibilités futures de modélisation de la dynamique spatio-temporelle de la délinquance.

À l'intérieur du territoire des Bituriges Cubi (Indre, Cher et ouest de l'Allier), les informations archéologiques concernant l'occupation rurale ont fait l'objet d'une série d'analyses, spatiales et quantitatives. À l'aide d'un système d'information géographique (SIG), elles ont été largement corrélées entre elles ainsi qu'avec les informations environnementales. Ainsi, le rôle déterminant de différents facteurs (réseau hydrographique, exposition des versants, etc.) dans l'implantation rurale gallo-romaine a nettement été mis en évidence. Ce sont les sols qui paraissent avoir le plus influencé la répartition des habitats ruraux gallo-romains. L'environnement des exploitations agricoles antiques regroupe généralement des types de sols variés et complémentaires. Les sols argileux lourds, aux potentiels agricoles variables, ainsi que les sols alluviaux et colluviaux y sont particulièrement bien représentés. En revanche, les terres hydromorphes ont été significativement rejetées.