Les travaux réalisés au cours de cette thèse s'inscrivent dans les problématiques de localisation d'un véhicule par vision. Nous nous plaçons en particulier dans le cas de parcours sur de longues distances, c'est à dire plusieurs kilomètres. Les méthodes actuelles de localisation et cartographie simultanées souffrent de problèmes de dérives qui les rendent difficilement exploitables après plusieurs centaines de mètres. Nous proposons dans ce mémoire de pallier ces limites en exploitant une connaissance à priori sur la géométrie de l'environnement parcouru.Cette information est extraite d'un Système d'Information Géographique. En particulier, les travaux réalisés se basent sur les modèles 3D des bâtiments des villes et sur une carte de la route.Dans la première partie de ce mémoire, nous proposons une approche permettant de corriger hors ligne une reconstruction SLAM en exploitant la connaissance d'un modèle 3D simple de l'environnement. Cette correction s'applique en deux étapes. En premier lieu, un recalage non-rigide entre le nuage de points reconstruit et le modèle 3D est effectué de sorte à retrouver la cohérence globale de la reconstruction. Dans le but de raffiner le nuage de points obtenu, un ajustement de faisceaux contraint par le SIG est alors effectué sur l'ensemble de la reconstruction.La particularité de cet ajustement de faisceaux est qu'il prend implicitement en compte les contraintes géométriques apportées par le modèle 3D. La reconstruction ainsi corrigée est alors utilisée en tant que base de données pour la relocalisation en ligne d'une caméra mobile. La précision de relocalisation obtenue est en particulier suffisante pour les applications de réalité augmentée.Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous détaillons une solution permettant de corriger en ligne la reconstruction SLAM. Pour cela, les contraintes géométriques apportées par le SIG sont exploitées au fur et à mesure de la trajectoire du véhicule. Nous montrons tout d'abord que la connaissance de la position relative de la caméra par rapport à la route permet de corriger de façon robuste la dérive de facteur d'échelle. De plus, lorsque les contraintes géométriques sont suffisantes, la reconstruction SLAM réalisée jusqu'à l'instant courant est recalée sur le SIG.Cela permet de corriger ponctuellement la dérive observée sur la position courante de la caméra.Le processus complet permet dès lors de localiser le véhicule avec une précision semblable à celle d'un système GPS sur des trajectoires de plusieurs kilomètres.Les deux méthodes proposées ont été testées à la fois sur des séquences de synthèse et réelles. Des résultats qualitatifs et quantitatifs sont présentés tout au long de ce mémoire.

L'outil conceptualisé et développé au cours de cette thèse aspire à: (1) Tirer profit des récentes évolutions des Systèmes d'Information Géographique (SIG) en proposant de nouvelles approches pour le traitement de problème ayant un aspect spatial. (2) Appliquer des approches théoriques dans des problématiques industrielles réelles afin de proposer des approches pour les phases qui ne sont pas abordées dans la recherche théorique. Dans cette optique, trois modules ont été développés, un module d’intégration et de visualisation des données spatiales, un module de pré-traitement des données et un module d’optimisation de la couverture.- La première partie de la thèse aborde le sujet de la mise en place du premier module, et propose un framework conceptuel pour le développement d'outil similaire. Le module d'intégration et de visualisation développé permet l’accès aux données de ventes via une interface web dédiée. La plateforme permet la mise en contexte des données de ventes en affichant les détaillants sur une carte, et en donnant accès à la visualisation d’autres données (ex. : socio-démo graphique, concurrentielle). Les détaillants affichés sur la carte sont filtrables suivant leurs caractéristiques et colorables suivant de multiples critères (ex. : comparaison aux années précédentes, comparaison aux objectifs, etc.). La sélection des éléments présents sur la carte permet d’avoir accès à leurs informations détaillées. L’ensemble des différentes fonctionnalités permet une meilleure compréhension du marché, et autorise l’exploration des résultats de ventes sous un nouvel angle.- La seconde partie traite de l’outil de pré-traitement des données spatiale. Notre approche permet de rendre accessible l’analyse de données spatiales aux utilisateurs ne disposant pas de connaissances en SIG. En plus de cela, la réalisation des étapes de prétraitement peut être réalisée plus rapidement, et avec des choix guidés quant à la sélection des relations spatiales à prendre en compte. Une implémentation fonctionnelle de l’approche a été mise en place, basée sur des outils open sources pour permettre l’implémentation à coûts réduits de notre solution. L’utilisation de notre implémentation permet des gains de temps conséquents lors du prétraitement des données spatiales pour les analyses des données géospatiales.- La troisième et dernière partie se concentre sur l’outil d’optimisation de la couverture qui s’appuie sur la structure et les outils mis en place précédemment. Il prend en entrée les jeux de données correspondant aux potentiels des zones et ceux correspondant aux points de vente et à leurs zones de chalandise. À partir de ces données, l’outil propose des solutions d’amélioration de la couverture qui tiennent compte des aspects liés à la zone de chalandise de chaque magasin et à la captation collaborative de la demande. / The tool conceptualized and developed during this thesis aims to: (1) Take advantage of recent evolutions of Geographic Information Systems (GIS) by proposing new approaches for the treatment of problems having a spatial aspect. (2) Apply theorical approach in real industrial issues to propose approaches for phases that are not addressed in theoretical research. With this in mind, three modules have been developed, a spatial data integration and visualization module, a data pre-processing module and a coverage optimization module.- The first part of the thesis addresses the subject of the implementation of the first module, and proposes a conceptual framework for the development of similar tools. The integration and visualization module allows access to sales data via a dedicated web interface. The platform allows the contextualization of sales data by displaying retailers on a map and giving access to the visualization of other data (eg socio-demographic, competitive). The retailers displayed on the map can be filtered according to their characteristics and colorable according to multiple criteria (eg comparison with previous years, comparison with objectives, etc.). The selection of the elements present on the map allows to have access to their detailed information. All the different functionalities allow for a better understanding of the market, and allow for the exploration of the sales results in a new angle.- The second part deals with the spatial data pre-processing tool. Our approach makes it possible to make spatial data analysis available to users who do not have GIS knowledge. In addition to this, the realization of the pre-processing steps can be carried out more quickly, and with guided choices for the selection of the spatial relations to take into account. A functional implementation of the approach has been implemented, based on open source tools to enable cost-effective implementation of our solution. The use of our implementation allows for significant time savings when pre-processing spatial data for geospatial data analysis.- The third and final part focuses on the coverage optimization module that is based on the structure and modules previously implemented. It takes as input the datasets corresponding to the potentials of the zones and those corresponding to the distributors and their catchment areas. From this data, the module proposes solutions to improve the coverage that take into account the aspects related to the catchment area of ​​each distributors and the collaborative capture of the potential.

Cette thèse a été réalisée sous convention CIFRE dans la cadre d’un partenariat entre la société MaxSea et le pôle recherche de l’ESTIA. La demande exprimée initialement par la société évoquait la nécessité d’améliorer la sécurité à bord des navires, autant d’un point de vue matériel et environnemental qu’humain. Ces travaux de thèse se situent donc au croisement de plusieurs domaines que sont la Réalité Augmentée, la Réalité Virtuelle, les systèmes d’information géographique, le génie logiciel, le traitement d’image et les sciences humaines et sociales. Le premier axe de ce mémoire concerne les apports relatifs à l’amélioration des connaissances du domaine de la réalité augmentée. Nous présentons dans ce chapitre les fondements de la réalité augmentée. Nous proposons, basés sur nos définitions et sur les travaux en réalité virtuelle, notre modèle d’interaction et d’immersion en réalité augmentée nommé 3i2RA.L’axe suivant permet de préciser la problématique liée à l’utilisation d’un système d’aide à la navigation par un état de l’art spécifique aux systèmes d’information géographique. Le troisième axe présente nos apports méthodologiques concernant la conception d’un outil d’aide à la navigation. L’objectif est de proposer une méthode permettant d’interfacer la modélisation des activités des navigateurs et une méthode agile de développement d’un logiciel. Pour illustrer notre méthode, après une présentation rapide de la méthode “Scrum”, nous présentons un cas pratique de conception d’un système d’information géographique pour l’aide à la navigation pour lequel nous nous sommes rapprochés de la Société Nationale de Sauvetage en Mer (SNSM).Enfin, le dernier axe présente nos apports technologiques mis en œuvre afin de réaliser les fonctionnalités demandées. Nous allons présenter dans ce chapitre l’architecture logicielle basée sur trois composants principaux et l’architecture matérielle de notre Système d’Information Géographique Maritime Augmenté, SIGMA. Nous présentons un cadre d’application de SIGMA pour la surveillance du trafic maritime. / This thesis was carried out under CIFRE partnership between the MaxSea company and the research ESTIA laboratory. The initial request made by the company referred to the need to improve safety on ships. This research thesis are at the crossroads of several areas such as Augmented Reality, Virtual Reality, geographic information systems, software engineering, image processing and social sciences. The first axis concerns the contributions to the improvement of knowledge in the field of augmented reality. In this chapter we present the foundations of augmented reality. We propose, based on our definitions and the work in virtual reality, our model of interaction and immersion in augmented reality, named 3i2RA.The next axis is used to specify the issues related to the use of navigational aids. The third axis presents our methodological contributions in the design of an aid to navigation. The goal is to provide a method for interfacing modeling activities and a method of agile software development. To illustrate our method, we present a practical design of a geographic information system for the navigation aid for which we approached the National Society Rescue Sea (SNSM).The last line shows our technological approach to achieve the required functionality. We will present in this section the software architecture based on three main components and the hardware architecture of our Geographic Information System Enhanced Maritime, SIGMA. We present a use case of SIGMA for traffic monitoring.

Un des rôles des SIG 3D est d'intégrer et de mettre en cohérence des données issues de producteurs de données variés tout en respectant les choix faits en fonction des besoins des utilisateurs, en termes de géométrie et de topologie. Les SIG 3D actuels utilisent généralement une modélisation géométrique et topologique unique qui facilite, entre autres, les requêtes comme celles calculées à partir des modéles topologiques tels que le parcours de proche en proche des primitives géométriques d'un objet ou de ses voisins. En contrepartie, cette homogénéisation entraîne une perte des spécificités des modèles, de lourds calculs de conversion et ne corrige pas, sans une aide extérieure, les problèmes inhérents à l'acquisition et à la modélisation. Cette thèse propose un modèle d'analyse pour les SIG 3D permettant d'opérer des requêtes sur un objet (analyse intra-objet), quel que soit le choix technique de l'utilisateur, ou sur un ensemble d'objets (analyse inter-objets), même s'ils ne sont pas parfaitement cohérents. A partir de principes issus de la cristallographie, ce modèle, nommé Cristage, analyse les symétries de chaque objet pour décrire sa structure, c'est-à-dire la manière dont les primitives sont agencées entre elles. Complémentaire des modèles topologiques, cette première abstraction donne une vision globale de l'objet, ce qui facilite certaines requêtes comme l'extraction du toit d'une cavité ou la simplification géométrique d'un bâtiment 3D. L'analyse des différents éléments de symétrie (plans, axes et centre) offre une seconde abstraction : la maille. Considérée en cristallographie comme l'enveloppe du plus petit parallélépipède conservant les propriétés géométriques, elle est utilisée comme une boîte englobante adaptée à la forme de l'objet. Elle permet, en particulier, la mise en relation logique des objets géographiques, quelle que soit leur dimension. A l'aide des mailles, deux graphes sont calculés. Le premier, qualifié de graphe d'incidence, décrit les relations entre objets et facilite le parcours entre eux. Le second, appelé graphe temporel, dessine, pour un objet, l'évolution de ses relations avec son environnement / This work proposes a model for analysis based on 3D GIS. The proposed approach allows queries to be made on one object (intra-object analysis) or a set of objects (inter-objects analysis) even if the geometrical coherence between objects is not perfect. From crystallographic principles, this model analyses the symmetric features of each object to describe its structure i.e. the way which geometric primitives are arranged together. This first abstraction, the structure, gives a global overview of the object. A second abstraction, the lattice unit, is obtained through the analysis of symmetric elements. It is used like a 3D Bounding Box adapted to the object shape. It allows relationships of geographical objects whatever their geometric dimension. With the help of lattice units, two graphs are computed to describe relationships between objects and to draw, for one object, the evolution of its relationship with its own environment

Résumé: De nos jours l’observation de la terre à l’aide d’images satellitaires de très haute résolution spatiale (Ikonos, Quickbird, World View-2) donne de nombreuses possibilités pour gérer de l’information à l’échelle mondiale. Les technologies actuelles d’acquisition d’information sont à l’origine de l’augmentation importante du volume des données. L’objectif général de cette thèse consiste à développer une nouvelle méthode hybride de représentation d’image numérique de très haute résolution spatiale qui améliore la qualité visuelle d’images compressée avec un haut niveau de compression (100 fois et plus). La nouvelle méthode hybride exploite la transformation pyramidale inverse d’image numérique en utilisant des réseaux de neurones artificiels. Elle combine le traitement spatial et la transformation abstraite de l’image. L’emploi de l’approche de la transformation pyramidale inverse a démontré l’efficacité du traitement de l’information à une ou à des échelles spécifiques, sans interférer ou ajouter un temps de calcul inutile. Cette approche est essentielle pour réaliser une transformation progressive d’image. Les résultats montrent une amélioration du rapport signal pur bruit de 4 dB pour chaque couche additionnelle de la transformation progressive. Nous avons réussi à garder une qualité visuelle d’images compressées comparable, jusqu’au niveau de la compression de 107 fois. De plus, pour le niveau de la compression de 274 fois, nous avons obtenu une amélioration de la qualité visuelle en comparaison des méthodes de compression courantes (JPEG, JPEG2000). Les résultats du travail confirment l’hypothèse que les images de télédétection possèdent un haut degré de redondance et que l’utilisation d’un réseau de neurones est un bon moyen pour trouver l’opérateur efficace du regroupement de pixels. Cette nouvelle méthode de représentation d’images à très haute résolution spatiale permet de réduire le volume des données sans détérioration majeure de la qualité visuelle, comparé aux méthodes existantes. Enfin, nous recommandons de poursuivre l’exploration du domaine des calculs distribués tels que les réseaux des neurones artificiels, considérant l’augmentation de la performance des outils informatiques (nanotechnologies et calculs parallèles). || Abstract: Earth observations using very high-resolution satellite imagery, such as from Ikonos, QuickBird or WorldView-2, provide many possibilities for addressing issues on a global scale. However, the acquisition of high-resolution imagery using these technologies also significantly increases the volume of data that must be managed. With the passing of each day, the number of collected satellite images continues to increase. The overall objective of this work is to develop new hybrid methods for numerical data representation that improve the visual quality of compressed satellite visible imagery for compression levels of 100 times and more. Our new method exploits the inverse pyramid transform using artificial neural networks, and thus addresses the trend in the field of remote sensing and image compression towards combining the spatial processing and abstract transformation of an image. Our implementation of the pyramidal inverse transformation demonstrates the effectiveness of information processing for specific levels, without interfering or adding unnecessary computation time. This approach is essential in order to achieve a gradual transformation of an image. The results showed an improvement in the signal to noise ratio of 4dB for each additional layer in the pyramidal image transformation. We managed to keep a similar level of visual quality for the compressed images up to a compression level of 107 times. In addition, for a compression level of 274, we improved the visual quality as compared to standard compression methods (JPEG, JPEG2000). The results of this study confirm the hypothesis that remote sensing images have a high degree of redundancy and that the use of neural networks is a good way to find the effective operator of the pixel combination. This new method for image representation reduces the volume of data without major deterioration in the visual quality of the compressed images, as compared to existing methods. Finally, we recommend further exploration in the field of distributed computing, such as artificial neural networks, considering the rapidly increasing performance of computers in the near future (parallel computing technology and nanotechnology).

Les produits forestiers non ligneux (PFNL) rassemblent toutes exploitations sous couvert forestier. Ils excluent les produits issus de la fibre de bois et des produits de la faune. Le bleuet sauvage est un bon exemple de PFNL. Ces produits sont abondants au Québec. Le bleuet est un exemple de PFNL bien établi avec un niveau de commercialisation structurée de produits frais et de transformation. Au contraire, le marché des champignons forestiers tarde à se développer. À titre de produit agroforestier, les PFNL procurent des biens et services bénéfiques aux communautés productrices. La distribution des PFNL varie en fonction de facteurs géophysiques et bioclimatiques. Dans certaines régions du Québec, des groupes s'efforcent de développer des outils d’analyse et de modélisation spatiale conséquents. La géomatique procure des solutions pratiques pour l’identification et le suivi des PFNL. Entre autres, elle opère des données géospatiales spécialisées sur des systèmes d'information géographique (SIG). Ce projet de maîtrise repose sur la mise en place d’un portail participatif d’information géographique web. Il s'adresse à un large panel d’utilisateurs, notamment aux intervenants impliqués dans le développement durable des PFNL. Il offre la possibilité de visualiser et de manipuler des données spécialisées au cas des PFNL. Il propose de localiser les sites à fort potentiel de présence. Il cherche à intégrer des outils de validation de ces sites. Il tend aussi à procurer des outils qui accompagnent la production des utilisateurs. Le portail introduit des applications d’édition, d’analyse et de modélisations spatiales exclusives à la thématique des PFNL. Il abrite des couches de données interactives et interopérables. L'évaluation du portail passe par l’efficacité de ses applications et la convivialité de ses composantes. Ce rapport décrit et fait la démonstration de chacune d'elle.

Face aux enjeux urbains actuels, à la patrimonialisation des ressources archéologiques et grâce au développement de l'informatique, l'utilisation des systèmes d'information géographique devient essentielle pour l'exploitation des données archéologiques. Pour cela, il s'avère nécessaire de modéliser, d'analyser et de visualiser l'information archéologique en prenant en considération l'aspect temporel et spatial mais surtout les imperfections des données archéologiques. Cette thèse élabore une démarche globale pour l'utilisation de données spatiotemporelles imparfaites dans un SIG archéologique. Cette démarche contribue à une meilleure gestion de celles-ci tant pour leur représentation que pour leur traitement. Dans cette démarche scientifique, les concepts théoriques de taxonomie de l'imperfection et de représentation des données imparfaites permettent d'abord la modélisation des données archéologiques. Ce mémoire propose ensuite des méthodes d'analyse des données d'un SIG archéologique. La spécificité de leur caractère temporel implique une gestion plus flexible du temps par un indice quantifiant l'antériorité. L'aspect lacunaire de l'information est aussi considéré à travers une méthode d'interrogation sous critère de forme. Enfin, des outils originaux d'exploration et de visualisation de données archéologiques sont exposés afin de mieux définir les éléments les plus représentatifs. Par une approche interdisciplinaire liant informatique et géographie, cette thèse développe une vision transversale autour de la gestion des connaissances imparfaites dans le temps et l'espace. Cette approche est illustrée par l'utilisation de données archéologiques dans un SIG.

Notre travail s'insère dans la problématique de l'accès à l'information spatiale présente dans des corpus textuels territoriaux. Nous proposons d'aller au-delà des systèmes de recherche d'information classiques basés sur l'analyse statistique des documents, peu adaptés pour ce cas particulier, via un traitement linguistique ciblé interprétant l'information spatiale. Notre hypothèse est que des traitements relativement peu coûteux suffisent à dégager l'essentiel de l'information. Ils sont un bon point de départ pour une interprétation plus poussée par la suite, utilisant les propriétés géographiques de l'information extraite afin de développer un système d'indexation à plusieurs niveaux d'abstraction.<br />Nous proposons en effet une méthode de recherche d'information spatiale multi-niveaux indexant un corpus textuel brut. Cette méthode qui extrait l'information d'un corpus et l'interprète, permet d'améliorer l'efficacité de systèmes de recherche d'information à chaque fois que l'interrogation comporte une connotation spatiale. L'interprétation permet en outre de retrouver le contexte dans lequel l'information spatiale a été utilisée. En particulier, elle permet d'indexer des unités de texte en leur associant des contextes de type itinéraire, description locale ou comparaison de lieux.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Partant du constat que les cartes de bruit actuelles (quantitatives) doivent nécessairement inclure des données qualitatives pour être plus opérantes, ce travail propose d'explorer quelques pistes pour montrer comment on peut représenter les qualités d'une situation sonore urbaine sur une carte. S'appuyant sur les trois caractères fondamentaux de l'espace sonore humain {temporalité, discrétion, métabole), ainsi que sur les principales approches théoriques de la qualité sonore développées à ce jour (les objets sonores, les effets sonores, les notions d'environnement, de milieu et de paysage sonores, les ambiances sonores), il cherche à voir comment une carte des qualités sonores peut être possible. Pour ce faire, il propose de multiples cartes, destinées chacune à aborder certains des problèmes cités précédemment, et réalisées lors de deux étapes de recherche successives (l'une sur support papier et l'autre sur support informatique, SIG). Par un bref retour analytique, il cherche ensuite à voir ce qui a pu être réalisé (introduction du temps sur la carte, multiples aspects qualitatifs traités, etc.), ce qui s'est avéré irréalisable (représentation exhaustive des effets ou des ambiances sonores), ainsi que les limites des systèmes proposés (en particulier en ce qui concerne la répartition spatiale des phénomènes et l'approche sensible des individus). Sur la base de ces expériences, il esquisse alors une première ébauche de ce que pourrait être un cadre théorique et méthodologique global de la représentation des qualités de l'espace sonore humain. Et enfin, il propose quelques nouvelles pistes de recherche susceptibles de faire avancer l'étude de la cartographie sonore qualitative.