CroBas-PipeQual a été élaboré pour étudier les effets de croissance des arbres sur la qualité du bois. Ainsi, il s’agit d’un modèle d’intérêt pour maximiser la valeur des produits extraits des forêts. Nous avons évalué qualitativement une version de CroBas-PipeQual calibrée pour le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) de façon à vérifier l’intérêt de l’utiliser comme outil de planification forestière. Par la suite, nous avons fait une analyse de sensibilité et une calibration bayesienne à partir d’une table de production utilisée au Québec. Les principales conclusions sont: 1. Les prédictions de hauteur sont les plus sensibles aux intrants et aux paramètres liés à la photosynthèse; 2. La performance de CroBas est améliorée en tenant compte de la relation observée entre deux paramètres utilisés pour estimer la productivité nette et l'indice de qualité de station; et 3. CroBas requiert d’autres améliorations avant de pouvoir être utilisé comme outil de planification. / CroBas-PipeQual is a process-based forest growth model designed to study foliage development and how growth processes relate to changes in wood quality. As such, CroBas-PipeQual is of interest as a component model in a forest level decision support model for value assessment. In this thesis, the version of CroBas-PipeQual calibrated for jack pine (Pinus banksiana Lamb.) in Québec, Canada was qualitatively evaluated for use in forest management decision-making. Then, sensitivity analyses and Bayesian melding were used to create and calibrate a stand-level version of CroBas-PipeQual to local empirical height yield models in a hybrid-modelling approach. Key findings included: 1. Height predictions were most sensitive to input values and to parameters related to net photosynthesis; 2. Model performance was improved by varying two net-productivity parameters with site quality; and 3. Model performance needs further improvement before CroBas-PipeQual can be used as a component of a forest-management decision tool.

Les plateformes logistiques jouent un rôle important dans le bon fonctionnement d'une chaine de valeur, en assurant une fluidité des flux entre les différentes unités d'affaires. Dans le secteur forestier, une cour à bois est un lieu où le bois est concentré et entreposé de façon temporaire, dans le but d'améliorer l'efficacité du transport tout en réduisant les charges liées au stockage et à l'approvisionnement (Brotherton et al., 2017). De nos jours, plusieurs entreprises rivalisent pour le développement et l'amélioration de la planification du système d'approvisionnement forestier. Cette planification nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs qui opèrent dans un contexte instable. En effet, dans les forêts naturelles comme celles du Québec, les opérations de triage et de gestion des flux sont complexes, étant donné la grande diversité et qualité des essences disponibles. De plus, les grandes distances entre la ressource forestière et les unités responsables de sa transformation entraînent des coûts de transport significatifs. Cependant, les cours à bois ont jusqu'à maintenant été peu exploitées comme plateforme logistique apte à mieux coordonner la chaine de valeur forestière et à assurer l'affectation de la bonne ressource à la bonne unité de transformation. Ce projet vise à analyser comment la coordination d'un ensemble de cours à bois et la connaissance de l'état des stocks de chacune d'elle peuvent contribuer à réduire les distances en transport parcourues de même qu'à mieux gérer les stocks aux cours, tout en répondant correctement aux besoins de scieries. Pour ce faire, une étude de cas a été réalisée, comprenant trois cours à bois ainsi que trois scieries spécialisées dans la transformation de billots allant de 8 à 18 pieds de longueur. Un modèle de simulation a été mis sur pied pour représenter un tel réseau, reproduire l'état actuel de son pilotage et tester diverses stratégies de coordination des activités d'approvisionnement et de transport. Les résultats ont démontré que certaines stratégies permettent de réduire les distances parcourues sans nuire au fonctionnement de la chaîne de valeur. De plus, grâce au modèle de simulation développé, le suivi en temps réel des indicateurs de performance des cours à bois, tels que l'état des stocks, le taux d'occupation des cours, le nombre de camions en attente et le temps d'attente aux cours, devient possible. Ainsi, ce modèle pourrait servir aux gestionnaires comme outil de prévision de l'approvisionnement sur un horizon de 6 mois. / Logistics hubs play an important role in the good functioning of a value chain by ensuring a fluid flow between the different business units. In the forestry sector, a log yard is a place where wood is concentrated and stored temporarily, with the aim of improving transportation efficiency while reducing its costs (Brotherton & Trzcianowska, 2017). Nowadays, many companies aim to design and develop different strategies for efficient planning of the forest supply system. This planning requires the consideration of several factors that operate in an unstable context. Indeed, in natural forests such as those of Quebec, sorting and flow management operations are complex, given the great diversity and quality of available species. In addition, the long distances between the forest resource and the units responsible for its transformation result in significant transportation costs. However, log yards have so far been little exploited as a logistical platform to better coordinate the forest value chain and ensure the allocation of the right resource to the right processing unit. This project aims at analyzing how the coordination of a group of log yards and the knowledge of the inventory status of each of them can contribute to reduce transportation distances and to better manage the inventory at the yards, while properly meeting the needs of sawmills. To do this, a case study was conducted involving three log yards and three sawmills specializing in processing logs ranging from 8 to 18 feet in length. A simulation model was developed to represent such a network, to reproduce its current state of operation and to test various strategies for coordinating supply and transportation activities. The results showed that some strategies could reduce the distance travelled without affecting the functioning of the value chain. In addition, thanks to the simulation model developed, real-time monitoring of log yard performance indicators, such as inventory status, yard occupancy, number of trucks waiting and waiting time at the yards, becomes possible. Thus, this model could be used by managers as a tool to forecast supply over a 6-month horizon.

L’arrivée du spectromètre imageur à transformée de Fourier SITELLE au télescope Canada-France-Hawaï souligne la nécessité d’un calculateur de temps d’exposition permettant aux utilisateurs de l’instrument de planifier leurs observations et leurs demandes de temps de télescope. Une grande partie de mon projet est ainsi le développement d’un code de simulation capable de reproduire les résultats de SITELLE et de son prédecesseur SpIOMM, installé à l’Observatoire du Mont-Mégantic. La précision des simulations est confirmée par une comparaison avec des données SpIOMM et les premières observations de SITELLE. La seconde partie de mon projet consiste en une analyse spectrale de données observationelles. Prenant avantage du grand champ de vue de SpIOMM, les caractéristiques du gaz ionisé (vitesse radiale et intensité) sont étudiées pour l’ensemble de la paire de galaxies en interaction Arp 72. La courbe de rotation dans le visible ainsi que le gradient de métallicité de NGC 5996, la galaxie principale d’Arp 72, sont obtenues ici pour la première fois. La galaxie spirale NGC 7320 est également étudiée à partir d’observations faites à la fois avec SpIOMM et SITELLE. / The arrival of the Fourier-transform imaging spectrometer SITELLE at the Canada-France-Hawaii telescope highlights the importance of having an exposure time calculator allowing the instrument’s users to plan ahead their observing proposals. A large part of my project is the development of a simulator able to reproduce the results obtained with SITELLE and its predecessor SpIOMM. The accuracy of the simulations is confirmed through comparison with SpIOMM data and SITELLE’s first observations. The second part of my project is the spectral analysis of observational data. SpIOMM’s large field of view allows us to study the properties (radial velocities and line intensities) of the ionized gas through the entirety of Arp 72, a pair of interacting galaxies. For the first time, the rotation curve in the optical and the metallicity gradient are obtained for NGC 5996, the main galaxy in Arp 72. Both SpIOMM and SITELLE results are also shown for the dwarf spiral galaxy NGC 7320.

Dans un contexte où la résistance bactérienne est directement liée à l’efficacité de traitement des antibiotiques, ce mémoire compare les déterminants du profit d’une firme suite à l’innovation d’un antibiotique d’un premier cas où la firme possède un réservoir d’efficacité de traitement différent de ses concurrents et d’un second cas où le réservoir d’efficacité est conjointement exploité par la firme innovatrice et ses concurrents. Dans le premier cas, la firme attribue une valeur implicite positive à son propre réservoir d’efficacité et une valeur implicite négative au réservoir concurrent. Dans le second cas, la firme innovatrice doit accorder une valeur implicite positive au réservoir partagé. Elle doit par contre escompter davantage les revenus futurs de l’exploitation de ce réservoir commun comparativement au premier cas où elle possède son propre réservoir.

La participation des parties prenantes (PPP) vise à impliquer celles-ci dans les processus de prise de décision concernant des projets affectant leurs communautés. Traditionnellement, les processus de participation des parties prenantes (PPPP) se maintenaient à travers des assemblées et des forums de discussion physiques permettant de rassembler les parties prenantes, de collecter et d'analyser leurs opinions pour aider les décideurs dans leur prise de décision. Ces dernières années, l'évolution des technologies de l'information (TI) et leur prolifération dans la société ont donné lieu au concept émergent de la participation électronique ou la e-Participation. Il s'agit de nouvelles formes de participation basées sur les technologies de l'information tel que les blogs, les plateformes participatives et les réseaux sociaux. La PPP est une notion en constante évolution et a reçu une attention considérable de la part des praticiens et des chercheurs dans différents domaines et disciplines. Cependant, peu de recherches se sont intéressées à la compréhension multidisciplinaire des PPPP et de la valeur que revêtent les données collectées à travers ces PPPP. Cette thèse contribue à la littérature de la PPP en offrant une meilleure compréhension globale du concept de la PP, de ses enjeux multidisciplinaires et de la valeur que revête les données collectées à travers les PPPP. Cette thèse est structurée en deux articles et un chapitre. Le premier article de cette thèse vise à offrir une meilleure compréhension des enjeux multidisciplinaires auxquels les PPPP font face. À l'appui d'une revue systématique de la littérature analysant 191 articles de recherche, cet article met en exergue que les PPP font face à des enjeux : « administratifs », « éthiques », « politiques », « légaux », « technologiques », « sociaux des parties prenantes », « économiques », « socio-économiques » et « d'efficience et d'efficacité ». De plus, l'article démontre que les PPPP œuvrent à l'intérieur de quatre principales dimensions qui sont « la gouvernance », « l'application », « les parties prenantes » et « la société » et que ces dimensions sont interreliées et sont influencées les unes par les autres. Dans ce contexte, l'évolution vers des PPP qui sont plus efficaces et plus résilientes envers ces enjeux requerrait une prise de conscience de ces dimensions d'enjeux et des efforts de collaboration multidisciplinaire entre la recherche et la pratique. Le deuxième article se concentre sur l'enjeu spécifique du « contexte de vie des parties prenantes » et rend compte de la manière dont les parties prenantes expriment, de façon implicite ou explicite, leurs contextes de vie dans leurs commentaires de participation. Par une analyse qualitative des données de participation provenant de quatre études de cas dans deux pays différents, cet article identifie un ensemble de patrons, appelés aussi « patterns », sémantiques, spatiaux et temporels permettant l'identification du contexte de vie des parties prenantes à partir des données des PPPP. L'identification et la compréhension des patrons que les parties prenantes expriment dans leurs commentaires pour représenter leurs contextes de vie visent à renforcer l'influence des parties prenantes sur les décisions découlant des PPP dans lesquelles ces dernières étaient impliquées. De plus, l'article propose un modèle conceptuel démontrant l'importance pour les décideurs de capturer et d'analyser les patrons sémantique, spatial et temporel dans les données des PPPP afin de favoriser une prise de décision cohérente et réactive aux contextes de vie des parties prenantes. Finalement, l'article souligne le rôle que jouent les technologies de l'information pour l'identification de ces patrons. Le troisième chapitre offre une meilleure compréhension de l'identification automatique des dimensions sémantique, spatiale et temporelle du contexte de vie des parties prenantes dans les PPP. En se basant sur une analyse théorique, ce chapitre utilise la théorie des affordances et la théorie du réalisme critique pour offrir une conceptualisation des affordances et des fonctionnalités technologiques correspondantes qui sont nécessaires pour l'identification automatique des patterns sémantiques, spatiaux et temporels dans les futures technologies participatives. / Stakeholders participation (SP) aims to involve stakeholders in decision-making processes regarding projects affecting their communities. Traditionally, stakeholders' participation processes (SPPs) were maintained through meetings and physical discussion forums to bring together stakeholders and collect their opinions to help decision-makers in taking their decisions. In recent years, the evolution of information technologies (IT) and their proliferation in society have given rise to the emerging concept of electronic participation or e-Participation. These are new forms of participation based on information technologies such as blogs, participatory platforms and social networks. SP is an ever-evolving concept and has received considerable attention from researchers in different fields and disciplines. However, little research has focused on the multidisciplinary understanding of SPPs and the value of the data collected through these SPPs. This thesis contributes to the SPPs literature by offering a better global understanding of the concept of SP, its multidisciplinary issues and the value of the data collected through SPPs. This thesis is structured in two articles and one chapter. The first article of this thesis aims to provide a better understanding of the multidisciplinary issues that SPPs face. Based on a systematic literature review of 191 research papers, this article aims to review, categorize, and offer a better understanding of the different issues that stakeholders' participation processes (SPPs) can have. This paper has two main contributions. First, it presents a typology of issues that is organized in nine categories: economic, efficiency and effectiveness, ethical, legislative, political, administration, socioeconomic, stakeholders and social, and technology. Second, it proposes a conceptual model of SPPs dimensions of issues. The conceptual model demonstrates that SPPs work within four main dimensions which are "governance", "application", "stakeholders" and "society" and that these dimensions are interrelated and are influenced by each other. The second article focuses on the specific issue of the "stakeholders' living context identification" and attempts to account for how stakeholders implicitly identify their living contexts in their participation comments. Through a qualitative analysis of participation data from four case studies in two different countries, this article identifies a set of semantic, spatial and temporal patterns allowing the contextualization of data collected through SPPs. Moreover, a conceptual model for the identification of the living contexts in SPPs data is proposed. This conceptual model emphasizes the importance for decision-makers to capture and understand semantic, spatial and temporal patterns in SPPs data in order to ensure a decision-making that is consistent and responsive to stakeholders' living contexts. Finally, the article highlights the role that information technology plays in identifying these patterns. The third chapter attempts to provide a better understanding of the automatic identification of the semantic, spatial and temporal dimensions of the living contexts of stakeholders in SPPs. Based on a theoretical analysis, this chapter uses the theory of affordances and the theory of critical realism to offer a conceptualization of affordances and their corresponding information technology functionalities that are necessary for the automatic identification of semantic, spatial and temporal patterns in future participation tools.

Les systèmes de distribution d'eau (SDE) efficaces sont cruciaux pour les sociétés modernes. Leur fonctionnement nécessite d'importantes quantités d'énergie, avec un impact financier significatif pour les fournisseurs d'eau, généralement les gouvernements. De plus, la conception et la maintenance de ces installations atteignent souvent des millions de dollars. Les méthodes actuelles pour résoudre ces problèmes sont souvent excessivement simplifiées ou ne peuvent résoudre que des réseaux schématiques de petite taille. Cette thèse comprend quatre projets de recherche abordant différentes étapes d'optimisation dans les SDE. Tout d'abord, nous étudions le problème de la planification des pompes pour les SDE, comprenant des pompes fournissant le débit et la pression nécessaires au réseau d'eau pour satisfaire les demandes des consommateurs. En plus de planifier le fonctionnement des pompes sur un horizon temporel donné, plusieurs contraintes liées aux propriétés hydrauliques sont prises en compte, certaines pour la première fois dans la littérature. L'objectif est de fournir un plan de pompage de coût minimum qui satisfait toutes les demandes et respecte de nombreuses contraintes opérationnelles et hydrauliques. Nous proposons une formulation non linéaire et non convexe ainsi qu'une heuristique performante, qui vissent la minimisation des coûts énergétiques. Le comportement hydraulique physique est assuré via un logiciel de simulation hydraulique. Notre méthode a significativement amélioré, jusqu'à 17%, les meilleures solutions pour plusieurs instances de référence, en obtenant des solutions plus rapidement que les méthodes de la littérature. Nos solutions réduisent également la consommation d'énergie pendant les périodes de pointe, lorsque le réseau électrique est le plus sollicité. La deuxième étude touche l'optimisation de la qualité de l'eau dans les systèmes de distribution d'eau. Ici, nous abordons le problème de la planification des pompes contraint par la qualité de l'eau, où en plus de planifier le fonctionnement des pompes et la maintenance du comportement hydraulique, nous devons garantir une qualité d'eau adéquate en gérant l'injection de chlore dans le système sur un horizon temporel d'une journée, avec une injection variable de chlore dans les sources d'eau, les réservoirs et les nœuds d'injection. Cette étude introduit un nouvel ensemble de contraintes pour assurer la continuité de la qualité de l'eau, ce qui permet au plan de fonctionner sur un horizon temporel étendu. Ce travail propose un algorithme génétique de tri non dominé (NSGA-II) pour aborder une adaptation d'un réseau de grande taille issu de la littérature sur le problème de planification des pompes, avec des restrictions ajoutées pour la qualité de l'eau. Cette méthode a significativement amélioré les meilleures solutions de planification des pompes pour le réseau de Florianópolis, au Brésil, jusqu'à 3,74%, tout en assurant une gestion efficace de la qualité de l'eau. La troisième étude porte sur la conception et la maintenance des SDE. En particulier, le problème de conception du réseau de distribution d'eau, qui détermine le meilleur ensemble de conduites pour fournir de l'eau depuis les sources jusqu'aux consommateurs. La formulation générale du problème de conception optimale est très difficile à résoudre : elle nécessite de garder une pression minimale d'eau et de satisfaire les demandes de tous les nœuds tout en respectant des contraintes hydrauliques non linéaires. Cela nécessite des heuristiques complexes ou des simplifications qui réduisent la viabilité des solutions. Nous proposons une heuristique de recherche de voisinage parallèle, axée sur la minimisation des coûts de construction en exploitant deux opérateurs performants et plusieurs critères de réduction de l'espace des solutions. Notre méthode est testée sur plusieurs réseaux de référence, pour lesquelles nous avons obtenu les meilleures solutions de la littérature, tout en réduisant le nombre de simulations hydrauliques requises, offrant un meilleur compromis entre coût et performance. Enfin, notre quatrième recherche aborde la fiabilité lors de la conception de réseaux de distribution d'eau. Cette étude compare deux fonctions de résilience bien connues, qui servent de mesure substitutive de la fiabilité du réseau. Ce problème vise à déterminer le meilleur ensemble de conduites pour fournir la demande en eau avec une pression adéquate tout en minimisant les coûts de construction et en maximisant la fiabilité du réseau. Ensuite, un algorithme génétique multi-objectif est utilisé pour obtenir les fronts de Pareto coût-fiabilité pour chaque fonction. Les résultats des trois réseaux de référence sont ensuite soumis à une analyse comparative à l'aide de quatre tests distincts de fiabilité du réseau, couvrant des scénarios liés à la rupture de conduites, à l'augmentation de la demande, au débit en cas d'incendie et au vieillissement des conduites. En particulier, le test de fiabilité en cas de vieillissement des conduites intègre une fonction de régression conçue pour estimer la dégradation annuelle du coefficient de rugosité de la formule Hazen-Williams pour calculer les pertes de charge. De plus, cette recherche propose également une étude approfondie sur la prise de décision robuste visant à utiliser efficacement les résultats des tests de fiabilité afin de sélectionner une conception fiable pour un réseau de distribution d'eau. Les algorithmes développés dans cette thèse et les solutions que nous obtenons pour ces problèmes difficiles et pertinents sont non seulement importants du point de vue pratique, mais contribuent également à la littérature dans les domaines de l'optimisation et de la distribution d'eau. Les résultats obtenus avec cette thèse ont le potentiel de générer des économies de milliers de dollars pour les municipalités à court terme et de contribuer au développement durable à long terme. / Efficient Water Distribution Systems (WDS) are crucial for modern society. Their operation requires large amounts of energy with significant financial impact for the utility providers, typically governments. Moreover, the design and maintenance of these facilities often reach the scale of millions of dollars. Existing solution methods for these problems are often oversimplified or can only solve very small schematic networks. This thesis comprises four research projects addressing different optimization stages arising in WDS problems. First, we study the pumping scheduling problem for WDS, consisting of pumps providing the flow and pressure for the water network to satisfy consumers' demands. Besides scheduling the operation of pumps over a planning horizon, several constraints regarding hydraulic properties are considered, some for the first time in the literature. The goal is to provide a pumping plan of minimum cost that satisfies all demands and respects many operational and hydraulic constraints. We propose a nonlinear and non-convex formulation and a high-performance heuristic, focusing on minimizing the energy cost. Our method significantly improved the best solutions for several benchmark instances by up to 17%, obtaining solutions faster than the methods from the literature. Our solutions also reduce the energy consumed during peak periods, when the electrical grid is most strained. The second study delves into the water quality optimization of water distribution systems. Here, we address the quality-constrained pump scheduling problem, where besides scheduling the operation of pumps and the maintenance of the hydraulic behavior, we must ensure adequate water quality by managing the injection of chlorine through the system over a one-day planning horizon with variable chlorine injection at reservoirs, tanks, and booster nodes. This study introduces a new set of tank-quality continuity constraints that allow schedules to work over a long rolling horizon. This work proposes a Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II to address a quality-constrained adaptation of a real big-size benchmark network from the pumping scheduling problem literature. This method significantly improved the best pumping scheduling solutions for the Florianópolis network by up to 3.74% while ensuring efficient water quality management. The third study addresses the design and maintenance of WDS. In particular, the water distribution network design problem determines the best set of pipes to supply water from the reservoirs to the consumers. The general formulation of the optimal cost design problem is very difficult to solve: it requires maintaining minimum water pressure and fulfilling the demand of all nodes while satisfying nonlinear hydraulic constraints. This leads to complex heuristics or simplifications that reduce the viability of the solutions. We propose a simple parallel neighborhood search heuristic, which focuses on minimizing the construction cost by exploiting two high-performance operators and multiple solution-space reduction criteria. Our method is tested on several benchmark instances, matching the best solutions from the literature while improving the number of hydraulic simulations required, providing a high-performance trade-off between cost and performance. Finally, our fourth research addresses the reliable water distribution network design problem. This study compares two well-known resilience functions, which work as a surrogate measure of network reliability. This problem seeks to determine the best set of pipes to supply the water demand with adequate pressure that minimizes the construction cost and maximizes the network reliability. Subsequently, a multi-objective genetic algorithm is employed to derive the cost-resilience Pareto-fronts for each function. The results from three benchmark networks are then subjected to a comparative analysis using four distinct network reliability tests, encompassing scenarios related to pipe failure, demand increase, fire flow, and pipe aging. In particular, the pipe aging reliability test incorporates a regression function designed to estimate the annual degradation of the Hazen-Williams roughness coefficient. Moreover, this research also provides a comprehensive study on robust decision-making to effectively utilize the results from the reliability tests in order to select a dependable design for a water distribution network. The algorithms developed in this thesis and the solutions we obtain for these difficult and relevant problems are not only important from a practical standpoint but also contribute to the literature of both optimization and water distribution fields. The results obtained with this thesis have the potential to save several thousands of dollars for municipalities in the short term and to contribute to sustainable development in the long term.

Cette thèse explore la compréhension du mouvement animal en écologie sous un angle statistique, un aspect crucial pour diverses applications pratiques telles que la réintroduction d'espèces, la planification de campagnes de vaccination et la surveillance des transports de particules. Pour ce faire, elle se fixe plusieurs objectifs majeurs. Dans un premier volet, la thèse se concentre sur la modélisation de l'approche directionnelle du mouvement animal. Cela implique l'intégration d'un nombre variable de facteurs environnementaux dans la trajectoire des animaux, en utilisant notamment un modèle de régression angulaire. Ces facteurs, appelés « cibles », sont essentiels pour une compréhension approfondie du mouvement des animaux. Un deuxième objectif consiste à élaborer des modèles multi-états pour tenir compte de la diversité des comportements animaux. Ces modèles permettent d'associer différents comportements à des états non observés, une tâche complexe en termes d'inférence étant donné que la vraisemblance des données dépend de l'ensemble des états, qui restent cachés. Par exemple, un modèle de Markov caché est utilisé dans l'approche directionnelle pour prédire le mouvement des caribous. En parallèle, la thèse vise à développer une régression logistique conditionnelle multi-états pour l'approche de type choix discret. Cette méthode permet de prédire les choix des animaux en fonction des attributs du paysage, en uniformisant autant que possible les deux approches pour en exposer les forces et faiblesses respectives. Enfin, les avancées méthodologiques découlant de ces travaux sont présentées afin de comprendre les améliorations notables pour analyser le mouvement des animaux avec des modèles multi-états. Ainsi, la thèse s'inscrit dans une démarche visant à améliorer la compréhension du mouvement animal en intégrant des facteurs environnementaux et des comportements multi- états. Elle offre également des outils pratiques pour l'analyse des données de trajectoires animales, ce qui pourrait avoir un impact significatif dans le domaine de l'écologie. / This thesis explores the understanding of animal movement in ecology from a statistical perspective, a crucial aspect for various practical applications such as species reintroduction, vaccination campaign planning, and monitoring particle transport. To this end, it sets several major objectives. Firstly, the thesis focuses on modeling the directional approach to animal movement. This involves integrating a variable number of environmental factors into the animals' trajectories, notably using an angular regression model. These factors, called "targets," are essential for a thorough understanding of animal movement. A second objective is to develop multi-state models to account for the diversity of animal behaviors. These models allow for associating different behaviors with unobserved states, a complex task in terms of inference since the likelihood of the data depends on the set of states, which remain hidden. For example, a hidden Markov model (HMM) is used in the directional approach to predict caribou movement. Concurrently, the thesis aims to develop a multi-state conditional logistic regression for the discrete choice approach. This method allows predicting animal choices based on landscape attributes, standardizing both approaches as much as possible to highlight their respective strengths and weaknesses. Finally, the methodological advances following this work are presented to understand the significant improvements in analyzing animal movement with multi-state models. Thus, the thesis aims to enhance the understanding of animal movement by integrating environmental factors and multi-state behaviors. It also offers practical tools for analyzing animal trajectory data, which could have a significant impact in the field of ecology.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2024 / Ce mémoire de maîtrise examine la faisabilité économique et les impacts environnementaux de la modernisation d'une centrale électrique au diesel dans un site minier aurifère de l'Arctique canadien, en intégrant un processus de capture du carbone post-combustion. À l'aide de logiciels de simulation comme Aspen Plus et OpenLCA, l'étude se concentre sur les enjeux économiques et environnementaux spécifiques à ce contexte, incluant l'évaluation des coûts par tonne de CO₂ évité et l'empreinte carbone globale de l'opération. Le coût calculé par tonne de CO₂ capturé de 420＄ reflète les défis de l'exploitation des sites nordiques dépendant du carburant diesel. Un modèle de rentabilité, comparant les dépenses annuelles supplémentaires à l'exposition actuelle à la taxe sur le carbone, suggère que la tarification du carbone seule est insuffisante pour inciter à investir dans des technologies de capture du carbone énergivores telles que les procédés d'absorption aux amines. L'analyse de sensibilité, qui évalue la rentabilité en fonction des variations des variables clés, met en évidence l'impact significatif de la demande de chaleur pour la régénération du solvant. Ce principal facteur de coût contribue également de manière substantielle à l'empreinte carbone de 0,55 tonne émise par tonne capturée, déterminée par une évaluation du cycle de vie complémentaire. De plus, des options de valorisation du CO₂, telles que la carbonatation minérale, qui présente un potentiel théorique intéressant, sont abordées afin de donner une vue complète sur l'initiative de capture du CO₂ aux latitudes nordiques du Canada.

Depuis que l'assainissement des eaux usées est reconnu comme un des objectifs de développement durable des Nations Unies, le traitement et la gestion des eaux usées sont devenus plus importants que jamais. La modélisation et la digitalisation des stations de récupération des ressources de l'eau (StaRRE) jouent un rôle important depuis des décennies, cependant, le manque de données disponibles sur les affluents entrave le développement de la modélisation de StaRRE. Cette thèse vis e à faire progresser la modélisation des systèmes d'assainissement en général, et en particulier en ce qui concerne la génération dynamique des affluents. Dans cette étude, différents générateurs d'affluent (GA), qui peuvent fournir un profil d'affluent dynamique, ont été proposés, optimisés et discutés. Les GA développés ne se concentrent pas seulement sur le débit, les solides en suspension et la matière organique, mais également sur les substances nutritives telles que l'azote et le phosphore. En outre, cette étude vise à adapter les GA à différentes applications en fonction des différentes exigences de modélisation. Afin d'évaluer les performances des GA d'un point de vue général, une série de critères d'évaluation de la qualité du modèle est décrite. Premièrement, pour comprendre la dynamique des affluents, une procédure de caractérisation des affluents a été développée et testée pour une étude de cas à l'échelle pilote. Ensuite, pour générer différentes séries temporelles d'affluent, un premier GA a été développé. La méthodologie de modélisation est basée sur l'apprentissage automatique en raison de ses calculs rapides, de sa précision et de sa capacité à traiter les mégadonnées. De plus, diverses versions de ce GA ont été appliquées pour différents cas optimisées en fonction des disponibilités d'études et ont été des données (la fréquence et l'horizon temporel), des objectifs et des exigences de précision. Les résultats démontrent que : i) le modèle GA proposé peut être utilisé pour générer d'affluents dynamiques réalistes pour différents objectifs, et les séries temporelles résultantes incluent à la fois le débit et la concentration de polluants avec une bonne précision et distribution statistique; ii) les GA sont flexibles, ce qui permet de les améliorer selon différents objectifs d'optimisation; iii) les GA ont été développés en considérant l'équilibre entre les efforts de modélisation, la collecte de données requise et les performances du modèle. Basé sur les perspectives de modélisation des StaRRE, l'analyse des procédés et la modélisation prévisionnelle, les modèles de GA dynamiques peuvent fournir aux concepteurs et aux modélisateurs un profil d'affluent complet et réaliste, ce qui permet de surmonter les obstacles liés au manque de données d'affluent. Par conséquent, cette étude a démontré l'utilité des GA et a fait avancer la modélisation des StaRRE en focalisant sur l'application de méthodologies d'exploration de données et d'apprentissage automatique. Les GA peuvent donc être utilisés comme outil puissant pour la modélisation des StaRRE, avec des applications pour l'amélioration de la configuration de traitement, la conception de procédés, ainsi que la gestion et la prise de décision stratégique. Les GA peuvent ainsi contribuer au développement de jumeaux numériques pour les StaRRE, soit des système intelligent et automatisé de décision et de contrôle. / Since wastewater sanitation is acknowledged as one of the sustainable development goals of the United Nations, wastewater treatment and management have been more important then ever. Water Resource Recovery Facility (WRRF) modelling and digitalization have been playing an important role since decades, however, the lack of available influent data still hampers WRRF model development. This dissertation aims at advancing the field of wastewater systems modelling in general, and in particular with respect to the dynamic influent generation. In this study, different WRRF influent generators (IG), that can provide a dynamic influent flow and pollutant concentration profile, have been proposed, optimized and discussed. The developed IGs are not only focusing on flowrate, suspended solids, and organic matter, but also on nutrients such as nitrogen and phosphorus. The study further aimed at adapting the IGs to different case studies, so that future users feel comfortable to apply different IG versions according to different modelling requirements. In order to evaluate the IG performance from a general perspective, a series of criteria for evaluating the model quality were evaluated. Firstly, to understand the influent dynamics, a procedure of influent characterization has been developed and experimented at pilot scale. Then, to generate different realizations of the influent time series, the first IG was developed and a data-driven modelling approach chosen, because of its fast calculations, its precision and its capacity of handling big data. Furthermore, different realizations of IGs were applied to different case studies and were optimized for different data availabilities (frequency and time horizon), objectives, and modelling precision requirements. The overall results indicate that: i) the proposed IG model can be used to generate realistic dynamic influent time series for different case studies, including both flowrate and pollutant concentrations with good precision and statistical distribution; ii) the proposed IG is flexible and can be improved for different optimization objectives; iii) the IG model has been developed by considering the balance between modelling efforts, data collection requirements and model performance. Based on future perspectives of WRRF process modelling, process analysis, and forecasting, the dynamic IG model can provide designers and modellers with a complete and realistic influent profile and this overcomes the often-occurring barrier of shortage of influent data for modelling. Therefore, this study demonstrated the IGs' usefulness for advanced WRRF modelling focusing on the application of data mining and machine learning methodologies. It is expected to be widely used as a powerful tool for WRRF modelling, improving treatment configurations and process designs, management and strategic decision-making, such as when transforming a conventional WRRF to a digital twin that can be used as an intelligent and automated system.

Dans cette thèse nous proposons de développer un système d’imagerie ultrasonore innovante de micro- défauts basé sur l’utilisation conjointe de techniques d’acoustique non linéaire et du concept de "transducteur à cavité chaotique". Ce transducteur correspond à la combinaison d’une céramique piézoélectrique collée sur une cavité de forme chaotique et du principe de retournement temporel. La faisabilité et les performances de ce nouveau système sont explorées par des simulations numériques. Des paramètres optimaux d’utilisation pour une implémentation expérimentale sont proposés. Une grande partie des travaux menés dans le cadre de cette thèse se concentre sur le développement d’outils numériques permettant l’amélioration de telles techniques d’imagerie. Un schéma d’éléments finis de type Galerkin Discontinu (GD) est étendu à l’élastodynamique non linéaire. Un type de zone absorbante parfaitement adaptée, appelée "Nearly Perfectly Matched Layer" (NPML) a aussi été développé. Dans le cas de matériaux orthotropes, comme des problèmes de stabilité apparaissent, un mélange de NPML et de zone atténuante, dont on contrôle la proportion respective, est introduit afin de stabiliser les NPML. Une validation expérimentale du concept de "transducteur à cavité chaotique" pour la focalisation dans un milieu solide, réverbérant ou non, en utilisant une seule source est réalisée. Les méthodes de retournement temporel et de filtre inverse sont présentées et comparées. La démonstration expérimentale qu’un "transducteur à cavité chaotique" peut être utilisé conjointement avec les méthodes d’inversion d’impulsion afin de réaliser une image de non linéarités localisées est présentée / In this thesis we propose the development of an innovative micro-damage imaging system based on a combination of Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy techniques and “chaotic cavity transducer” concept. It consists of a combination of a PZT ceramic glued to a cavity of chaotic shape with the time reversal principle. The feasibility and capabilities of these new ideas is explored by numerical simulations, and optimal operational parameters for experimental implementation are suggested based on the modelling support. A large part of the research work conducted in this thesis is concentrated on the development of numerical simulation tools to help the improvement of such nonlinear imaging methods. A nodal Discontinuous Galerkin Finite Element Method (DG-FEM) scheme is extended to nonlinear elasto-dynamic including source terms. A Perfectly Matched Layer absorbing boundary condition well adapted to the DG-FEM scheme, called Nearly Perfectly Matched Layer (NPML), is also developed. In the case of orthotropic material as stability problems appear, a mixture of NPML and sponge layer, with a controllable ratio of these two kinds of absorbing layers, is introduced. The experimental validation of “chaotic cavity transducer” to focalize in reverberant and non-reverberant solid media with only one source is made. Classical time reversal, inverse filter and 1 Bit time reversal process are discussed and compared. The experimental demonstration of the use of a “chaotic cavity transducer”, in combination with the pulse inversion and 1-bit methods, to obtain an image of localized nonlinearity is made. This opens the possibility for high resolution imaging of nonlinear defects