Les forêts boréales nordiques sont peu habitées et le réseau de transport dans ces régions est peu étendu, ce qui rend difficile l'accès en forêt pour sonder l'état de la ressource forestière. Ces milieux nordiques représentent néanmoins un très grand potentiel au niveau des ressources et de leur biodiversité. Leur homogénéité en terme de composition d'essences d'arbres favorisent l'utilisation des outils de télédétection pour leur cartographie ou monitoring sur de grands territoires. Le présent projet de recherche vise d'abord à développer une méthode de cartographie des attributs forestiers à échelle locale à partir d'images à très haute résolution spatiale (QuickBird ou WorldView) et de photographies aériennes acquises à une résolution spatiale de 30 cm. Une carte matricielle d'attributs forestiers (hauteur de peuplement, densité, surface terrière et volume marchand) à échelle locale est calculée à partir d'images à très haute résolution spatiale et basée sur une méthode de fraction d'ombre. Ensuite, la méthode de fraction d'ombre est étendue pour s'appliquer à des photographies aériennes dans le but de calculer des cartes d'attributs forestiers. Ces cartes locales d'attributs forestiers servent à enrichir la base de données des placettes d'inventaire. Enfin ces données locales sont spatialement généralisées à l'aide des méthodes de kNN (k Nearest Neighbor) et KMSN (k Most Similar Neighbors) pour cartographier les attributs forestiers à une échelle régionale. Les résultats obtenus de la cartographie locale et régionale démontrent le fort potentiel de l'approche développée avec des coefficients de régressions de 36 à 92% pour le modèle (local) de fraction d'ombre ainsi que des erreurs quadratiques moyennes de 18 à 58% pour la carte régionale d'attributs forestiers. Le couplage de ces méthodes permet donc de cartographier de grandes superficies du paysage forestier québécois avec très peu de ressources financière, humaine et technique.

Dans le cadre de cette maîtrise, le défi est de trier des images aériennes en fonction de la présence ou de l'absence de certaines cibles (avions). Pour cela, nous allons rechercher au préalable les images contenant des pistes d'aéroport comme objets d'intérêt, car les pistes d'aéroport sont des structures de grande résolution spatiale dans les images aériennes et, par conséquent, elles sont plus faciles à trouver. C'est ce qu'on appelle la méthode de reconnaissance guidée par contexte. Afin d'extraire l'objet d'intérêt, nous allons utiliser une transformation issue de la famille des ondelettes : la transformation en beamlets. C'est une transformation multiéchelle basée sur la détection de lignes à différentes échelles. Cet algorithme consiste à extraire des lignes dans une image tout en récupérant l'information sur leur longueur, leur position et leur orientation. Nous allons présenter une approche basée sur l'utilisation d'un graphe à beamlets qui permet de stocker et d'organiser les lignes extraites à chaque échelle. L'utilisation de la relation entre les échelles rend possible l'extraction de l'objet d'intérêt contenu dans l'image. Le principal avantage de cette méthode réside dans l'utilisation de l'approche multiéchelle pour extraire l'objet d'intérêt et cela, sans segmentation de l'image.

Les travaux effectués dans le cadre de ce doctorat se sont intéressés au comportement géomorphologique des littoraux Sud bretons, situés entre la pointe du Talut (Lorient) et l'estuaire de la Vilaine (Penestin). Principalement constitués de côtes basses, composées de falaises altérées ou de systèmes dunes-plages, ces littoraux sont sensibles aux processus d'érosion favorisant le recul du trait de côte. De plus, les pressions anthropiques exercées sur la frange littorale augmentent fortement depuis les années 50 et favorisent une artificialisation croissante des espaces côtiers. Dans ce contexte, ces travaux ont cherché à appréhender l'incidence de la complexité des relations " nature " - " société " dans le fonctionnement géomorphologique de ces littoraux, en s'intéressant plus particulièrement à l'occurrence des processus érosifs. L'analyse est fondée sur une approche multiscalaire et multifactorielle, basée sur trois années de travail terrain, ainsi que sur une analyse spatiale et statistique des variations du trait de côte, sur différents pas de temps. Sur le long terme (échelle de temps pluri-décennale), l'analyse a consisté à mettre en relation les variations du trait de côte mesurées à partir de photographies aériennes avec une base de données SIG décrivant les facteurs contrôlant l'évolution du trait de côte. De cette manière, les relations de dépendances spatiales et statistiques entre les mouvements du trait de côte et ces facteurs ont pu être établies afin de hiérarchiser leurs rôles respectifs. L'analyse a été effectuée sur plusieurs pas de temps en fonction de la disponibilité des clichés aériens. Elle s'est intéressée à cinq systèmes côtiers : le Massif Dunaire Gâvres-Penthièvre, la presqu'île rocheuse de Quiberon, la baie de Quiberon, le Golfe du Morbihan et les plages Sud Est de la presqu'île de Rhuys. Sur le court terme (échelle de temps biannuelle), l'analyse a cherché à caractériser le comportement morphodynamique de 25 plages situées au sein du Massif Dunaire Gâvres-Penthièvre, de la baie de Quiberon et de la Presqu'île de Rhuys, à partir de données granulométriques, de données topographiques et de données modélisées de la houle au large et à la côte. Les résultats obtenus ont été comparés de manière à établir une typologie des comportements morphodynamiques et géomorphologiques. La combinaison des résultats obtenus a permis de proposer des modèles conceptuels du fonctionnement géomorphologique de ces systèmes côtiers et d'analyser la complexité des relations entre " contraintes naturelles " et " contraintes anthropiques ". A l'échelle des systèmes côtiers, les variations du trait de côte, sur les longs et moyens termes, sont principalement expliqués par des contraintes morphologiques et hydrodynamiques. Sur certains pas de temps, les mesures de protections des dunes bordières favorisent la progradation du front dunaire. A une échelle plus fine, le recul du trait de côte est contrôlé par des processus d'érosion accélérée ou par des processus d'érosion anthropique. L'analyse de ces interactions a permis de proposer une typologie des formes de vulnérabilité affectant les côtes de Bretagne Sud, intégrant l'importance relative du contrôle de l'élément anthropique dans l'occurrence et la localisation des processus érosifs.

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. / According to the Water Framework Directive (WFD), the good ecological status of all aquatic environments should be achieved by 2015. This status is evaluated largely using biological parameters, which are controlled by the physico-chemical and hydromorphological conditions of water bodies. To achieve the objectives of the WFD, assessing the physical condition of the hydrographic network appears to be a prerequisite, yet this issue still requires research of a fundamental nature. This stage in the basin of the Rhône raises a number of scientific issues which it is necessary to answer before considering practical application. In fact, knowledge of geomorphology and hydrology is now sufficient at a local scale and we can envisage applying this information at a regional scale. However, the change of scale results in important methodological constraints linked in particular to the great heterogeneity of environments.This thesis has two objectives. The first one is to implement geomatic tools to obtain an overall and homogeneous characterisation of the physical network. We propose to develop a methodology to extract information. Second, these tools and methodology will be tested and applied to the Rhône River system to evaluate their effectiveness and to provide reliable evidence for the characterization of large-scale physical conditions.

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.

Dans l'optique d'une meilleure compréhension du fonctionnement des flèches de galets en Bretagne, la morphodynamique de ces formes d'accumulation a été étudiée à différentes échelles spatiales et temporelles. <br /><br />Sur le long terme, l'évolution des flèches au cours de l'Holocène a été reconstituée à partir d'une analyse stratigraphique des dépôts préservés au sein de trois marais maritimes situés en rade de Brest. En parallèle, les variations holocènes du niveau marin ont été reconstituées afin d'appréhender le rôle des mouvements eustatique dans l'évolution à long terme des flèches de galets. Quatre grandes phases dans les courbes des variations eustatiques peuvent toutefois être identifiées. Ainsi, un stationnement relatif du niveau marin à environ 5 m sous son niveau actuel est enregistré entre 5 500 et 4 800 BP. Cette phase de ralentissement important de la transgression holocène aurait favorisé la mise en place de tourbières au niveau de la ligne de rivage actuelle à la fin de l'Atlantique et au début du Subboréal. Un mouvement transgressif important semble s'opérer entre 4 800 et 3 000 BP, amenant la mer a un niveau proche, quoique légèrement inférieur à l'actuel à la fin du Subboréal. En rade de Brest, cette phase de remontée relativement rapide du niveau marin a vraisemblablement entraîné l'inondation des tourbières littorales ou dulçaquicoles par la mer et leur remplacement par des marais maritimes protégés de l'agitation des vagues par la présence de cordons littoraux. Ces cordons auraient progressivement reculé jusqu'à une position assez voisine de l'actuelle vers 3 000 BP. Ensuite, une petite régression marine se serait traduite par une baisse du niveau marin relatif de 2 à 3 m entre 3 000 et 2 700 BP, entraînant l'abandon temporaire des systèmes littoraux (marais maritimes/cordons littoraux) par la mer. Dans le nord du Finistère, cette régression aurait favorisé l'exondation de vastes surfaces sableuses sur lesquelles la déflation éolienne aurait favorisé la construction des grands massifs dunaires de la région (Guilcher et Hallégouët, 1991). Il convient toutefois de préciser que cet épisode régressif datant de la fin de l'âge du Bronze pose question dans la mesure où il n'est enregistré par aucune courbe construite sur les différentes façades maritimes françaises (Lambeck, 1997, Vella et Provansal, 2000), ni même sur les côtes de Belgique (Denys et Beateman, 1995) ou du sud de l'Angleterre (Long et al., 1999). Cette baisse du niveau marin, ne reposant que sur deux points, pourrait simplement être attribuée à un manque de précision des données (mauvaises datations, erreur de positionnement altitudinal). De toute évidence, il apparaît nécessaire de multiplier les études de cas afin de proposer une courbe beaucoup plus fiable des variations eustatiques holocènes dans le nord-ouest de la Bretagne. A partir de 2 700 BP, le mouvement transgressif reprend à un rythme décroissant jusqu'à nos jours. La mer réinvestit peu à peu les milieux littoraux et édifie, en rade de Brest, les principaux cordons et flèches de galets actuels, qui apparaissent comme de véritables héritages morpho-sédimentaires.<br /><br />Sur le moyen terme, la mobilité des flèches de galets de Bretagne a été retracée à partir d'un traitement numérique de cartes anciennes et de photographies aériennes. Une tendance au recul des flèches se dessine à l'échelle régionale au cours des trois derniers siècles. Près de 80% des flèches étudiées montrent des signes de cannibalisation, de recul relativement rapide par rollover, d'ouverture de brèches et de démantèlement. Ces évolutions traduisent un contexte d'érosion liée à une sous-alimentation sédimentaire résultant d'apports insuffisants en matériaux grossiers provenant du recul des falaises meubles quaternaires. Les flèches de galets constituent donc actuellement des héritages en cours de dilapidation. Par ailleurs, l'analyse des forçages météo-marins sur la période récente fait apparaître une différence de fonctionnement morphodynamique opposant les flèches de type SAB (swash-aligned barriers) orientées perpendiculairement aux houles incidentes et dont l'évolution récente est fortement contrôlée par les épisodes de submersion marine, et les flèches de type DAB (drift-aligned barrier) alignées dans le sens des vagues incidentes, peu influencées par les événements météo-marins. <br /><br />Sur le court terme, la mobilité des flèches de galets a été retracée à partir d'un suivi topo-morphologique réalisé entre 2002 et 2008, couplé à une analyse des conditions météo-marines. La mobilité des flèches présente un caractère spasmodique, marquée par des phases de stabilité permettant la consolidation des cordons et de brusques épisodes érosifs liés à l'intervention d'épisodes de submersion marine très morphogènes. Les méthodes d'analyse prévisionnelle utilisées (méthode historique, cartographie de la submersion, modèle de Sallenger (2000)) permettent de prévoir une poursuite du recul de ces édifices sédimentaires et, par endroits, l'exagération des phénomènes d'érosion. Dans ce contexte, se pose la question d'une éventuelle gestion de ces formes d'accumulation puisque ces flèches participent à la protection de marais maritimes à forte valeur écologique. En outre, ces flèches constituent des objets géomorphologiques à forte valeur patrimoniale, comme en témoigne le classement récent du Sillon de Talbert en Espace Remarquable de Bretagne.