Cette thèse porte sur la détection de rupture dans les processus causaux avec application aux débits du bassin versant de la Sanaga. Nous considérons une classe semi-paramétrique de modèles causaux contenant des processus classique tel que l'AR, ARCH, TARCH. Le chapitre 1 est une synthèse des travaux. Il présente le modèle avec des exemples et donne les principaux résultats obtenus aux chapitres 2, 3,4. Le chapitre 2 porte sur la détection off-line de ruptures multiples en utilisant un critère de vraisemblance pénalisée. Le nombre de rupture, les instants de rupture et les paramètres du modèle sur chaque segment sont inconnus. Ils sont estimés par maximisation d'un contraste construit à partir des quasi-vraisemblances et pénalisées par le nombre de ruptures. Nous donnons les choix possibles du paramètre de pénalité et montrons que les estimateurs des paramètres du modèle sont consistants avec des vitesses optimales. Pour des applications pratiques, un estimateur adaptatif du paramètre de pénalité basé sur l'heuristique de la pente est proposé. La programmation dynamique est utilisée pour réduire le coût numérique des opérations, celui-ci est désormais de l'ordre de $\mathcal{O}(n^2)$. Des comparaisons faites avec des résultats existants montrent que notre procédure est plus stable et plus robuste. Le chapitre 3 porte toujours sur la détection off-line de ruptures multiples, mais cette fois en utilisant une procédure de test. Nous avons construit une nouvelle procédure qui, combinée avec un algorithme de type ICSS (Itereted Cumulative Sums of Squares) permet de détecter des ruptures multiples dans des processus causaux. Le test est consistant en puissance et la comparaison avec des procédures existantes montre qu'il est plus puissant. Le chapitre 4 étudie la détection des ruptures on-line dans la classe de modèle considéré aux chapitres 2 et 3. Une procédure basée sur la quasi-vraisemblance des observations a été développée. La procédure est consistante en puissance et le délai de détection est meilleur que celui des procédures existantes. Le chapitre 5 est consacré aux applications aux débits du bassin versant de la Sanaga, les procédures décrites aux chapitres 2 et 3 ont été utilisées en appliquant un modèle ARMA sur les données désaisonnalisées et standardisées. Ces deux procédures ont détecté des ruptures qui sont "proches".

Ce mémoire traite de la mise au point et des applications d’un fluxmètre gazeux à pression constante, instrument de référence primaire pour la mesure de très faibles débits gazeux, couramment utilisé par les Laboratoires nationaux de métrologie. Il intervient dans la traçabilité des basses pressions absolues, via la méthode d’expansion continue, et celle des fuites d’hélium, liées aux applications dans le domaine du vide. De plus, nous avons montré que le fluxmètre à pression constante du Laboratoire commun de métrologie (LCM) permettait le raccordement des mesures de micro-débits, sous-domaine de la débitmétrie. Outre les points clés de la conception et la caractérisation métrologique, ce mémoire décrit l’étude de l’expansion continue ainsi que les travaux de comparaison du fluxmètre gazeux à pression constante avec les méthodes de référence employées au LCM, en particulier la méthode de gravimétrie dynamique. / This dissertation concerns the development and applications of a constant pressure gas flowmeter, the primary reference instrument used by National metrology laboratories to measure very low gas flows. It guarantees the traceability of low absolute pressures, via the continuous expansion method, and that of helium leaks, both related to applications in the field of vacuum. In addition, we have shown that the Laboratoire commun de métrologie (LCM) constant pressure flowmeter is well suited to micro-flow measurements, a sub-field of flow metering. Besides key points of the design and metrological characterization, this document describes the study of the continuous expansion method and work on comparisons of the constant pressure gas flowmeter with reference methods used at LCM, in particular the dynamic gravimetric method.

Pour répondre à trois enjeux principaux que sont la sûreté des installations, le respect d'exigences règlementaires et l'optimisation des moyens de production, EDF-DTG a développé un réseau d'observations qui comprend les paramètres climatiques tels que la température de l'air, les précipitations et l'enneigement, mais aussi le débit des rivières. Les données collectées permettent la surveillance en « temps réel » des cours d'eau ainsi que la réalisation d'études hydrologiques quantitatives ou de dimensionnement qui nécessitent de disposer de séries patrimoniales de références. Assurer la qualité des données de débits est donc un enjeu de première importance. On ne mesure pourtant pas en continu le débit d'un cours d'eau car les dispositifs à mettre en œuvre restent onéreux et difficilement techniquement réalisable. Le plus souvent, c'est à partir de mesures en continu du niveau des rivières que l'on déduit le débit de ces dernières. Des mesures ponctuelles de débits appelées « jaugeages » permettent de caler un modèle hauteur-débit nommé « courbe de tarage ». Ce sont les équipements installés sur les rivières pour la mesure des niveaux qui sont dénommés « station d'hydrométrie ». Force est de constater que l'ensemble de ce processus constitue une manière indirecte de détermination du débit dont le niveau d'incertitude mérite d'être décrit. À chacune des valeurs de débit produites peut être associé un intervalle de confiance qui tient compte des incertitudes de chacune des étapes. La rapidité de variation de la relation hauteur-débit rend souvent difficile le suivi en temps réel du débit alors que les besoins de la surveillance temps réel des ouvrages imposent une bonne fiabilité des données en continu. Or, en ce qui concerne les stations les moins stables, la méthode historique pour produire la courbe de tarage qui repose sur une construction à partir d'un nombre suffisant de jaugeages chronologiquement contigus et bien répartis sur la plus grande gamme possible reste mal adaptée aux changements rapides ou cycliques de la relation hauteur-débit. Elle ne prend pas assez en compte les phénomènes d'érosion et de sédimentation rapides ainsi que la croissance saisonnière d'herbiers car la capacité à réaliser des jaugeages par les équipes de gestion reste en général assez limitée. Ainsi, pour améliorer la qualité et la fiabilité des données de débits, ces travaux de thèse explorent une méthode de tracé dynamique des courbes de tarage et un calcul des incertitudes associées. Une gestion dynamique de la courbe de tarage est créée de sorte que chaque jaugeage donne lieu au tracé d'une nouvelle courbe de tarage. Après le tracé, un modèle d'incertitudes est construit autour de chaque courbe de tarage. Il prend en compte les incertitudes des jaugeages, les erreurs sur la mesure de hauteur d'eau, la sensibilité de la relation hauteur-débit et l'incertitude sur le tracé lui-même. Une approche variographique est utilisée pour faire vieillir les jaugeages et les courbes de tarage afin d'obtenir un intervalle de confiance augmentant avec le temps, et se réactualisant à chaque nouveau jaugeage puisque ce dernier donne lieu au tracé d'une nouvelle courbe de tarage, plus fiable car plus récente pour l'estimation des débits à venir. Des chroniques de débit sont enfin obtenues de façon homogène et avec un intervalle de confiance prenant en compte le vieillissement des courbes générées. En prenant mieux en compte la variabilité des conditions d'écoulement et la vie des stations, la méthode créée et son modèle d'incertitudes permet de construire des outils de gestion et d'optimisation d'exploitation des points de mesure. Elle répond à des questions récurrentes en hydrométrie comme : « Combien de jaugeages faut-il réaliser en une année pour produire des données de débit avec une incertitude moyenne de X% ? » et « Quand et dans quelle gamme de débit réaliser ces jaugeages ? ». / Dealer or owner operator of electricity production structures, EDF is responsible for their operation in safe condition and for the respect of the limits imposed by the regulations. Thus, the knowledge of water resources is one of EDF main concerns since the company remains preoccupied about the proper use of its facilities. The knowledge of streamflow is one of its priorities to better respond to three key issues that are plant safety, compliance with regulatory requirements, and optimizing the means of production. To meet these needs, EDF-DTG (Division Technique Générale) operates an observation network that includes both climatic parameters such as air and temperature, then the precipitations and the snow, but also the streamflow. The data collected allows real time monitoring of rivers, as well as hydrological studies and the sizing of structures. Ensuring the quality of the stream flow data is a priority. Up to now it is not possible to measure continuously the flow of a river since direct measurements of discharge are time consuming and expensive. In common cases the flow of a river can be deduced from continuous measurements of water level. Punctual measurements of discharge called gaugings allow to develop a stage-discharge relationship named rating curve. These are permanently installed equipment on rivers for measuring levels that are called hydrometric station. It is clear that the whole process constitutes an indirect way of estimating the discharge in rivers whose associated uncertainties need to be described. Quantification of confidence intervals is however not the only problem of the hydrometer. Fast changes in the stage-discharge relationship often make the streamflow real time monitoring quite difficult while the needs of continuous high reliability data is obvious. The historical method to produce the rating curve based on a construction from a suffcient number of gaugings chronologically contiguous and well distributed over the widest possible range of discharge remains poorly adapted to fast or cyclical changes of the stage-discharge relationship. The classical method does not take suffciently into account the erosion and sedimentation processes as well as the seasonal vegetation growth. Besides, the ability to perform gaugings by management teams generally remains quite limited. To get the most accurate streamflow data and to improve their reliability, this thesis explores an original dynamic method to compute rating curves based on historical gaugings from a hydrometric station while calculating the associated uncertainties. First, a dynamic rating curve assessment is created in order to compute a rating curve for each gauging of a considered hydrometric station. After the tracing, a model of uncertainty is built around each computed rating curve. It takes into account the uncertainty of gaugings, but also the uncertainty in the measurment of the water height, the sensitivity of the stage discharge relationship and the quality of the tracing. A variographic analysis is used to age the gaugings and the rating curves and obtain a final confidence interval increasing with time, and actualizing at each new gauging since it gives rise to a new rating curve more reliable because more recent for the prediction of discharge to come. Chronological series of streamflow data are the obtained homogeneously and with a confidence interval that takes into consideration the aging of the rating curves. By taking into account the variability of the flow conditions and the life of the hydrometric station, the method can answer important questions in the field of hydrometry such as « How many gauging a year have to be made so as to produce stream flow data with an average uncertainty of X\% ? » and « When and in which range of water flow do we have to realize those gaugings ? ».

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La ventilation nasale est vitale pour le nouveau-né, respirateur nasal exclusif. Le tiers antérieur des fosses nasales peut être modifié par une sténose congénitale de l’orifice piriforme, tandis leur partie postérieure peut être fermée par une atrésie choanale uni ou bilatérale ou par des lésions du nasopharynx.Les simulations numériques permettent d’analyser l’écoulement et le conditionnement de l’air en contournant les limites techniques et éthiques rencontrées in vivo. Devant la rareté des données dans la littérature, une étude de faisabilité a été nécessaire et concluante : les modèles numériques sont qualitativement proches de la réalité. Un travail sur les conditions physiologiques chez le nouveau-né a ensuite été réalisé, avec une méthodologie retravaillée. La reconstruction tridimensionnelle des fosses nasales est possible dès la naissance. La création d’une sphère centrée sur la pointe du nez, éloignant le domaine d’entrée de la zone d’intérêt, a permis d’analyser le rôle du tiers antérieur des fosses nasales.La valve nasale joue un rôle majeur en inspiration : perte de charge, accélération, guidage des flux et réchauffement de l’air. Les trois quarts du réchauffement ont lieu en amont du cornet inférieur. Une obstruction nasale entraîne une réduction des vitesses et une augmentation des températures de l'air. La simulation de l’inspiration d’air à 0°C a permis de constater que les fosses nasales permettent d’amortir les effets du refroidissement de l’air extérieur.Ce travail constitue une première approche de la physiologie de la ventilation nasale du nouveau-né par modélisation numérique, indispensable à la compréhension de la pathologie nasale néonatale. / Nasal breathing is essential for the newborn, exclusive nasal breather. The anterior third of the nasal fossae may be modified by a congenital stenosis of the pyriform aperture, while their posterior part may be closed by unilateral or bilateral choanal atresia.Numerical simulations are a good means to analyze airflow and air-conditioning: they circumvent the technical and ethical limits encountered in vivo. Given the rarity of available data in the literature, a feasibility study was necessary and was conclusive: numerical models are qualitatively close to reality. A work on the physiological conditions in newborns was conducted, using refined methodology. The three-dimensional reconstruction of the nasal fossae is possible from birth. The creation of a sphere centered on the tip of the nose, moving the boundary conditions away from the area of interest, made it possible to analyze the role of the anterior third od the nasal fossae.The nasal valve plays a major in inspiration: it is a zone of pressure loss, acceleration, flow guidance and air warming. Three-fourths of the warming takes place upstream the inferior turbinate. A partial nasal obstruction modifies these results with lower velocities and higher temperature of the air. The simulation of the inspiration of cold air (0°C) has shown that the nasal fossae can dampen, without canceling, the effects of air cooling. This work is a first approach to the physiology of nasal ventilation of the newborn by numerical modeling, which is essential to the understanding of neonatal nasal pathology.

Dans cette thèse, on s'est intéressé à l'étude des canaux de diffusion avec des contraintes de transmission pratiques. Tout d'abord, on a étudié l'impact de la contrainte pratique de l'utilisation d'un alphabet fini à l'entrée du canal de diffusion Gaussien avec deux utilisateurs. Deux modèles de canaux de diffusion sont considérés lorsqu'il y a, en plus d'un message commun pour les deux utilisateurs, (i) un message privé pour l'un des deux utilisateurs sans contrainte de sécurité (ii) un message confidentiel pour l'un des deux utilisateurs qui doit être totalement caché de l'autre utilisateur. On a présenté plusieurs stratégies de diffusion distinguées par leur complexité d'implémentation. Plus précisément, on a étudié les régions des débits atteignables en utilisant le partage de temps, la superposition de modulation et le codage par superposition. Pour la superposition de modulation et le cas général du codage par superposition, les régions des débits atteignables maximales sont obtenues en maximisant par rapport aux positions des symboles dans la constellation et la distribution de probabilité jointe. On a étudié le compromis entre la complexité d'implémentation des stratégies de transmission et leurs efficacités en termes de gains en débits atteignables. On a étudié aussi l'impact de la contrainte de sécurité sur la communication en comparant les débits atteignables avec et sans cette contrainte. Enfin, on a étudié les performances du système avec des schémas d'accusés de réception hybrides (HARQ) pour un canal à écoute à évanouissement par blocs lorsque l'émetteur n'a pas une information parfaite sur l'état instantané du canal mais connait seulement les statistiques. On a considéré un schéma adaptatif pour la communication sécurisée en utilisant des canaux de retour à niveaux multiples vers l'émetteur pour changer la longueur des sous mots de code à chaque retransmission afin que le débit utile secret soit maximisé sous des contraintes d'"outages". / In this thesis, we aim to study broadcast channels with practical transmission constraints. First, we study the impact of finite input alphabet constraint on the achievable rates for the Gaussian broadcast channel with two users. We consider two models of broadcast channels, when there is in addition of a common message for two users, (i) a private message for one of them without secrecy constraint (ii) a confidential message for one of them which should be totally hidden from the other user. We present several broadcast strategies distinguished by their complexity of implementation. More precisely, we study achievable rate regions using time sharing, superposition modulation and superposition coding. For superposition modulation and superposition coding strategies, maximal achievable rate regions are obtained by maximizing over both symbol positions in the constellation and the joint probability distribution. We study the tradeoff between the complexity of implementation of the transmission strategies and their efficiency in terms of gains in achievable rates. We study also the impact of the secrecy constraint on communication by comparing the achievable rates with and without this constraint. Finally, we study the system performance using HARQ schemes for the block-fading wiretap channel when the transmitter has no instantaneous channel state information but knows channel statistics. We consider an adaptive-rate scheme for the secure communication by using multilevel feedback channels to change sub-codeword lengths at each retransmission, in order to maximize the secrecy throughput under outage probabilities constraints.

L'objectif de cette thèse est de valider l'hypothèse selon laquelle le codage par objets vidéo peut permettre d'obtenir des gains significatifs en utilisant le codage dynamique (mise en concurrence de plusieurs codeurs pour chaque objet vidéo). Afin de répondre à cet objectif, différents points ont été étudiés. Le premier point concerne l'étude de la segmentation en objet vidéo de manière automatique. Nous avons proposé un modèle d'objet faisant intervenir la notion de suivi long terme via la représentation d'un objet sous la forme mouvement/texture (avec l'utilisation d'un maillage actif pour représenter le mouvement). Un algorithme de clustering 3D a été développé basé sur ce modèle. Dans un deuxième temps, nous nous sommes attaché à l'amélioration des techniques de codage objet via la hiérarchisation ("scalabilité") du flux vidéo. Pour cela, nous utilisons un schéma de codage ondelette 3D et nous introduisons notamment un codage de contours avec perte. Enfin le dernier point étudié concerne le codage dynamique d'objets vidéo (mise en concurrence de plusieurs codeurs pour chaque objet vidéo). Les codeurs utilisés sont : le codeur H264/AVC, un codeur ondelette 3D, un codeur 3D et un codeur par mosaïque. La répartition automatique des débits permet d'obtenir des résultats dépassant ceux produits par chaque codeur pris séparément, tout en offrant le découpage du flux en objets vidéo. Mots clés : Segmentation en objets vidéo, segmentation long terme, modèle d'objet vidéo, fonctionelle d'énergie, clustering, maillage actif, mosaïque, codage vidéo, codage d'objet vidéo, décorrélation mouvement texture forme, hiérarchisation : scalabilté, ondelettes spatiotemporelles, ondelette 3D, codage de contour, codage de forme, prolongement : padding, codage dynamique, codage concurrentiel, optimisation débit-distorsion, répartition des débits, antialiasing.

La détermination des modalités de transfert de l'eau dans un aquifère et la connaissance des volumes d'eau qu'il contient , fait l'objet de nombreuses études en hydrologie. Pour obtenir ces informations, l'hydrogéologue cherche à représenter le transfert de l'eau par une fonction simple qui lui permettrait de prévoir la réponse du milieu souterrain aux stimuli d'entrée , tels que les pluies ou les pollutions, de connaître le temps de séjour moyen de l'eau dans la matrice et par suite de calculer les volumes d'eau contenus dans celle-ci . Dans cette étude, il est proposé de considérer un aquifère comme une "boite noire" dont on ne connait que les fonctions d'entrée et de sortie , et de lui appliquer les méthodes de l'analyse-système qui se sont développées en électronique. A partir de deux hypothèses , vérifiées sur un modèle physique de laboratoire, il est montré qu'un aquifère dont l'entrée est représentée par la surface du bassin hydrologique , peut être assimilée à un système linéaire dont la réponse impulsionnelle est une fonction exponentielle unlque. L'argument de cette exponentielle définit le temps de séjour moyen de l'eau dans le système et le produit du débit moyen des écoulements par ce temps moyen permet de calculer le volume d'eau contenu dans l'aquifère. L'application de cette méthode sur un bassin hydrologique situé à St Genis, Hautes Alpes, s'est avérée satisfaisante . Elle permet de définir une réponse impulsionnelle constituée de deux fonctions exponentielles représentatives de deux systèmes qui composent l'aquifère du bassin et d'en calculer les volumes utiles . L'utilisation des données isotopiques du milieu, nécessairement pondérées par les débits, apparaît comme un supplément d'information indispensable à la bonne détermination de la réponse impulsionnelle et à l'estimation des réserves de l'aquifère.

Bien que la prévision saisonnière soit opérationnelle depuis quelques années, son application à l'hydrologie reste encore aujourd'hui moins développée. La prévision saisonnière hydrologique peut pourtant se révéler être un outil utile pour prévoir quelques mois à l'avance les caractéristiques hydrologiques, comme les conditions d'humidité des sols ou les débits des rivières. L'objectif de cette thèse est d'évaluer le potentiel de la chaîne hydrométéorologique Hydro-SF pour prévoir les débits et l'humidité des sols à l'échelle de la saison en France métropolitaine pour la gestion des ressources en eau, et plus particulièrement l'anticipation des sécheresses et des basses eaux. Pour cela, dans un premier temps, les différentes sources de prévisibilité du système hydrologique, ainsi que l'apport de la prévision saisonnière par rapport à une prévision climatologique, sont évaluées sur la période de 1960 à 2005 au printemps (trimestre Mars-Avril-Mai). Ces résultats, qui font l'objet d'un article publié, montrent alors qu'une part importante de la prévisibilité du système hydrologique provient : de la neige pour les bassins de montagne, de la nappe souterraine modélisée dans le bassin de la Seine, et du forçage atmosphérique pour les plaines en France. De plus, plusieurs forçages du modèle de climat ARPEGE sont comparés, et l'apport de la prévision saisonnière par rapport à la climatologie est constaté sur le Nord-Est de la France. Ensuite, compte-tenu de l'importance des forçages tmosphériques dans les résultats obtenus précédemment en zone de plaine, un travail spécifique sur la descente d'échelle des prévisions saisonnières météorologiques est réalisé. Les températures et les précipitations issues des prévisions saisonnières sont désagrégées grâce à une méthode statistique complexe : la classification par type de temps et analogues avec DSCLIM. Cette désagrégation est ainsi comparée à la méthode implémentée jusqu'à présent, basée sur une simple interpolation spatiale et des calculs d'anomalies standardisées. Ce travail sur la descente d'échelle s'effectue toujours sur la période du printemps, et permet ainsi de constater que son apport par rapport à la descente d'échelle simple auparavant utilisée reste mitigé autant pour les paramètres de surface du forçage atmosphérique que pour les variables hydrologiques. Quelques pistes d'études plus poussées sur la descente d'échelle des prévisions saisonnières sont ainsi proposées pour l'avenir. Enfin, des prévisions saisonnières hydrologiques sont réalisées pour la saison de l'été (Juin-Juillet-Août), période où ont lieu les plus fortes tensions sur les différents usages de l'eau du fait des faibles débits et des sécheresses. Ce thème est alors documenté à l'aide de quatre expériences de prévisions avec des dates d'initialisations différentes (de Février à Mai) pour évaluer la chaîne Hydro-SF sur la période de débits estivaux en France, mais aussi pour connaître la date optimale d'initialisation des prévisions et permettre la meilleure anticipation d'éventuelles sécheresses. Les résultats sont intéressants puisqu'ils montrent des scores significatifs à partir des prévisions initialisées au mois d'Avril, surtout pour les bassins en aval des montagnes dont la prévisibilité dépend de la couverture neigeuse, et le bassin de la Seine où l'influence de la nappe modélisée sur les débits des rivières augmente par rapport au printemps. Comme pour le printemps, l'apport de la prévision saisonnière pour le système hydrologique est évalué et montre une valeur ajoutée sur le Sud de la France.