Dans les métropoles du Sud, les risques sont souvent mal connus et sous-estimés ; leurs effets sont rarement tempérés par des politiques de mitigation. La côte mauritanienne au droit de Nouakchott fait partie de ces sites vulnérables qu'il appartient à l'homme de préserver. En effet, sous peine d'être rayée des cartes, la jeune capitale a dû, précocement et sans autre solution de continuité, composer avec un environnement hostile et inhospitalier. Cinquante ans plus tard, l'ensablement, les inondations, les pollutions, y sont toujours d'actualité. Si l'on a abondamment écrit sur Nouakchott et sa région, longtemps la mémoire collective semble n'en avoir gardé aucune trace. Or, les pouvoirs d'information et d'action résident précisément dans la capacité à articuler entre elles des analyses issues d'expertises différentes. À partir des témoignages recueillis et des géodonnées acquises, deux modèles conceptuels ont été formalisés. Décrivant l'environnement régional et permettant d'évaluer le niveau de danger d'un territoire compte tenu de sa vulnérabilité et de la menace d'aléas variés, ils favorisent les prises de conscience et de décision. Cette approche de capitalisation-croisement de données multi-format et multi-date, dont la plupart ont été produites dans un autre but, a conduit à l'élaboration d'un Sig opérationnel, au service du développement.

Le sujet de cette thèse est centré sur le suivi et la modélisation des changements environnementaux en zones arides en utilisant les outils de géomatique (par exemple, télédétection, SIG et GPS) et des techniques géostatistiques. La méthode est appliquée sur les régions de Nouakchott en Mauritanie, du Ningxia nord et du Shaanxi nord en Chine. Les objectifs de l'étude étaient de surveiller les changements environnementaux urbains et littoraux à Nouakchott, l'évolution rurale de l'environnement dans les deux sites pilotes en Chine du nord-ouest au cours des décennies passées, de modéliser les rapports homme-environnement et de comprendre les causes des changements observés. Le modèle intègre des images multi-temporelles de SPOT HRV (pour Nouakchott), de Landsat TM et ETM+, les données socio-économiques au niveau départemental (county) et les données météorologiques (pour les sites en Chine du nord-ouest). Les méthodes et les procédures adoptées dans ces travaux étaient l'enregistrement d'image, la correction atmosphérique, la transformation de chapeau à cône, la soustraction d'indicateur, la cartographie des changements et la modélisation par la régression multivariée. Les principaux résultats en Chine montrent que l'invasion du désert n'a pas été observée; cependant, les signes d'une dégradation sérieuse du sol marquée par la dégradation de la végétation et la salinisation du sol, ont apparemment eu lieu en raison des pratiques culturales intensives, de la mise en valeur des terrains pour l'agriculture et du surpâturage. Certains de ces changements peuvent être imputés aux politiques d'occupation du sol. L'extension des surfaces vivrières est un changement environnemental remarquable dans la zone rurale et elle est associée à l'augmentation du rendement agricole; Concernant un espace plus restreint, l'augmentation urbaine est liée à près de 90% de la croissance du PIB et résulte directement de l'augmentation de la population urbaine et ses activités socio-économiques. Le rétrécissement de certains fleuves est dû en partie à la variabilité du climat, mais aussi principalement à une irrigation excessive de l'agriculture. A Nouakchott, la zone urbaine s'est étendue de 40% (à taux de 5,3% ou de 3,6 km2/an) en réponse à la croissance de population. L'expansion rapide dans une ceinture étroite située entre le désert et l'océan est un fardeau lourd pour une terre stérile déjà surchargée. Les risques d'inondation par l'eau de mer dans le secteur urbain ont été déterminé dans trois zones types par analyse spatiale. L'environnement littoral également a sensiblement évolué en raison de la construction du Port de l'Amitié en 1987 : la plage au nord a augmenté de 0,92 km2 (à un taux de 0,08 km2/an) et atteindra sa limite maximum en 13,4 ± 0,5an (estimation 2014-2015). La dérive littorale versera en grande partie dans la piscine et le port sera graduellement abandonné si aucune mesure n'est prise. La plage au sud a été érodée de 1,34 km2 (à un taux de 0,12 km2/an) avec une retraite maximum de 362 m pendant la période 1989-2001 et un potentiel de 277 m est estimé pour la période 2001-2011, dû aux modifications de la direction des vagues et des actions des courants littoraux à une vitesse d'environ de 0,52-0,66 m/s. En conclusion, le changement environnemental est profondément associé aux activités humaines. C'est seulement en comprenant mieux les rapports homme-environnement et en prévoyant les tendances évolutives, que nous pourrons définir les politiques pour une meilleure occupation du sol et gestion environnementale.

Une plus grande circulation de l'information géographique numérique sur le marché ainsi que la difficulté pour les usagers non experts d'en apprécier la qualité risquent de résulter en de mauvaises utilisations ou interprétations et de provoquer une hausse du contentieux entre les parties impliquées. Compte tenu de la complexité de l'information géographique et des multiples incertitudes juridiques reliées au droit des nouvelles technologies de l'information, la transmission d'un manuel d'instructions devient un moyen privilégié de prévention au sein d'une stratégie prudente de gestion du risque juridique. En fait, de la transmission d'informations relatives à la qualité interne de l'information dans un contexte d'usages non contrôlés, l'analyse démontre la pertinence de glisser vers la transmission d'informations relatives à la qualité externe de l'information dans un contexte d'usages contrôlés.

Face à la contradiction consistant à traiter les variables régionalisées écologiques sans tenir compte de leurs propriétés spatiales, nous développons des méthodes géomatiques, utilisant des techniques informatiques, et géostatistiques, appliquant la théorie des fonctions aléatoires. Après avoir introduit des éléments de géomatique et de géostatistique, et avoir précisé la nature spécifique de l'autocorrélation spatiale, nous introduisons les inférences design-based et model-based. A l'aide de fonctions aléatoires, nous étudions l'efficacité de l'échantillonnage, optimisons des prédicteurs, et calculons des intervalles de prédiction. Nous proposons une procédure d'optimisation des classes de distances lors du calcul du variogramme. Nous examinons également l'utilisation de l'intégrale du variogramme, et justifions la modélisation du variogramme par ajustement aux moindres carrés pondérés. Nous discutons de la précision du variogramme dans les cadres design-based et model-based, et au sens du jackknife. L'optimisation de l'échantillonnage d'une population finie en vue de l'estimation de la moyenne spatiale ou du variogramme est examinée à l'aide de plusieurs heuristiques d'optimisation combinatoire et de simulations de fonctions aléatoires. Le problème du test de la corrélation ou de l'association entre deux variables régionalisées est étudié, à nouveau en utilisant des simulations de fonctions aléatoires. Nous passons en revue plusieurs méthodes et recommandons les tests qui font explicitement référence à l'autocorrélation spatiale des variables régionalisées. Dans le cadre de la définition de l'association spatiale entre variables régionalisées, nous proposons une méthode hybride utilisant des quadtrees et une distance d'édition entre arborescences récursives. Enfin, nous étudions des mesures de la complexité spatiale, critiquons l'analyse fractale et proposons des méthodes alternatives, notamment une mesure de complexité topologique d'une carte en isolignes.

Selon la Directive Cadre européenne sur l'Eau (DCE), le bon état écologique de tous les milieux aquatiques devra être atteint d'ici 2015. Cet état s'évalue en grande partie au moyen de paramètres biologiques, eux-mêmes régis par les conditions physico-chimiques et hydromorphologiques des masses d'eau. Pour atteindre les objectifs de la DCE, l'évaluation de l'état physique du réseau hydrographique apparaît comme une phase essentielle alors que cette question relève encore pour certains aspects de la recherche fondamentale. La mise en oeuvre de cette étape à l'échelle du bassin du Rhône entraîne un certain nombre de questions scientifiques auxquelles il est nécessaire de répondre avant d'envisager toute application. En effet, les connaissances dans les domaines de la géomorphologie ou de l'hydrologie sont aujourd'hui suffisantes à l'échelle locale pour envisager de régionaliser ce type d'informations. Cependant le changement d'échelle est à l'origine de contraintes méthodologiques importantes liées notamment à la très grande hétérogénéité des milieux à caractériser.L'objectif de cette thèse est donc double. D'une part, il s'agit de mettre en place des outils géomatiques permettant d'obtenir une vision globale et homogène des caractéristiques physiques du réseau hydrographique. Pour cela, nous proposons (i) de développer une méthodologie d'extraction de l'information à partir de données vectorielles ou rasters, et (ii) de définir des indicateurs pertinents de caractérisation hydrogéomorphologique. D'autre part, ces outils et cette méthode ont été testés et appliqués sur le réseau hydrographique du Rhône afin d'évaluer leur efficacité et de proposer des éléments fiables de caractérisation des conditions physiques à large échelle.

Le projet de territoire n’aura jamais suscité autant de débats et de passions. Son devenir mobilise à bien des égards la construction collective d’un dessein se matérialisant par des formes qui informent des forces tout autant que par des forces qui investissent des formes lesquelles traduisent les valeurs du moment. Par conséquent, cette projection dans un avenir partagé amène des exigences sociales en matière d’édification du projet de territoire mettant à l’ordre du jour la complexité d’une telle entreprise. L’enchevêtrement d’actions et de logiques qui s’y opèrent et qui s’y expriment pour en élaborer, dans la plus grande incertitude, les contours d’un futur souhaité nous presse de s’y prononcer : la construction complexe d’un dessein territorial s’exhibant nous interpelle quant à son évaluation voire quant à sa reformulation. Parmi les modalités d’expression qui permettent une telle délibération, il y a l’énoncé visuel. Médiation discursive privilégiée, elle autorise l’élaboration et la mise en scène collective d’un devenir territorial possible. Or depuis quelques années, au couple projet / représentation, vient se superposer une autre médiation, celle du numérique. Portée par le développement des technologies de l’information, celle-ci s’invite dans le champ de l’édification du projet de territoire. En s’alliant avec la puissance de l’image, elle recompose les représentations d’un dessein territorial collectivement formulé, ouvrant un nouvel espace d’actions à l’occasion d’une démarche de planification. Démarche de plus en plus complexe. De surcroit, la présente recherche tient cette complexité non comme un mot «fourre-tout» ou une tare dont il faudrait se débarrasser, mais se résout à l’affronter en s’inscrivant dans un paradigme en pleine gestation, celui de la «pensée complexe». La fécondité autant conceptuelle qu’opératoire d’une telle inscription permettra de jeter un regard renouvelé sur une pratique à travers une de ses modalités discursives à la fois la plus manifeste et la moins questionnée, à savoir l’énoncé visuel. En fin de compte, les représentations notamment celles construites et véhiculées par le numérique sauront-elles rendre compte et relever le défi de l’édification collective d’un projet de territoire qui se pose dans toute sa complexité ? Telle est en substance le questionnement dont cette recherche s’attellera à apporter des éléments de réponse et à esquisser de nouvelles perspectives. / Land Planning has never given rise to so much debate and passion. It involves to a large extent the materialization of a collective design through forms shaped by ideas and ideas shaped by forms, embodying current values. This projection into a shared future carries with it certain social requirements regarding its implementation, rendering the agenda more complex. Multiple actions and positions that are integrated in the planning process in order to devise, within a context of uncertainty, the desired future’s contours push us into quickly prescribing; this entails communication, debate, evaluation and even reformulation The visual statement can be included among those modes of expression allowing such deliberation. As a favoured discursive mediation, it authorizes the development and collective staging of a possible territorial fate. In recent years this project/representation duo has been complemented by another mediation, that of the digital. Buoyed by information technology development, now it falls within the scope of the territorial planning. Magnifying the power of the image, it renews the representation of collective territorial intentions, opening up new possibilities in the planning process, thus making it more complex. Moreover, this research paper considers complexity not as a "catch-all” term or an imperfection to get rid of but confronts it within an upcoming paradigm that of “complex thought.” This approach, conceptually and operationally rich, makes it possible to take a fresh look at land planning through its most visible and least questioned mean of expression, namely visual statements. Ultimately can these representations, especially those constructed and conveyed by digital formats, fully render a complex territorial plan and support the challenge of its collective implementation? These are in essence the issues taken on by this research with the aim of providing at least some answers and opening up new perspectives.

S'appuyant sur de longues missions de terrain, ce travail offre le regard quantitatif et qualitatif d'un géographe sur la dynamique nivo-glaciaire en région polaire dans un contexte de changement climatique actuel. Il s'inscrit dans le cadre du programme ANR Hydro-Sensor-FLOWS mis en oeuvre dans la mouvance de l'Année Polaire Internationale. En amont de ce programme pluridisciplinaire visant à comprendre le fonctionnement hydrologique d'un petit hydrosystème polaire il fallait adjoindre une étude plus spécifique concernant le rôle de la neige et de la glace dans l'équation hydrologique : c'est l'objet de cette thèse. Le bassin glaciaire de l'Austre Lovénbreen (10 km2, Spitsberg - 79°N) a servi de terrain d'étude dans une approche géographique à échelle locale. De nombreuses méthodes ont été testées tant sur le terrain (stations photo automatiques, carottages de la neige, DGPS et GPR) que pour l'exploitation des données acquises. Au total, ce travail suit la dynamique nivo-glaciaire pendant trois années (2008, 2009 et 2010) à partir de 15 séries de carottages en 40 points du bassin, de mesures de densité, de profils nivologiques, de bilan de masse et de suivi continu, en 20 points, de la température de l'air. Outre l'image satellite, ce travail s'appuie également sur une collection de 3 clichés journaliers acquis en 10 points du bassin. Des méthodes ont été développées pour corriger géométriquement les photos afin d'en faire des documents en projection verticale dont il est possible de tirer de l'information quantitative. Les outils de la géomatique ont permis de spatialiser l'information ponctuelle et d'établir à des pas de temps variables, par croisement des données acquises in situ, les diverses lames entrant dans l'équation hydrologique (précipitations, fonte potentielle de la neige et de la glace en relation avec les lames écoulées). Les trois années consécutives de suivi offrent des conditions très différentes qui révèlent le rôle constant et modérateur des températures et celui beaucoup plus impulsif des précipitations. Ce travail pose également le problème des mesures et de leur fiabilité dans un milieu aussi sévère et aussi impétueux que l'Arctique

Cette thèse traite de l'automatisation de la généralisation cartographique qui est le procédé de simplification d'une base de données géographique vectorielle pour sa représentation sur une carte lisible. La recherche dans le domaine a abouti aujourd'hui au développement de nombreux processus automatiques de généralisation cartographique, chacun étant spécialisé pour un problème particulier comme un type de paysage, un thème de donnée, un type de conflit ou un mélange des trois (proximité entre bâtiments en zone urbaine). L'objectif de cette thèse est de tirer parti de cette diversité pour mettre en place la généralisation complète d'une carte en faisant collaborer des processus de généralisation complémentaires. Pour répondre à cet objectif, nous proposons le modèle CollaGen (Collaborative Generalisation) qui permet, par un système multi-agent, la collaboration des processus : les données sont découpées de manière pertinente par rapport aux processus à disposition en espaces géographiques (une zone urbaine ou le réseau routier par exemple) ; la généralisation d'un espace par un processus est ensuite orchestrée par CollaGen. CollaGen associe de manière itérative un espace à généraliser et un processus adapté, notamment par un mécanisme de registre type pages jaunes. L'interopérabilité entre les processus est assurée par une ontologie du domaine sur laquelle s'appuie un format de spécifications formelles d'une carte généralisée. Chaque généralisation est évaluée globalement en temps réel pour permettre un retour en arrière en cas de problème. Enfin, du fait du principe de découpage en espaces, CollaGen doit vérifier après chaque généralisation si des effets de bord sont apparus avec les objets géographiques situés juste à l'extérieur de l'espace, auquel cas il les corrige au mieux. Dans, cette thèse, le modèle CollaGen est mis en œuvre pour la généralisation de cartes topographiques (notamment au 1 : 50000) et les résultats sont comparés à d'autres approches et discutés

Ce sujet de recherche propose une description de quelques variétés linguistiques à tradition orale du Piémont occidental italien, selon les approches de la dialectologie perceptuelle et de la géolinguistique descriptive. Les variétés choisies comme objet d’analyse se situent dans la province de Turin, en bordure et au sein même des vallées piémontaises étiquetées comme « valles vaudoises » : Val Cluson et Val Germanasca (Val Saint Martin). L’aire que nous considérons est caractérisée par un contact linguistique marqué par une forte identité culturelle entre les parlers gallo-romans (minorités linguistiques, de type occitan provençal) et italo-romans (de type pédémontans) : ces variétés ne bénéficient pas d’une position paritaire ni d’un point de vue politico-administratif, ni dans la conscience des locuteurs qui entretiennent avec les quatre types linguistiques, i.e. l’italien (régional et moyen), les variétés occitanes et pédémontanes, ainsi que le français, une relation complexe. Nous avons relevé les processus variationnels (phonétiques et lexicaux) qui semblent marquer l’identité linguistique des locuteurs dans cet espace plurilingue, en tenant compte des perspectives, objective et subjective (perception des locuteurs quant à la variation linguistique de l’aire), diachronique et synchronique, dans l’examen des systèmes linguistiques choisis, très peu pris en considération par la littérature dialectologique récente. Cette double perspective permet également de clarifier la trajectoire de processus de changement phonétique qui impactent la restructuration des systèmes de ces vallées. / The thesis focuses on a description of four dialectal varieties (gallo-italian and gallo-romance) of the Western Piedmont (Italy) by adopting several linguistic approches, perceptual dialectology's and geolinguistics' ones. The géographical area is caracterized by a linguistic variation and a language contact, marked by a high degree of linguistic identity between gallo-romance (occitan) and gallo-italian (pedemontans) dialects : these varieties do not benefit of the same position by political and social points of view, nor in the awareness of the speakers.

Cette thèse s'est intéressée à l'intégration des Systèmes d'Information Géographique, dans les domaines de la formation en géosciences appliquées et sciences de l'environnement. L'étude de cette intégration et des difficultés qui l'accompagnent, s'est articulée autour de trois dimensions : 1. une dimension cognitive, pour explorer les approches et les méthodes qui permettent d'étudier la façon de raisonner d'utilisateurs expérimentés ou novices, face à la résolution de problèmes spatiaux avec les SIG ; 2. une dimension didactique pour, à partir des différences entre les raisonnements des experts et des novices, identifier et intégrer les démarches expertes utilisables dans les stratégies de résolution des apprenants ; 3. une dimension pédagogique, pour concevoir, en s'appuyant sur les acquis cognitifs et didactiques, des dispositifs de formation innovateurs, en adéquation avec les demandes du monde professionnel. Afin de limiter notre champ d'étude, il a été nécessaire d'effectuer une analyse des pratiques de cartographie et SIG dans les domaines des Géosciences et de l'Ingénierie de l'Environnement et effecteur des choix pertinentes dans une perspective pédagogique, professionnelle et sociétale. Nous nous sommes intéressés à une activité de cartographie particulière : la cartographie d'aptitude réalisée avec des méthodes d'analyses spatiales multicritères pour la localisation de site(s) apte(s) à répondre à une problématique environnementale. En effet, cette méthode implique, d'un point de vue pédagogique, une approche progressive et complète à l'usage des SIG. Elle a un caractère professionnalisant, car elle est d'usage dans les projets environnementaux et, enfin, elle appuie le débat sur les choix territoriaux qui impliquent des prises de décisions. C'est lors de la réalisation de cette activité de cartographie d'aptitude que différents types d'utilisateurs ont été observés : des experts et des étudiants issus de notre entourage académique et professionnel. Nous avons élaboré un protocole expérimental exploratoire qui a permis de recueillir des données écrites et orales. Les analyses des données issues de la phase expérimentale ont été guidées par les cadres qui relèvent des sciences cognitives : sur le plan théorique, pour la définition des mécanismes visuo-cognitifs impliqués dans les raisonnements, et sur le plan méthodologique pour l'approche qualitative et quantitative d'analyse de données verbales. En termes de résultats, des composants des processus de raisonnement qui interviennent dans la réalisation et perception de la carte d'aptitude, ont été identifiés. De plus, les différences d'occurrences d'actions, d'opérations et de concepts mobilisés par les experts et les novices dans le même contexte, ont pu être mesurées. La comparaison des différentes stratégies adoptées par les expertes et par les étudiants a permis ensuite de ré-penser les dispositifs de formation, avec des aides didactiques qui ciblent les lacunes des étudiants. Le vrai défi de cette thèse a été l'apport pluridisciplinaire à la cartographie et aux SIG dans les Sciences de l'Information Géographique. En apportant des connaissances de la psychologie cognitive, de la didactique des sciences et des sciences de l'éducation, cette thèse a contribué à une meilleure compréhension de certains processus de représentations et d'appropriation des SIG, lors de la production cartographique et de son interprétation. Cette compréhension peut contribuer à améliorer les représentations ou à en proposer de nouvelles, favorisant ainsi la construction de la connaissance spatiale. / This thesis concerns the integration of GIS mapping tools and analysis in training curricula of applied geosciences and environmental sciences. This study focuses on three dimensions: 1. a cognitive dimension, in order to explore the way of thinking of experienced and novice users when solving spatial problems with GIS; 2. an instructional dimension, in order to identify and integrate the expert methods in the resolution strategies of learners; 3. an educational dimension in order to design, based on cognitive achievement, innovative training tools in line with the demands of the working world. To limit the scope of our study, it was necessary to perform an analysis of the practices of mapping and GIS in the areas of Geosciences and Environmental Engineering. It was also necessary to make relevant choices in a professional, educational and societal perspective. We were interested in a particular kind of mapping: GIS-bases land-use suitability mapping, with multi criteria spatial analysis methods. Indeed, this method involves, from a pedagogical point of view, a progressive and comprehensive approach to the use of GIS. It has a professionalizing nature, as it is common practice in environmental projects. Finally, it supports the debate on territorial choices that involve decision making. Different types of users have been observed: experts and students from our academic and professional environment. We performed an exploratory experimental protocol that allowed collecting written and verbal data. Data analyses were supported by theoretical frameworks that fall within the cognitive sciences, especially on visual-cognitive processes involved in reasoning. In terms of methodology, we used the quantitative-based qualitative approach for verbal data analysis. Regarding the results, some components of reasoning involved in the production and perception of the suitability map have been identified. Moreover, differences of instances of actions, operations and concepts used by experts and novices could be measured. Comparing the different strategies adopted by the expert and the students enabled us to re-think the training tools, with instructional aids that target gaps in students' abilities. The real challenge of this thesis was the multidisciplinary contribution to mapping and GIS in Geographic Information Science. Providing knowledge of cognitive psychology and science education, this thesis has contributed to a better understanding of some processes in GIS representation and appropriation. This understanding can improve performances on representations, or propose new ones, thus fostering spatial knowledge.