Les marais salés de la Baie du Mont-Saint-Michel forment un écosystème complexe et fragile. Afin de mieux comprendre l'organisation spatiale de la végétation de ces marais et de développer une vision synthétique de la dynamique de ce milieu, des données de télédétection optiques (orthophotographie) et altimétrique (LiDAR), ainsi que des observations de terrain ont été réunies et traitées conjointement. Le contrôle qualité des données LiDAR ayant mis en évidence un biais systématique dépendant de la hauteur et de la densité de la végétation, une correction, consistant à assigner à chaque pixel la valeur LIDAR minimale au sein d'un carré de 3x3 m, a été appliquée. Une importante base de données spatialisées a ensuite été constituée, comprenant la description en termes de végétation, d'altitude, de géomorphologie, de sédimentologie et d'utilisation agricole de près de 10 000 points d'observation répartis sur l'ensemble de la Baie. Des analyses fréquentielles ont permis de quantifier les liaisons entre les différentes espèces végétales, afin de définir les associations végétales caractéristiques des marais salés. Cette méthode a également permis de dresser la liste exhaustive des liaisons statistiques entre toutes les espèces végétales de la Baie du Mont-Saint-Michel et quatre facteurs écologiques : l'altitude, la géomorphologie, le contexte sédimentaire et le pâturage. Les variations de l'altitude moyenne des espèces végétales à l'échelle de la Baie s'expliquent par l'existence d'une double pente hydraulique qui engendre des altitudes plus élevées à l'Est et à l'Ouest de la Baie. Le contexte géomorphologique et le pâturage peuvent également modifier les valeurs d'altitude moyenne des espèces végétales, et profondément perturber le schéma classique des marais salés. La connaissance des liaisons entre les espèces végétales et les valeurs des facteurs écologiques peut constituer une aide importante à la cartographie des marais salés / In the Mont-Saint-Michel bay, the tidal salt marshes, also called schorre, are made up of low and dense vegetation, that is adapted to tidal flooding and high salinity, and that spreads quickly on the upper tidal flat. The study of this phenomenon requires a map of the vegetation and a simple way to update it. The aim of this study is to evaluate the potential of LiDAR data to enhance the comprehension of this ecosystem. The LiDAR data was first corrected from the systematic error due to the low vegetation that stops the laser beams before they reach the ground. A spatial data base was then created from 9811 observation points, including information on vegetation, altimetry, geomorphology, sedimentology and land use. Frequency analyses were performed on three locations characterized by different geomorphology, sedimentology and land use contexts, and in a second time at the scale of the entire Bay. The vegetation associations of the salt marsh were described, and the relations between each plant species and four ecological factors (altimetry, geomorphology, sedimentology and land use) were investigated. This study has shown the need to include in the mapping process of salt marsh vegetation LiDAR data as well as information on geomorphology, sedimentology and land use

Cette thèse traite de l'identification des paramètres dynamiques des robots, en s'appuyant sur les méthodes d'identification en robotique, qui utilisent le modèle dynamique inverse, ou le modèle de puissance, ou le modèle d'énergie du robot. Ce travail revisite le modèle d'énergie en exploitant le caractère intégral des fonctions modulatrices appliquées au modèle de puissance du robot. En outre, les procédures d'intégration sont analysées dans le domaine fréquentiel, et certains groupes de fonctions modulatrices sont sélectionnés afin d'offrir un bon comportement de filtre passe-bas. Ensuite, l'introduction d'un différentiateur algèbrique récemment développé est proposé, nommé différentiateurs de Jacobi. L'analyse est effectuée dans le domaine temporel, et dans le domaine fréquenciel, ce qui met en évidence la propriété de filtrage passe bande et permet de sélectionner les paramètres des différentiateurs. Puis, ces différentiateurs sont appliqués avec succès à l'identification de robot, ce qui prouve leur bonne performance. Les comparaisons entre les différents modèles d'identification, les différenciateurs, les techniques des moindres carrés sont présentées et des conclusions sont tirées dans le domaine de l'identification de robot. / This thesis discusses the identification issues of the robot dynamic parameters. Starting with the well-known inverse dynamic identification model, power and energy identification models for robots, it extends the identification model from an energy point of view, by integrating modulating functions with robot power model. This new identification model avoids the computation of acceleration data. As well, the integration procedures are analyzed in frequency domain so that certain groups of modulating functions are selected in order to offer a good low-pass filtering property. Then, a recently developed high order algebraic differentiator is proposed and studied, named Jacobi differentiators. The analyses are done in both the time domain and in the frequency domain, which gives a clear clue about the differentiator filtering property and about how to select the differentiator parameters. Comparisons among different identification models, differentiators, least square techniques are presented and conclusions are drawn in the robot identification issues.

L'étude et la modélisation des réseaux d'alimentation électrique de tramway demandent d'adopter une démarche globale de type système. En effet, la présence de nombreuses structures d'électronique de puissance au sein de ces réseaux modifie fortement leur topologie et leur fonctionnement. Les méthodes de modélisation retenues sont ainsi en rupture par rapport aux approches traditionnelles, puisqu'une analyse complète d'un réseau ne peut être dissociée de l'étude de ses éléments constitutifs. Afin de répondre aux enjeux du monde des tramways, le mémoire apporte tout d'abord des méthodes adaptées pour modéliser les lignes de transmission et les transformateurs de sousstation. Deux niveaux d'analyse sont ensuite abordés : un premier dans le domaine temporel (analyse d'un réseau expérimental de tramway), puis un second dans le domaine fréquentiel (développement d'un outil d'estimation spectrale, permettant de calculer les spectres du système de manière exacte).

L'étude et la modélisation des réseaux d'alimentation électrique de tramway demandent d'adopter une démarche globale de type système. En effet, la présence de nombreuses structures d'électronique de puissance au sein de ces réseaux modifie fortement leur topologie et leur fonctionnement. Les méthodes de modélisation retenues sont ainsi en rupture par rapport aux approches traditionnelles, puisqu'une analyse complète d'un réseau ne peut être dissociée de l'étude de ses éléments constitutifs.Afin de répondre aux enjeux du monde des tramways, le mémoire apporte tout d'abord des méthodes adaptées pour modéliser les lignes de transmission et les transformateurs de sous-station. Deux niveaux d'analyse sont ensuite abordés : un premier dans le domaine temporel (analyse d'un réseau expérimental de tramway), puis un second dans le domaine fréquentiel (développement d'un outil d'estimation spectrale, permettant de calculer les spectres du système de manière exacte).

Cette thèse propose de répondre, par l'analyse d'images aériennes à très haute résolution spatiale, aux besoins en information des gestionnaires de territoires viticoles. Les méthodes développées pour la détection des parcelles sont basées sur la reconnaissance de structures spatiales orientées et périodiques. Une analyse fréquentielle permet la segmentation des parcelles en polygones ainsi qu'une caractérisation précise de l'orientation des rangs et de la distance interrang. Ces caractéristiques permettent ensuite l'extraction et l'étude détaillée de chaque rang de vigne, avec pour objectifs 1) d'améliorer le contour des parcelles segmentées, 2) de détecter les pieds manquants et 3) de caractériser les interrangs. Ces travaux de thèse ont permis de répondre à l'essentiel de la demande des utilisateurs par la mise en place d'un processus automatique de détection, segmentation et caractérisation de la vigne.

La prise en compte des couplages dynamiques entre les différents organes constituant une turbomachine s'inscrit dans le processus d'optimisation des designs moteur. L'amélioration des performances des turboréacteurs passe souvent par l'utilisation d'architectures multi-rotors. Dans le contexte des moteurs avec une architecture bi-rotor, des résultats d'essais expérimentaux montrent qu'il est nécessaire de considérer, dès la conception, l'influence de la dynamique de l'arbre Haute Pression (HP) sur les aubages de l'arbre Basse Pression (BP). Dans ce cadre d'étude, un premier modèle simplifié de bi-rotor aubagé est développé dans le repère tournant lié au rotor BP. Ce modèle est composé de deux rotors modélisés par des équivalents poutres - masses - ressorts et d'une roue aubagée constituée d'aubes souples modélisées par des poutres encastrées sur un disque rigide. Desnon-linéarités de type jeu radial avec contact au niveau des paliers sont également considérées et la réponse des aubes soumises à des excitations multi-fréquentielles de type balourd BP et HP est analysée. La présence de non-linéarités dans le système conduit à mettre en oeuvre des algorithmes adaptés, basés sur des techniques de résolution dans le domaine fréquentiel avec l'évaluation des efforts non-linéaires dans le domaine temporel. Afin d'avoir une meilleure description de la dynamique de la roue aubagée, une méthode spécifique de couplage est proposée, permettant de coupler un modèle réduit de roue aubagée 3D à un modèle simplifié de bi-rotor. Une démarche adaptée à la modélisation de la roue aubagée en symétrie cyclique est implémentée afin de considérer des non-linéarités de type contact en tête d'aube. La méthode de couplage proposée est ensuite illustrée sur un exemple simple puis validée dans un cadre linéaire et non-linéaire. Enfin, cette méthode de couplage est appliquée au cas d'une structure industrielle, constituée d'un modèle d'ensemble simplifié représentatif d'un moteur et d'un modèle éléments finis d'une roue de turbine BP. Les résultats obtenus mettent en évidence le couplage entre la dynamique d'ensemble et la dynamique de la roue aubagée et permettent de prédire la réponse non-linéaire des aubes de turbine BP en présence d'une excitation multi-fréquentielle, dans des configurations de co-rotation et de contra-rotation.

Cette thèse présente quelques avancées sur la représentation efficace de l'apparence matérielle dans une simulation de l'éclairage. Nous présentons deux contributions : un algorithme pratique de simulation interactive pour rendre la réflectance mesurée avec une géométrie dynamique en utilisant une analyse fréquentielle du transport de l'énergie lumineuse et le shading hiérarchique et sur-échantillonnage dans un contexte deferred shading, et une nouvelle fonction de distribution pour le modèle de BRDF de Cook-Torrance. Dans la première partie, nous présentons une analyse fréquentielle de transport de l'éclairage en temps réel. La bande passante et la variance sont fonction de l'éclairage incident, de la distance parcourue par la lumière, de la BRDF et de la texture, et de la configuration de la géométrie (la courbure). Nous utilisons ces informations pour sous-échantillonner l'image en utilisant un nombre adaptatif d'échantillons. Nous calculons l'éclairage de façon hiérarchique, en un seul passage. Notre algorithme est implémenté dans un cadre de deferred shading, et fonctionne avec des fonctions de réflectance quelconques, y compris mesurées. Nous proposons deux extensions : pré-convolution de l'éclairage incident pour plus d'efficacité, et anti-aliasing utilisant l'information de fréquence. Dans la deuxième partie, nous nous intéressons aux fonction de réflectance a base de micro-facette, comme le modèle de Cook-Torrance. En nous basant sur les réflectances mesurées, nous proposons une nouvelle distribution des micro-facettes. Cette distribution, Shifted Gamma Distribution, s'adapte aux donnée avec plus de précision. Nous montrons également comment calculer la fonction d'ombrage et de masquage pour cette distribution. Dans un deuxième temps, nous observons que pour certains matériaux, le coefficient de Fresnel ne suit pas l'approximation de Schlick. Nous proposons une généralisation de cette approximation qui correspond mieux aux données mesurées. Nous proposons par ailleurs une nouvelle technique d'optimisation, canal par canal, en deux étapes. Notre modèle est plus précis que les modèles existants, du diffus au spéculaire.

Cette thèse présente quelques avancées sur la représentation efficace de l’apparence matérielle dans une simulation de l’éclairage. Nous présentons deux contributions : un algorithme pratique de simulation interactive pour rendre la réflectance mesurée avec une géométrie dynamique en utilisant une analyse fréquentielle du transport de l’énergie lumineuse et le shading hiérarchique et sur-échantillonnage dans un contexte deferred shading, et une nouvelle fonction de distribution pour le modèle de BRDF de Cook-Torrance. Dans la première partie, nous présentons une analyse fréquentielle de transport de l’éclairage en temps réel. La bande passante et la variance sont fonction de l’éclairage incident, de la distance parcourue par la lumière, de la BRDF et de la texture, et de la configuration de la géométrie (la courbure). Nous utilisons ces informations pour sous-échantillonner l’image en utilisant un nombre adaptatif d’échantillons. Nous calculons l’éclairage de façon hiérarchique, en un seul passage. Notre algorithme est implémenté dans un cadre de deferred shading, et fonctionne avec des fonctions de réflectance quelconques, y compris mesurées. Nous proposons deux extensions : pré-convolution de l’éclairage incident pour plus d’efficacité, et anti-aliasing utilisant l’information de fréquence. Dans la deuxième partie, nous nous intéressons aux fonction de réflectance a base de micro-facette, comme le modèle de Cook-Torrance. En nous basant sur les réflectances mesurées, nous proposons une nouvelle distribution des micro-facettes. Cette distribution, Shifted Gamma Distribution, s’adapte aux donnée avec plus de précision. Nous montrons également comment calculer la fonction d’ombrage et de masquage pour cette distribution. Dans un deuxième temps, nous observons que pour certains matériaux, le coefficient de Fresnel ne suit pas l’approximation de Schlick. Nous proposons une généralisation de cette approximation qui correspond mieux aux données mesurées. Nous proposons par ailleurs une nouvelle technique d’optimisation, canal par canal, en deux étapes. Notre modèle est plus précis que les modèles existants, du diffus au spéculaire. / This thesis presents some advances in efficient representation of material appearance in a lighting simulation. The scope of this thesis is two-fold: an interactive shading algorithm to render measured reflectance with dynamic geometry using frequency analysis of light transport and hierarchical shading and up-sampling in deferred shading context, and a new normal distribution function for the Cook-Torrance micro-facet BRDF model, along with a new shadowing and masking function and a generalization of Schlick’s approximation of the Fresnel term. In the first part, we introduce a real-time frequency analysis of light transport framework that allows us to estimate the bandwidth and variance of the shading integrand. The bandwidth and variance are a function of frequencies in the illumination, distance traveled by light, BRDF and texture, and the geometry configuration (curvature). We use this information to under-sample the image, and also use an adaptive number of samples for shading. We devise a single-pass hierarchical shading and up-sampling scheme to assemble an image out of the sparsely shaded image pixels. We extend our interactive technique to use pre-convolved shading for real-time performance. We also take advantage of the bandwidth information to perform multi-sample anti-aliasing in deferred shading by subsampling only a small portion of image pixels whose bandwidth is smaller than 1 pixel^-1. In the second part, we propose a new distribution function for the Cook-Torrance micro-facet BRDF, based on our observations on the reflectance measurements. We isolate the distribution components of the reflectance data and directly observe that existing distribution functions are insufficient. Then we devise the Shifted Gamma Distribution (SGD) fitting more accurately to the data. We derive the shadowing and masking function from the distribution. We observe that not all materials have the Fresnel behavior expected by Schlick’s approximation. Hence, we generalize the Schlick’s approximation to more accurately fit the model to the measurements. We introduce a two-step fitting approach, that fits each RGB channel separately — accounting for wave-length dependent effects. We show that our shading model outperforms existing models and accurately represents a wider range of materials from diffuse to glossy and highly specular materials.

En industrie automobile la créativité et l'innovation technologique sont les principaux atouts de développement et croissance économique. Le potentiel des constructeurs à innover et à rester compétitive font que la concurrence soit intense et durable. Ces évolutions technologiques des moyens de conception ont permit l'émergence de solutions orientées vers un perfectionnement continu du confort et de la sécurité active. Concevoir de tels systèmes requière une bonne connaissance du comportement du véhicule. Ceci peut être fait par une modélisation rigoureuse des différents organes afin de constituer un modèle dont la représentativité soit la plus proche possible du véhicule réel. A ce jour, il existe une multitude de modèles analytiques généralement issus d'une linéarisation individuelle du comportement de chaque composante du véhicule (surtout au niveau le comportement du pneumatique) autour d'une gamme d'excitation définie, comme le modèle bicyclette linéaire ou le modèle linéaire 4 roues. La maniabilité et la simplicité des méthodes d'analyses linéaires font que ces modèles soient largement utilisés dans l'industrie automobile pour l'analyse des réponses du véhicule. Cependant, ces modèles linéarisés sont très limités en termes de domaine de validité. En effet, pour les grandes sollicitations, le véhicule est généralement soumis à de fortes accélérations latérales (supérieurs à ) qui provoquent un fonctionnement non linéaire saturé des pneumatiques. Dans ce cas les modèles non linéaires deviennent obsolètes et ne permettent pas de prédire correctement les réponses d'un véhicule. Afin d'obtenir des modèles représentative dans le domaine non linéaire, l'approche principale est de considérer la totalité du modèle de pneumatique dans le modèle du véhicule à savoir la formule de Pacejka. De cette procédure résulte un modèle non linéaire complexe dont la résolution analytique pour extraire les caractéristiques des réponses est quasi-impossible. Dans ce cas la résolution numérique reste préférable. Afin d'éviter l'utilisation de la formule de Pacejka nous proposons d'utiliser un modèle bicyclette non linéaire basé sur une approximation polynomiale. L'idée principale est l'utilisation de méthodes non linéaires avancées dans le but d'obtenir les caractéristiques statiques et dynamiques des réponses du véhicule. Notre travail est orienté principalement dans l'analyse des non linéarités causées par de forts glissements latéraux des pneumatiques. Trois méthodes ont été retenues : La première est la méthode des séries des séries de Volterra et qui permet d'étudier l'impact des non linéarités sur les réponses d'un système dans le domaine temporel et fréquentiel. La deuxième méthode est l'équilibrage harmonique qui permet de déterminer analytiquement les fonctions réponses fréquentielles et des paramètres modaux non linéaires et leurs dépendances à l'amplitude d'excitation. La dernière technique est la méthode de Krylov-Bogoliubov qui permet l'analyse des réponses transitoire harmonique du véhicule pour excitations sinusoïdales. A l'issu de notre travail de recherche, nous avons réussi à répondre aux besoins de la problématique et nous avons abouti à des résultats innovants et très concluants concernant la dynamique non linéaire du véhicule. Ces résultats n'ont jamais été obtenus auparavant et ont donné lieu à deux publications internationales. Une première publication dans le journal de la dynamique de véhicule et une deuxième publication au congrès international de la dynamique de véhicule de la SIA (Société des Ingénieurs de l'Automobiles) à Lyon.

Les parties tournantes des turbomachines aéronautiques sont composées d'une succession de roues aubagées qui permettent le transfert de l'énergie entre l'air et le rotor. Ces roues aubagées constituent des pièces particulièrement sensibles car elles doivent répondre en termes de dimensionnement à des impératifs de performances aérodynamiques, d'aéroacoustique et de tenue mécanique à la rotation,à la température et à la charge aérodynamique. Le contact avec frottement existant au niveau des attaches aube-disque joue un rôle important sur les niveaux vibratoires.Ce travail porte sur l'étude de l'usure par fretting sous chargements dynamiques dans les interfaces frottantes. En effet, les vibrations de l'aube peuvent produire des micro-glissements en pied d'aubequi peuvent entraîner un phénomène d'usure par fretting. Les connaissances sur le comportement de l'usure sous sollicitations dynamiques sont faibles. Seuls existent des outils numériques pour modéliser l'usure dans le cas de sollicitations quasi-statiques. Nous proposons dans cette thèse des méthodes pour calculer l'évolution de l'usure au cours des cycles de chargement dynamique basées sur une approche multi-échelle en temps. La réponse vibratoire de la structure est liée à une échelle de temps rapide qui est calculée par une méthode d'équilibrage harmonique, dans laquelle les déplacements et les efforts sont projetés sur la base de Fourier. Différentes approches temps-fréquence de calcul des coefficients de Fourier des forces de contact sont présentées. La cinétique d'usure est liée à une échelle lente et différentes méthodes sont proposées pour l'intégrer. La prise en compte des géométries usées dans le modèle éléments finis se fait par l'ajout d'un vecteur des profondeurs d'usure dans le terme de pénalité des lagrangiens dynamiques. Des exemples académiques valident et illustrent les méthodes proposées. Ces méthodes sont ensuite appliquées à l'étude de l'usure par fretting en pied d'aube de soufflante. L'étude numérique met en lumière le couplage entre vibration et usure par fretting aux interfaces de contact. La modification du comportement dynamique global de la roue aubagée est aussi observée.