L'extraction d'éléments curvilignes d’images de télédétection, surtout proches de la limite de résolution ou lorsqu'elles sont bruitées, représente toujours un défi important pour les algorithmes informatiques, alors que pour les interprètes humains c'est une tâche immédiate. Dans ce travail une méthode novatrice est présentée pour guider l'extraction d’éléments curvilignes (routes, cours d'eau, etc) d’images de télédétection. Cette méthode a pour but de mettre à jour les systèmes d'informations géographiques (SIG) grâce à un modèle inédit (ELECA) qui comporte trois parties. Le modèle ELECA tire avantage de deux idées principales. Les données utilisées ne sont pas seulement les images de télédétection mais également les données des SIG qui ne sont pas nécessairement à jour. Le modèle s’appuie également sur des progrès récents des sciences psycho-cognitives en imitant partiellement le mouvement des yeux durant une recherche visuelle. Ainsi les trois parties du modèle ELECA sont (1) une méthode de recherche de l’information locale qui utilise un oeil virtuel pour ne se focaliser qu’aux lieux d’information probable, évitant ainsi un traitement global de l’image ; (2) une méthode simple et rapide d’extraction de l’information locale par une adaptation astucieuse d’une analyse en composantes connexes ; et (3) une méthode originale de fusion des informations locales qui s’appuie sur des travaux de reconstruction de l’espace global par raisonnement spatial qualitatif. Le modèle ELECA évite de cette manière certains pièges dans lesquels tombent souvent les méthodes courantes/classiques. En particulier, la technique proposée peut être mise en oeuvre pour des images partiellement masquées ou de basse résolution pour lesquelles seulement des interprètes humains peuvent traiter l'image présentement. La méthode a été aussi élaborée pour être rapide et efficace afin de pouvoir réaliser des mises à jour de SIG très rapides lorsque nécessaire. La dernière partie de ce travail est consacrée à l’élaboration d’une solution informatique supportant le modèle ELECA. Une architecture logicielle souple et adaptative est mise en avant, permettant l’intégration de développements ultérieurs pour le modèle. Enfin un volet algorithmique montre concrètement que les solutions du modèle ELECA sont implantables en termes informatiques. / The extraction of curvilinear elements from remote sensing images, especially when noisy or near the limit of resolution constitutes a significant challenge for data-processing algorithms. In this work a method is presented for linear feature extraction in remote sensing (RS) images. An original model (ELECA) is introduced allowing out of date geographical information system (GIS) data to be updated though the use of a visual search method that mimics human eye movements. The ELECA model is composed of three parts : (1) a visual search module using virtual gaze to avoid processing the entire image ; (2) a simple and fast method for local information extraction by a clever adaptation of connected-component labeling ; and (3) an original method for the fusion of local information to construct a global representation at the scale of the image based on qualitative spatial reasoning techniques. The ELECA model avoids several problems characteristic of current methods. In particular, the proposed technique can be applied to low resolution or partially occluded images for which currently only human interpreters can successfully process the image. The technique is also designed to be very fast and efficient when a quick GIS update is needed. The last part of this project is devoted to the design of software which supports the ELECA model. The proposed software architecture is adaptive and allows the integration of future model developments. Finally it is shown how the ELECA model could be implemented. / La extracción de elementos curvilíneos de las imágenes de teledetección, sobre todo en proximidad del límite de resolución o en presencia de ruido, representa siempre un reto importante para los algoritmos informáticos, mientras que para los intérpretes humanos es una tarea inmediata. Este trabajo presenta un método nuevo para guiar la extracción de elementos curvilíneos (carreteras, ríos, etc.) de imágenes de teledetección. El objetivo del método consiste en actualizar un sistema de información geográfica (SIG) gracias a un modelo inédito (ELECA) constituído de tres partes. El modelo ELECA desarrolla dos ideas principales. El modelo puede utilizar las imágenes de teledetección y los datos del SIG que están desactualizados. El modelo se basa asimismo en resultados recientes de la investigación en ciencias psico-cognitivas, dado que imita parcialmente el movimiento de los ojos durante una búsqueda visual. Las tres partes del modelo ELECA son: (1) un método de búsqueda de la información local que utiliza un ojo virtual par focalizarse únicamente donde se encuentra la información probable, evitando un tratamiento global de la imagen; (2) un método simple y rápido de extracción de la información local, que utiliza una adaptación astuciosa de un análisis en componentes conexos; y (3) un método original de fusión de informaciones locales que se apoya sobre trabajos de reconstrucción del espacio global por razonamiento espacial cualitativo. El modelo ELECA evita así algunas trampas en las que caen a menudo los métodos clásicos. En particular, la técnica propuesta puede ser utilizada para imágenes parcialmente enmascaradas o de baja resolución, que sólo pueden ser tratadas actualmente por intérpretes humanos. El método ha sido elaborado para ser eficiente en la actualización rápida de un SIG si es necesario. La última parte de este trabajo presenta una solución informática elaborada para soportar el modelo ELECA. Una arquitectura de programa flexible y adaptable es presentada, permitiendo la integración de desarrollos ulteriores del modelo. Finalmente, un aspecto algorítmico muestra concretamente que las soluciones del modelo ELECA. se pueden implantar en términos informáticos.

Cette thèse a pour objectif l’exploration des applications potentielles des peignes de fréquences en télédétection. Pour ce faire, trois configurations expérimentales sont étudiées. Pour chacune des configurations, une analyse de divers aspects de leur fonctionnement est faite et les avantages et les inconvénients qui y sont propres sont discutés. Des montages expérimentaux basés sur ces configurations ont été fabriqués en laboratoire. Des mesures expérimentales viennent démontrer les capacités de détection des différentes techniques. La première configuration étudiée concerne l’échantillonnage passif d’une source optique externe. Cette technique permet d’évaluer le spectre de la source d’intérêt en la combinant interférométriquement avec les impulsions d’une paire de peignes de fréquences. Une étude probabiliste de la technique est effectuée afin d’en évaluer les limites de performance. Des mesures de sources cohérentes et incohérentes à haute résolution spectrale sont présentées. La deuxième technique étudiée exploite la configuration dite incohérente permettant de faire la caractérisation active d’une cible. Cette technique rend possible la mesure hyperspectrale résolue en distance d’une scène observée. Un montage expérimental de lidar hyperspectral a été conçu et fabriqué en laboratoire dans le but de faire des mesures extérieures de cibles à une distance allant jusqu’à 175 m. Les capacités de détection de plusieurs caractéristiques de cibles sont démontrées pour des cibles dures et distribuées, sous forme de nuages d’aérosols. Des mesures de raies d’absorption moléculaire, ainsi que d’épaisseur d’échantillons transparents et translucides, sont présentées. La troisième configuration étudiée, dite cohérente, permet de faire de la mesure active d’une cible en utilisant un des trains d’impulsions comme oscillateur local. L’utilisation d’un oscillateur local ouvre la porte à des mesures de vibrométrie à haute sensibilité, ce qui est impossible en configuration incohérente. Un modèle analytique de collecte de puissance pour les systèmes à un seul mode transversal, permettant de prédire les puissances en jeu en configuration cohérente, est développé et validé expérimentalement. La technique de référencement habituelle, permettant de corriger les erreurs causées par les fluctuations des paramètres des peignes, est modifiée et adaptée aux mesures de vibrométrie cohérente. Des mesures de vibrométrie résolue en distance sont présentées, où la capacité du système à démoduler une voix humaine à partir des vibrations d’un mur est démontrée. / The goal of this thesis is to explore the potential applications of frequency combs for remote sensing. For this purpose, three comb-based configurations are studied. For each of these configurations, an analysis of their workings is performed and their advantages and disadvantages are discussed. Experimental setups based on those configurations were built in laboratory. The detection capabilities of the techniques are demonstrated through experimental measurements. The first configuration that is studied enables passive sampling of an external optical source. Using this technique, it is possible to compute the spectrum of the considered source by interferometrically combining it with the pulses from a pair of frequency combs. A stochastic study of the technique is performed to assess its performance limits. Coherent and incoherent sources with high-resolution spectral content are measured. The second technique uses a configuration called incoherent that enables active characterization of a target. Using this technique, it is possible to perform range-resolved hyperspectral measurements of an observed scene. A hyperspectral lidar setup was designed and assembled in laboratory with the goal of performing outdoors measurements of targets at distances up to 175 m. The sensing capabilities of the system are shown for hard and distributed targets, in the form of aerosol clouds. Molecular absorption measurements, as well as thickness measurements for both transparent and translucent targets, are shown. Using the coherent configuration, which is the third one that was considered, it is possible to make active measurements of a target by using one of the pulse trains as a local oscillator. The use of a local oscillator opens the door to high sensitivity vibrometry, which is impossible with the incoherent configuration. An analytical model for the power collection capabilities of a single-transverse-mode system, which has to be used for coherent measurements, is developed and experimentally validated. The usual referencing technique, which is used to correct for fluctuations in comb parameters, is modified and adapted to the case of coherent vibrometry. Range-resolved vibrometry measurements are performed, demonstrating the capability of the system to extract a human voice signal from the vibrations of a wall.

Cette thèse se situe dans le cadre général de la détection d’objets. Elle porte plus particulièrement sur la détection de véhicules dans les images aériennes de grandes dimensions. Le principal obstacle à l’obtention d’une détection robuste des véhicules est la grande variété de leurs apparences. Dans un premier temps, nous avons abordé le cadre théorique de la détection et identifié une approche prometteuse, l’analyse locale de scène. Par le biais de détecteurs, nous avons limité l’analyse aux seules régions susceptibles de contenir des véhicules. De là, nous avons extrait les informations locales caractéristiques des véhicules afin d’entraîner des Séparateurs à Vaste Marge (en anglais Support Vector Machine, SVM). Cette première chaîne de traitement nous a permis d’obtenir de multiples détections par véhicule. Dans un deuxième temps, nous avons regroupé automatiquement les multiples détections à l’aide de l’algorithme Affinity Propagation(AP). Des contraintes spatiales ont été introduites afin de garantir que le regroupement se fasse dans le respect des dimensions des véhicules. Finalement, l’extraction des véhicules a été effectuée en utilisant les informations relatives à l’orientation et la forme des véhicules présentes dans l’image. Afin de pallier certaines faiblesses que présente la première chaîne de traitement, nous avons développé une seconde chaîne de traitement. Tout d’abord, nous avons procédé à la sélection de régions saillantes susceptibles de contenir les véhicules. Ensuite, nous avons sur-segmenté l’image afin d’obtenir des régions uniformes en couleur de dimensions inférieures à celles des véhicules, les superpixels. De là, nous avons extrait les informations locales et globales relatives à ces superpixels et entraîné à nouveau des SVM en mode classification. À l’issue de cette deuxième chaîne de traitement, nous avons augmenté significativement notre capacité de détection. Finalement, dans le dernier chapitre de cette thèse, nous avons proposé un nouvel algorithme destiné à sélectionner les régions saillantes de l’image. Cet algorithme est spécialement conçu pour traiter des images aériennes. De plus, il présente de nombreux avantages comparativement aux méthodes concurrentes existantes.

Le réseau de surveillance spatiale des États-Unis suit en continu environ 23 000 objets spatiaux en orbite (RSO). L'exhaustivité de leur couverture de la population de RSO diminue progressivement avec la taille de l'objet et la réflectivité radar. Alors que la population de débris spatiaux proche du centimètre est mal représentée dans les catalogues, ces projectiles spatiaux peuvent causer de graves dommages aux satellites et aux engins spatiaux en plus d'être probablement beaucoup plus nombreuses que les gros débris. Ce projet de recherche se concentre sur la possibilité d'observation dans cette population de débris, en utilisant un système d'imagerie à champ large de haute sensibilité, avec une fréquence d'images rapide, dans le domaine du visible à partir d'une orbite terrestre basse. Le simulateur développé se concentre sur le scénario d'un satellite en orbite terrestre basse (LEO) et sa capacité à détecter les débris situés en LEO également. Dans le simulateur Matlab, un simple modèle sphérique spéculaire/diffus est utilisé pour les débris afin de calculer la magnitude apparente de l'objet dans toutes situations Soleil-débris-observateur. Les vitesses et orbites relatives des satellites et des débris sont également prises en compte afin de déterminer la longueur de la trace laissée par les débris sur une séquence d'exposition donnée et le nombre de photons par pixel. Le moment exact, la position, la longueur et l'orientation de la séquence contiennent des informations sur l'orbite de l'objet. La génération des étoiles en arrière-plan adaptées à la haute sensibilité du capteur est également une partie importante du simulateur. Les étoiles affectent la limite de détection des débris traversant le champ de vue. Ce simulateur nous permet de modifier divers paramètres du capteur afin d'optimiser la conception de la caméra. La conclusion de ce travail contribue à l'effort global sur la connaissance de la situation spatiale (SSA) en évaluant l'impact de l'inclusion de l'imagerie optique embarquée dans les systèmes de détection. / The United States Space Surveillance Network catalogs around 23 000 resident space objects. The completeness of their coverage of the true RSO population decreases gradually with object size and radar reflectivity. While the population of centimeter level space debris is poorly represented in the catalogs these space bullets can cause severe damage to satellites and space-crafts in addition to being likely much more numerous than larger pieces. This research project focuses on the ability to peek into this debris population using space-based high sensitivity, fast frame rate, wide field visible imaging from low Earth orbit. The developed simulator focuses on the capacity to obtain their orbits trajectories where the satellite and the space debris are in LEO. In the Matlab simulator, a simple specular/diffuse sphere model is used for the debris in order to generate the object's apparent magnitude for any Sun-debris-observer arrangement. Satellite and debris relative velocities and orbits are also considered in order to determine the length of the streak left by the debris on any given exposure sequence and the number of photons per pixel. The exact timing, position, length and orientation of the streak contains information constraining the object's orbit. The generation of representative star backgrounds matched to the sensor high sensitivity is also an important part of the simulator since it affects the effective limiting sensitivity to faint transiting source. This simulator allows us to trade various sensor parameters in order to optimize the camera design. The conclusion from this work contribute to the global effort in SSA by assessing the impact of including space based optical imagery in the detection mix.

Les techniques actuelles pour la détection et la surveillance des conditions de sécheresse sont essentiellement basées sur des données fournies par un réseau de stations météorologiques. Ces réseaux sont parfois peu représentatifs car peu de stations, souvent mal situées, les constituent. Cette étude a pour but d’évaluer le potentiel de l’imagerie satellitaire pour la détection, la caractérisation et le suivi des conditions de sécheresse en Andalousie, au sud de l’Espagne. Les données du capteur AVHRR du satellite NOAA 11 ont été utilisées pour calculer le VCI et le TCI pour des aires de 11 km2 centrées à onze stations météorologiques. Ces indicateurs sont comparés à un indicateur de sécheresse météorologique, le SPI. L'analyse de la relation entre le VCI, le TCI et le SPI démontre généralement une bonne corrélation en période de sécheresse et semble supporter l’utilisation de l’imagerie satellitaire pour le suivi des sécheresses en milieu méditerranéen. / Current techniques for the detection and monitoring of droughts are based on meteorological networks. The small number of stations, often badly located makes these networks poorly representatives of the area they cover. The aim of this study is to evaluate the potential of satellite imagery for the detection, characterization and monitoring of drought conditions in Andalusia, in southern Spain. The satellite imagery used in this study comes from the NOAA 11 AVHRR sensor. Two indices (VCI and TCI) were calculated over 11 km2 areas centered over 11 meteorological stations. These were compared to the SPI, a widely used meteorological index. Correlation analysis between VCI, TCI and SPI show a good relation during drought periods and seem to support the use of satellite imagery for monitoring drought in the Mediterranean region.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / La télédétection satellitaire offre de nouvelles promesses pour le suivi à grande échelle de territoires reculés, mais les capteurs multispectraux généralement utilisés pour ce type d’étude n’offrent pas une information suffisamment détaillée. Les capteurs lidar apportent une nouvelle vision des écosystèmes forestiers, par leur capacité à mesurer directement la structure verticale des éléments recouvrant le sol. Une méthode tirant avantage de ce type de données a été développée pour permettre de répondre à la problématique du suivi de la biomasse aérienne des écosystèmes forestiers du Québec, qui couvrent une superficie de 1.3 M Km2. Des équations allométriques permettent d’estimer la biomasse aérienne sèche pour l’ensemble des arbres d’une placette d’inventaire et le contenu en carbone équivaut à 50% de cette biomasse. À l’aide de données provenant d’un capteur lidar profileur aérien, une équation générique permettant d’estimer la biomasse de ces placettes a été développée (R2 = 0.65, n=207). Puis, en utilisant une carte de couverture du sol Landsat ETM+ et une carte des zones de végétation, des équations ont aussi été développées pour des strates représentant trois types de couverts forestiers répartis dans trois grandes zones de végétation (R2 variant de 0.51 à 0.79). Le système lidar aérien a aussi survolé quatre portions d’orbite du Geoscience Laser Altimetry System (GLAS), à bord du satellite ICESat. Les données de ces orbites du GLAS et d’un modèle numérique d’élévation SRTM ont été utilisées pour développer une équation permettant de prédire la biomasse aérienne sèche estimée par le lidar aérien (R2 = 0.59, n=1325). Les résultats obtenus de cette régression nous ont permis d’utiliser les 104 044 impulsions lidar de GLAS disponibles pour la zone d’étude pour estimer la biomasse aérienne sèche totale tant pour les principales zones de végétation que pour la zone d’étude en entier. Pour la zone d’étude, la biomasse est en moyenne de 39.0  2.2 (erreur type) Mg ha-1 pour un total de 4.9  0.3 Pg et sa distribution parmi les zones de végétation principales au Québec est 12.6% feuillus nordiques, 12.6% mélangés nordiques, 38.4% boréale commerciale, 13% boréale non-commerciale, 14.2% taïga, et 9.2% toundra arborée. Les forêts non-commerciales représentent 36% de la biomasse aérienne estimée alors que les forêts boréales représentent 51% de cette biomasse. / A method to estimate aboveground dry biomass of Quebec’s forest ecosystems was developed using data from a spaceborn lidar. The study area covers the portion of the province south of the treeline, an area of 1.3 M Km2. Biomass was first estimated for ground inventory plots using allometric equations. A small footprint laser profiler then flew over these inventory plots to develop a generic airborne lidar-based biomass equation (R2 = 0.65, n=207). As well, the Landsat ETM+ land cover map and the vegetation zone maps were used to develop stratified equations (R2 ranging between 0.51 and 0.79). The same airborne lidar system flew along four portions of orbits of the ICESat Geoscience Laser Altimeter System (GLAS). An equation was developed to predict airborne profiling lidar estimates of aboveground dry biomass from GLAS data and from the SRTM digital elevation model (R2 = 0.59, n=1325). These results allowed us to use the 104,044 GLAS pulses available over the study area to estimate the total aboveground dry biomass for the main vegetation areas of Quebec as well as for the entire study area. Biomass for the entire study area averaged 39.0  2.2 (standard error) Mg ha-1 and totalled 4.9  0.3 Pg with 36% of this biomass located in non-commercial forests and 51% located in the boreal forest (both commercial and non-commercial).

L'augmentation importante de la population mondiale, et par conséquent de ses besoins, exerce une pression de plus en plus importante sur les surfaces forestières. L'outil le mieux adapté au suivi des forêts, à l'échelle du globe, est la télédétection. C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse, qui vise à améliorer l'estimation des paramètres biophysiques des arbres à partir de données de télédétection. L'originalité de ce travail a été d'étudier cette estimation des paramètres biophysiques en menant plusieurs études de sensibilité avec une démarche expérimentale sur des données expérimentales et sur des données simulées. Tout d'abord, l'étude s'est portée sur des séries temporelles de mesures de diffusiométrie radar obtenues sur deux sites : l'un constitué d'un cèdre en zone tempérée et l'autre d'une parcelle de forêt tropicale. Puis, cette étude de sensibilité a été poursuivie en imageant, avec une résolution élevée, plusieurs parcelles aux configurations différentes à l'intérieur d'une forêt de pin. Enfin, des données optiques et radars simulées ont été fusionnés afin d'évaluer l'apport de la fusion de données optique et radar dans l'inversion des paramètres biophysiques.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 mars 2024) / Au cours des dernières décennies, la télédétection a grandement facilité la documentation des tendances associées au raccourcissement de la période d'englacement des lacs en réponse au changement climatique. Bien que ces investigations soient diversifiées, certaines lacunes persistent, notamment l'exclusion des petits lacs et des réservoirs des études globales, et ce malgré leur abondance dans l'hémisphère nord. Ainsi, l'objectif de ce projet est de caractériser l'englacement des lacs et réservoirs à travers l'hémisphère nord grâce à l'imagerie satellitaire Sentinel-2A. Il vise également à examiner les tendances spatiales des dates de phénologie et à évaluer l'influence des caractéristiques géographiques, morphométriques et climatiques associées aux plans d'eau. Ces travaux reposent sur le développement d'une vaste base de données regroupant les dates de phénologie de la glace de 3702 lacs et de 1028 réservoirs à travers l'hémisphère nord de 2019 à 2023. En outre, cette base de données a permis la calibration d'un modèle prédictif de l'englacement des plans d'eau. Ce modèle, de type forêt aléatoire, a démontré une bonne performance avec une erreur absolue moyenne de 11 et 13 jours pour la prise et la fonte de la glace, respectivement. Cette marge d'erreur s'explique principalement par les causes d'incertitudes associées à la détection de glace par imagerie optique, notamment la gestion de la couverture nuageuse, mais aussi la détection de glace noire en climat aride. Parmi les variables d'entrée du modèle, la latitude et l'accumulation maximum des degrés-jours de gel constituent les paramètres déterminants dans la prédiction des dates de gel et de fonte de la glace. Bien que l'utilisation des capteurs optiques présente des défis spécifiques, le potentiel de la télédétection reste significatif dans le cadre d'études globales sur la glace, offrant également la possibilité d'améliorer les modèles climatiques actuels. L'étude de cas du réservoir de la Romaine-2 illustre un exemple concret de la synergie entre la télédétection et la modélisation. / In recent decades, remote sensing has considerably facilitated the documentation of trends related to the shortening of lake ice duration in response to climate change. Although these studies are diverse, certain gaps remain, in particular the exclusion of small lakes and reservoirs from global studies, despite their abundance in the Northern Hemisphere. Using Sentinel-2 satellite imagery, this project aims to characterize lake and reservoir freeze-up period across the Northern Hemisphere, and to assess the influence of their geographic, morphometric and climatic characteristics. This work is based on the development of an extensive database of ice phenology dates for 3702 lakes and 1028 reservoirs across the Northern Hemisphere from 2019 to 2023. This database was also used to calibrate a predictive model of lake and reservoir ice conditions. This random forest model performed well, with mean absolute errors of 11 and 13 days for freeze-up and break-up, respectively. This error is mainly due to uncertainties associated with ice detection from optical imagery, particularly cloud cover management, but also black ice detection in arid climates. Among the model input variables, latitude and maximum accumulation of freezing degree-days were the determining parameters in predicting freeze-up and break-up dates. Although the use of optical sensors presents specific challenges, the potential of remote sensing in the context of global ice studies remains significant and offers the possibility of improving current climate models. The case study of the Romaine-2 reservoir provides a concrete example of the synergy between remote sensing and modeling.

Titre de l'écran-titre (visionné le 18 mars 2024) / La fréquence et l'ampleur des dommages causés par les inondations au Canada augmentent chaque année, nécessitant des solutions préventives. Les étages inférieurs des bâtiments sont particulièrement vulnérables, justifiant la nécessité de détecter avec précision les ouvertures comme les portes et les fenêtres. Les nuages de points obtenus par télémétrie mobile sont bien adaptés pour identifier la présence de ces ouvertures sur les façades de bâtiments. Toutefois, la présence d'occlusions dans les nuages de points causées par des objets obstruant le faisceau LiDAR rend cette tâche complexe. Le présent projet de maîtrise vise à répondre à cette problématique en proposant une approche pour détecter et caractériser les occlusions dans les scènes acquises dans les milieux résidentiels et ruraux. La conception de la méthode est articulée autour de deux volets : la segmentation sémantique pour étiqueter le nuage de points et la détection d'occlusions par lancer de rayons. La méthode a été validée à partir de données simulées car elles permettent un contrôle total sur l'environnement et facilitent la visualisation des résultats. Cette analyse a ensuite été transposée sur les résultats obtenus à partir du nuage de points réel. Les résultats obtenus par la méthode proposée ont démontré une capacité à détecter la présence d'occlusions dans les milieux résidentiels et ruraux. La combinaison de la segmentation sémantique pour l'étiquetage du nuage de points avec la détection d'occlusions par lancers de rayons a permis une identification robuste des occlusions. Ces résultats soulignent l'efficacité de la solution dans des contextes réalistes, renforçant ainsi sa pertinence pour la détection précise des ouvertures sur les façades, une étape cruciale pour évaluer les risques liés aux inondations. La transposition réussie de l'analyse des données simulées aux résultats du nuage de points réel valide la robustesse de l'approche et son applicabilité dans des scénarios du monde réel. / The frequency and extent of flood damage in Canada increases every year, necessitating preventive solutions. The lower floors of buildings are particularly vulnerable, justifying the need for accurate detection of openings such as doors and windows. Point clouds obtained by mobile telemetry are suitable for identifying the presence of such openings on building facades. However, the presence of occlusions in the point clouds caused by objects obstructing the LiDAR beam makes this a complex task. The present Master's project aims to address this issue by proposing an approach for detecting and characterizing occlusions in scenes acquired in residential and rural environments. The method was designed around two components: semantic segmentation to label the point cloud, and occlusion detection using ray tracing. The method was validated using simulated data, as these allow total control over the environment and facilitate visualization of the results. This analysis was then transposed to results obtained from the real point cloud. The results obtained by the proposed method demonstrated an ability to detect the presence of occlusions in residential and rural environments. Combining semantic segmentation for point cloud labeling with occlusion detection by ray-tracing enabled robust occlusion identification. These results underline the effectiveness of the solution in realistic contexts, reinforcing its relevance for the accurate detection of facade openings, a crucial step in assessing flood risks. The successful transposition of simulated data analysis to real point cloud results validates the robustness of the approach and its applicability in real-world scenarios.

Le nerprun bourdaine (Rhamnus frangula L.) est une espèce exotique qui envahit plusieurs régions du sud du Québec, et plus particulièrement la région administrative de l'Estrie. Actuellement, on connaît encore peu l'écologie de l'espèce dans le contexte québécois et il n’existe pas de portrait d’ensemble de sa distribution dans les forêts tempérées de cette région. Dans ce contexte, le premier objectif du projet était de cartographier par télédétection la distribution du nerprun bourdaine dans deux secteurs de l'Estrie. Un second objectif était d'évaluer les variables environnementales déterminantes pour expliquer le recouvrement de nerprun bourdaine. La phénologie du nerprun bourdaine diffère de celle de la plupart des espèces indigènes arborescentes puisque ses feuilles tombent plus tard en automne. Cette caractéristique a permis de cartographier, par démixage spectral, la probabilité d'occurrence du nerprun bourdaine grâce à une série temporelle d'images du capteur OLI de Landsat 8. Le recouvrement du nerprun bourdaine a été calculé dans 119 placettes sur le terrain. La cartographie résultante a montré un accord de 69% avec les données terrain. Une image SPOT-7, dont la résolution spatiale est plus fine, a ensuite été utilisée, mais n’a pas permis d'améliorer la cartographie, puisque la date d’acquisition de l’image n’était pas optimale dû à un manque de disponibilité. Concernant le second objectif de la recherche, la variable la plus significative pour expliquer la présence de nerprun bourdaine était la densité du peuplement, ce qui suggère que l’ouverture de la couverture forestière pourrait favoriser l’envahissement. Néanmoins, les résultats tendent à démontrer que le nerprun bourdaine est une espèce «généraliste» qui s’adapte bien à plusieurs conditions environnementales. / Glossy buckthorn (Rhamnus frangula L.) is an exotic species invading many areas in southern of Quebec, particularly in the Eastern Townships. Currently, we do not know very much about the species ecology and no thorough study of its distribution in temperate forest has been performed. Therefore, the first objective of the project was to map the spatial distribution of glossy buckthorn in two areas of the Eastern Townships, using remote sensing techniques. The second objective was to evaluate the environmental variables, or predictors, best explaining the presence of glossy buckthorn. The phenology of glossy buckthorn differs from most of the indigenous tree species found in this area because its leaves fall later in autumn. This characteristic allowed to map, using spectral unmixing, the probability of occurrence of glossy buckthorn, with temporal Landsat 8 (OLI) imagery data series. Glossy buckthorn coverage was calculated on 119 plots on the field. The resulting maps showed an agreement of 69% with field data. A SPOT-7 image, which has a finer resolution than Landsat 8 (OLI), was then used but it did not improve the quality of the map, since its acquisition date was not optimal, due to a lack of availability. Concerning the second objective of the research, the best variable explaining the presence of glossy buckthorn was stand density, which leads to believe that forest cover openings could ease the establishment of buckthorn. However, the results tend to show that glossy buckthorn is a generalist species, easily adapting to various environmental conditions.