De nos jours, l'information géographique constitue une ressource incontournable dans un contexte de prise de décision et les données numériques spatiales sont de plus en plus fréquemment exploitées comme support et aide à la décision par de nombreuses organisations.<br />L'institution militaire utilise elle aussi les données spatiales comme soutien et aide à la décision. A chaque étape d'une mission, des informations géographiques de tous types sont employées (données numériques, cartes papiers, photographies aériennes...) pour aider les unités dans leurs choix stratégiques. Par ailleurs, l'utilisation de réseaux de communication favorise le partage et l'échange des données spatiales entre producteurs et utilisateurs situés à des endroits différents. L'information n'est pas centralisée, les données sont répliquées sur chaque site et les utilisateurs peuvent ponctuellement être déconnectés du réseau, par exemple lorsqu'une unité mobile va faire des mesures sur le terrain.<br />La problématique principale concerne donc la gestion dans un contexte militaire, d'une application collaborative permettant la mise à jour asynchrone et symétrique de données géographiques répliquées selon un protocole à cohérence faible optimiste. Cela nécessite de définir un modèle de cohérence approprié au contexte militaire, un mécanisme de détection des mises à jour conflictuelles lié au type de données manipulées et des procédures de réconciliation des écritures divergentes adaptées aux besoins des unités participant à la mission.<br />L'analyse des travaux montre que plusieurs protocoles ont été définis dans les communautés systèmes (Cederqvist :2001 ; Kermarrec :2001) et bases de données (Oracle :2003 ; Seshadri :2000) pour gérer la réplication des données. Cependant, les solutions apportées sont souvent fonctions du besoin spécifique de l'application et ne sont donc pas réutilisables dans un contexte différent, ou supposent l'existence d'un serveur de référence centralisant les données. Les mécanismes employés en information géographique pour gérer les données et les mises à jour ne sont pas non plus appropriés à notre étude car ils supposent que les données soient verrouillées aux autres utilisateurs jusqu'à ce que les mises à jour aient été intégrée (approche check in-check out (ESRI :2004), ou utilisent un serveur centralisé contenant les données de référence (versionnement : Cellary :1990).<br />Notre objectif est donc de proposer des solutions permettant l'intégration cohérente et autant que possible automatique, des mises à jour de données spatiales dans un environnement de réplication optimiste, multimaître et asynchrone.<br />Nous proposons une stratégie globale d'intégration des mises à jour spatiales basée sur une vérification de la cohérence couplé à des sessions de mises à jour. L'originalité de cette stratégie réside dans le fait qu'elle s'appuie sur des métadonnées pour fournir des solutions de réconciliation adaptées au contexte particulier d'une mission militaire.<br />La contribution de cette thèse est double. Premièrement, elle s'inscrit dans le domaine de la gestion de la mise à jour des données spatiales, domaine toujours très actif du fait de la complexité et de l'hétérogénéité des données (Nous limitons néanmoins notre étude aux données géographiques vectorielles) et de la relative «jeunesse » des travaux sur le sujet. Deuxièmement, elle s'inscrit dans le domaine de la gestion de la cohérence des données répliquées selon un protocole optimiste, en spécifiant en particulier, de nouveaux algorithmes pour la détection et la réconciliation de données conflictuelles, dans le domaine applicatif de l'information géographique.

La régionalisation est autant un processus spatial qu'un processus territorial. Elle est spatiale parce qu'elle se réalise sur des structures spatiales héritées tout en les mettant en oeuvre. Nous avons voulu mettre en perspective dans le processus ou les volontés de régionalisation, le système formé des notions de territoires, de villes et de réseaux.<br />Aussi, nous proposons de définir des territoires autour de réseaux de villes qui donnent à penser les régionalisations souhaitables ou souhaitées à partir des propriétés des territoires et de leur organisation par la représentation des interactions spatiales entre les villes. Sont alors créés des réseaux de villes autour desquels la régionalisation des territoires serait possible.<br />Les mises en réseaux de villes se basent sur le corpus conceptuel et théorique du fonctionnement et des propriétés des systèmes de villes, et tiennent compte des caractéristiques du système de villes étudié à travers les critères de la taille des villes et de leur localisation. Ces seuls critères déterminent les espacements entre les villes et leur position dans la hiérarchie de niveaux dans le système, ce qui intègre et révèle les structures spatiales sous-jacentes ou locales.<br />Sont alors définies deux catégories de réseaux de villes :<br />• les réseaux de villes de proximité et de voisinage, sur des contraintes d'espacement entre les villes ;<br />• les réseaux de villes hiérarchisés, sur des contraintes de taille des villes et de principes d'emboîtement de structures hiérarchiques (type administratif, à la hiérarchie stricte, ou type principe de marché, à la hiérarchie non stricte).<br />La formalisation et les représentations des mises en réseaux de villes sont réalisées par la théorie des graphes qui permet une modélisation aisée des organisations hiérarchiques, en particulier des emboîtements de niveaux, par un de ses sous-ensembles, les arbres.<br />La mise en place de ces méthodes et l'évaluation des performances des régionalisations qu'elles engendrent se fait sur deux exemples à problématiques et échelles différentes. La première application montre une approche spatiale en archéologie pour aider à dégager les principales structures d'un système de peuplement d'un territoire autour de la Cité antique de Luteva (Lodève, Hérault, France) durant la période du Haut-Empire (Ier siècle ap. J.-C. - IIIe siècle ap. J.-C.). La seconde application consiste à définir un arc méditerranéen théorique à partir du système de villes européennes sans maillage administratif.

Ce travail porte sur l'analyse et la caractérisation de la texture spatiale non stationnaire dans les images SAR. <br />La plupart des études considérant la texture dans les images SAR utilisent les hypothèses de stationnarité statistique et d'isotropie spatiale. Cependant, l'observation des images montre que des orientations spatiales privilégiées peuvent être présentes. De plus, la mesure à différentes positions de la fonction d'autocorrélation suggère l'emploi de modèles non stationnaires. On introduit ici un modèle paramétrique basé sur des noyaux gaussiens anisotropes pour les statistiques d'ordre deux des images d'intensité SAR. Ce modèle prend à la fois en compte le caractère non stationnaire, ainsi que la présence d'anisotropie spatiale. Ensuite, différentes méthodes d'estimation relatives à l'orientation locale dans les images SAR sont proposées, puis l'une de ces méthodes est appliquée au filtrage du speckle.

Ce travail de recherche propose d'explorer le paradoxe du soutien massif à la filière « canne-sucre » réunionnaise dans un contexte qui lui apparaît aujourd'hui défavorable, au regard de deux tendances principales :<br />- au niveau mondial, l'évolution actuelle des règles du commerce international relatives au secteur sucrier compromet la pérennité du dispositif actuel d'appui à la filière ;<br />- au niveau régional, les dynamiques spatiales révèlent des stratégies sociales contraires à la protection d'une sole cannière de 30 000 ha et à la promotion d'une agriculture productiviste. <br />Face à ce type de questionnement, le point de vue du géographe est de considérer en premier lieu que ce qui se passe sur le territoire exprime la stratégie des acteurs. C'est en s'appuyant sur ce postulat que la démarche propose une relecture des dynamiques spatiales régionales et leur signification en termes de stratégies d'actants à différents niveaux d'organisation. En faisant appel à la télédétection, à l'analyse spatiale, à la modélisation, aux enquêtes et aux typologies, la démarche montre que les dynamiques spatiales constituent une clé de lecture pertinente des évolutions et des aspirations de la société réunionnaise. Celle-ci exprime aujourd'hui des stratégies et des pratiques déconnectées du projet sucre, légitimant et soulignant la pertinence d'une réinterrogation des axes de développement agricoles actuellement privilégiés.

Cette thèse s'inscrit dans les domaines de la statistique non-paramétrique, de la théorie statistique de l'apprentissage et des statistiques spatiales. Son objet est la compréhension et la mise en oeuvre de méthodes d'estimation et de décision pour des modèles graphiques gaussiens. Ces outils probabilistes rencontrent un succès grandissant pour la modélisation de systêmes complexes dans des domaines aussi différents que la génomique ou l'analyse spatiale. L'inflation récente de la taille des données analysées rend maintenant nécessaire la construction de procédures statistiques valables en << grande dimension >>, c'est à dire lorsque le nombre de variables est potentiellement plus grand que le nombre d'observations. Trois problèmes généraux sont considérés dans cette thèse: le test d'adéquation d'un graphe à un modèle graphique gaussien, l'estimation du graphe d'un modèle graphique gaussien et l'estimation de la covariance d'un modèle graphique gaussien, ou plus généralement d'un vecteur gaussien. Suite à cela, nous étudions l'estimation de la covariance d'un champ gaussien stationnaire sur un réseau, sous l'angle de la modélisation graphique. <br /><br />En utilisant le lien entre modèles graphiques et régression linéaire à plan d'expérience gaussien, nous développons une approche basée sur des techniques de sélection de modèles. Les procédures ainsi introduites sont analysés d'un point de vue non-asymptotique. Nous prouvons notamment des inégalités oracles et des propriétés d'adaptation au sens minimax valables en grande dimension. Les performances pratiques des méthodes statistiques sont illustrées sur des données simulées ainsi que sur des données réelles.

Nous proposons une méthode de groupement en clusters d'objets multidimensionnels étendus, basée sur un modèle de co^ut adaptatif aux requêtes, pour accélérer l'exécution des requêtes spatiales de type intervalle (e.g., intersection, inclusion). Notre travail a été motivé par l'émergence de nombreuses applications de dissémination sélective d'informations posant de nouveaux défis au domaine de l'indexation multidimensionnelle. Dans ce contexte, les approches d'indexation existantes (e.g., R-trees) ne sont pas adaptées aux besoins applicatifs tels que scalabilité (beaucoup d'objets avec des dimensions élevées et des extensions spatiales), performance de recherche (taux élevés de requêtes), performance de mise à jour (insertions et suppressions fréquentes d'objets) et adaptabilité (à la distribution des objets et des requêtes, et aux paramètres systèmes). Dans notre méthode, nous relâchons plusieurs propriétés spécifiques aux structures d'indexation arborescentes classiques (i.e. équilibrage de l'arbre et du partitionnement, englobement minimal des objets) en faveur d'une stratégie de groupement basée sur un modèle de co^ut adaptatif. Ce modèle de co^ut tient compte des caractéristiques de la plateforme d'exécution, de la distribution spatiale des objets et surtout de la distribution spatiale des requêtes. Plus précisément, la distribution des requêtes permet de déterminer les dimensions les plus sélectives et discriminantes à utiliser dans le regroupement des objets. Nous avons validé notre approche par des études expérimentales de performance impliquant de grandes collections d'objets et des requêtes d'intervalles avec des distributions uniformes et non-uniformes.

Le travail présenté dans cette thèse concerne la Séparation<br />Aveugle de Sources (SAS). La SAS consiste à estimer n signaux<br />inconnus (les sources) d'après la seule connaissance de m<br />mélanges de ces signaux (les observations).<br /><br />Nous étudions dans un premier temps l'identifiabilité des sources<br />dans le problème de la séparation aveugle de mélanges linéaires<br />instantanés (sur)déterminés (m >= n). Plusieurs modèles de<br />sources identifiables sont examinés. En particulier, il est montré<br />que si les sources possèdent une diversité temporelle et/ou<br />fréquentielle, leur indépendance mutuelle à l'ordre 2 suffit à<br />garantir leur identifiabilité.<br /><br />Nous décrivons dans un deuxième temps quelques méthodes de SAS<br />construites sur les hypothèses des modèles identifiables examinés.<br />Ces méthodes ont en commun d'être basées sur une procédure de<br />diagonalisation simultanée de matrices. Nous nous intéressons plus<br />particulièrement à une méthode adaptée aux sources<br />non-stationnaires, basée sur la diagonalisation simultanée de<br />matrices extraites du Spectre de Wigner-Ville Spatial (SWVS) des<br />observations à certains points du plan temps-fréquence (et après<br />blanchiment spatial). Nous proposons une approche théorique dans<br />un contexte stochastique qui justifie l'approximation en pratique<br />du SWVS par des Représentations Temps-Fréquence Spatiales de la<br />classe de Cohen. Les performances de la méthode dépendent dans une<br />large mesure de la sélection des points temps-fréquence et nous<br />proposons un critère de sélection robuste basé sur la détection<br />d'auto-termes simples des sources. Une étude statistique des<br />performances des méthodes exposées est réalisée sur des signaux<br />synthétiques non-stationnaires de type TVARMA. Une série de<br />critères d'évaluation originaux est proposée.<br /><br />Enfin, dans un troisième temps, nous montrons comment les méthodes <br />de SAS présentées dans le cas de mélanges linéaires instantanés <br />peuvent être généralisées à la séparation de mélanges convolutifs à <br />Réponse Impulsionnelle Finie en utilisant une procédure de <br />bloc-diagonalisation simultanée. Quelques résultats sur des <br />mélanges synthétiques de signaux audio sont présentés.

Ce travail comporte 4 parties, la première est relative à la nouvelle géographie et sa participation active dans le domaine de la santé, la deuxième partie introduit des aspects géographiques et sanitaires de notre région et développe des méthodes de groupement utilisées en modélisation, la troisième partie présente les matériels, méthodes, résultats et discussion de notre processus de modélisation des pratiques spatiales hospitalières en 4 phases, la dernière est une discussion sur la prospective géographique des modèles Newtoniens (aires d'attraction), de la géographie de la santé et l'ouverture aux débats géopolitiques, et les conséquences ‘hypothétiques' sur les pratiques spatiales hospitalières. Notre modélisation, cœur des travaux de recherche, évalue les aires de l'offre et de la demande de soins dans notre région. Ce modèle Newtonien calcule des aires d'attraction hospitalières théoriques. Il est étudié par spécialité médico-chirurgicale et veut être automatisé et généralisable à toutes disciplines et espaces géographiques. La 1ère phase est l'observation de l'attraction hospitalière à l'aide de méthodes quantitatives et d'outils cartographiques. La 2ème phase est l'élaboration du modèle mathématico-géographique : l'originalité est l'affinement de l'équation de Reilly par pondération (sur la population démographique) à partir des attractions observées et théoriques. La 3ème phase est la validation de notre modèle théorique par comparaison au modèle observé à l'aide de cartes, de dessins de modèle et de méthodes quantitatives. La 4ème phase prédit et simule la « création ou fermeture » de services hospitaliers. Ce modèle par les résultats obtenus apparaît robuste, fiable et ‘prédictif' et ce malgré sa simplicité (2 paramètres sont utilisés : lits, population). Par conséquent, répondant d'une meilleure connaissance de la géographie des pratiques spatiales hospitalières il peut alors devenir un outil d'aide à l'aménagement du territoire sanitaire.

L'étude des propriétés hydrauliques des milieux fracturés s'inscrit dans le cadre général de la gestion de la ressource en eau et plus particulièrement dans le domaine de la gestion des déchets et de leur stockage dans des sites d'enfouissement. Les fractures, qui constituent les chemins d'écoulements préférentiels dans les milieux fissurés, sont distribuées sur une large gamme d'échelles et présentent une géométrie complexe. Le travail de la thèse est centré sur la caractérisation des corrélations spatiales dans les réseaux de fractures et sur l'étude de l'effet induit par ces corrélations sur les propriétés de connectivité et hydrauliques de ces milieux. De nombreuses études de terrain ont montré que la répartition des fractures n'est pas homogène dans l'espace. Cette évolution de la densité de fracturation suit un modèle fractal, qui, couplé avec une distribution des longueurs de fractures, constitue un modèle pertinent de réseau de fractures. L'organisation spatiale des réseaux se retrouve aussi à un degré supérieur dans une corrélation positive entre la position des fractures et leur longueur, telle qu'il existe en moyenne une zone d'écran autour des fractures dont l'aire est corrélée à la longueur. Le travail préliminaire de caractérisation de la géométrie des réseaux est complété par une analyse stéréologique permettant de relier les propriétés apparentes des réseaux, déterminées à partir d'observations 1D ou 2D (transects, puits, affleurements), à leurs propriétés intrinsèques (3D). Ainsi, on montre que la dimension fractale d'un réseau 3D peut être reliée à la dimension fractale apparente du réseau échantillonné sur un affleurement ou un transect. L'étude des propriétés hydrauliques est réalisée pour un modèle de réseau bidimensionnel présentant les caractéristiques principales associées aux réseaux de fractures, soit une densité de fracturation fractale (exposant D), et une distribution des longueurs de fractures en loi de puissance (exposant a). L'étude préalable de la connectivité montre qu'une corrélation fractale forte (D faible) tend à déconnecter les réseaux, alors que la présence de grandes fractures (a faible) induit une augmentation de la connectivité. Le modèle de comportement dépend donc des valeurs relatives de a et D. Les deux effets se compensent uniquement lorsque a=D+1 (cas self-similaire), et dans ce cas seulement l'état de connexion des réseaux ne dépend pas de l'échelle d'observation. Enfin, l'effet de la corrélation spatiale sur les propriétés hydrauliques des réseaux de fractures est soit de premier ordre lorsque a>D+1, puisque alors les réseaux sont déconnectés à grande échelle et par conséquent la perméabilité nulle, soit de second ordre lorsque a£D+1: dans ce cas l'effet des longueurs domine et l'évolution de la perméabilité avec l'échelle est peu sensible à la valeur de D, bien que les écoulements restent chenalisés aux fortes densités.

En France, le maillage administratif et la répartition de la population sont tels qu'un peu plus d'un millier de communes ont moins de 50 habitants au recencement de 1999. Six cents autres ont été recensées en-dessous de ce seuil lors d'un ou plusieurs dénombrements depuis 1962. Face aux exigences actuelles, en matière de gestion du territoire et d'action politique, le statut et les capacités des plus petites collectivités territoriales font l'objet d'un débat récurrent depuis de nombreuses décennies. Les géographes ont assez peu contribué, jusqu'à ce jour, à ce débat. Cette thèse de géographie a pour objet d'apporter un angle de vue général (à l'échelle de l'ensemble du territoire national) et géographique, en traitant en particulier les questions de la répartition des très petites communes, de leurs modes de vie et dynamiques spécifiques, ainsi que de la construction territoriale particulière dont elles sont l'héritage et qu'elles engendrent encore aujourd'hui. Les interactions spatiales entre les plus petites unités et les communes voisines plus peuplées, ainsi que les opportunités de regroupements intercommunaux, sous diverses formes, sont aussi abordées. Ces très petites entités, dont le potentiel et les perspectives sont aléatoires, nous permettent de mettre au jour l'ampleur de la variabilité du modèle français d'organisation de la gestion territoriale et du développement local.