Les technologies nomades (smartphones, tablettes, . . . ) étant actuellement très répandues,nous avons souhaité, dans le cadre de cette thèse, les utiliser comme vecteur pour proposer au grand public des outils de spatialisation sonore. La taille et le nombre de transducteurs utilisés pour la captation et la restitution sonore spatialisée sont à ce jour la limitation principale pour une utilisation nomade. Dans une première étape, la captation d’un opéra pour une restitution sur des tablettes tactiles nous a permis d’évaluer les technologies audio 3D disponibles aujourd’hui. Les résultats de cette évaluation ont révélé que l’utilisation des quatre capteurs du microphone Soundfield donne de bons résultats à condition d’effectuer un décodage binaural adapté pour une restitution sur casque. Selon une approche inspirée des méthodes de localisation de source et le concept de format « objet », un prototype de prise de son 3D léger et compact a été développé. Le dispositif microphonique proposé se compose de trois capsules microphoniques cardioïdes. A partir des signaux microphoniques, un algorithme de post-traitement spatial est capable, d’une part, de déterminer la direction des sources et, d’autre part, d’extraire un signal sonore représentatif de la scène spatiale. Ces deux informations permettent ainsi de caractérisercomplètement la scène sonore 3D en fournissant un encodage spatial offrant le double avantage d’une compression de l’information audio et d’une flexibilité pour le choix du système de reproduction. En effet, la scène sonore ainsi encodée peut être restituée en utilisant un décodage adapté sur n’importe quel type de dispositif.Plusieurs méthodes de localisation et différentes configurations microphoniques (géométrie et directivité) ont été étudiées.Dans une seconde étape, l’algorithme d’extraction de l’information spatiale a été modifié pour prendre en compte les caractéristiques réelles in situ des microphones.Des méthodes pour compléter la chaîne acoustique sont proposées permettant la restitution binaurale ainsi que sur tout autre dispositif de restitution. Elles proposent l’utilisation de capteurs de localisation présents sur les terminaux mobiles afin d’exploiter les capacités qu’ils offrent aujourd’hui. / Mobile technologies (such as smartphones and tablets) are now common devices of the consumer market. In this PhD we want to use those technologies as the way to introduce tools of sound spatialization into the mass market. Today the size and the number of traducers used to pick-up and to render a spatial sound scene are the main factors which limit the portability of those devices. As a first step, a listening test, based on a spatial audio recording of an opera, let us to evaluate the 3D audio technologies available today for headphone rendering. The results of this test show that, using the appropriate binaural decoding, it is possible to achieve a good binaural rendering using only the four sensors of the Soundfield microphone.Then, the steps of the development of a 3D sound pick-up system are described. Several configurations are evaluated and compared. The device, composed of 3 cardioid microphones, was developed following an approach inspired by the sound source localization and by the concept of the "object format encoding". Using the microphone signals and an adapted post-processing it is possible to determine the directions of the sources and to extract a sound signal which is representative of the sound scene. In this way, it is possible to completely describe the sound scene and to compress the audio information.This method offer the advantage of being cross platform compatible. In fact, the sound scene encoded with this method can be rendered over any reproduction system.A second method to extract the spatial information is proposed. It uses the real in situ characteristics of the microphone array to perform the sound scene analysis.Some propositions are made to complement the 3D audio chain allowing to render the result of the sound scene encoding over a binaural system or any king of speaker array using all capabilities of the mobile devices.

La gestion et la protection des ressources en eau nécessitent une bonne connaissance des processus hydrologiques à l'échelle du bassin versant. Le problème se pose en particulier aux Antilles où l'activité agricole est à l'origine de pollutions chroniques des ressources en eau et des sols.<br />L'objectif de cette thèse est de caractériser le fonctionnement hydrologique d'un petit bassin versant volcanique en climat tropical, dans un contexte cultivé principalement en banane. Le site d'étude est le bassin de Féfé (17,8 ha), sur l'île de la Basse-Terre en Guadeloupe, qui a été instrumenté entre 2003 et 2006. Deux approches complémentaires ont été utilisées.<br />Premièrement, l'approche expérimentale combinant géologie, hydrologie, hydrogéologie et traçage (pesticide) a permis de caractériser la structure, le bilan et les processus hydrologiques d'un petit bassin versant. Un schéma de fonctionnement global a été établi avec comme caractéristiques principales des flux hydriques élevés (pluie annuelle > 4 000 mm), une importante recharge des nappes (60 % de la pluie efficace annuelle), et une prédominance du ruissellement hortonien. Un modèle global à réservoirs basé sur ce schéma conceptuel a permis de reproduire correctement les flux de surface et souterrains. Ces études nous ont permis d'identifier les principaux mécanismes de contamination des sols et des eaux de surface et de nappes par un nématicide utilisé en bananeraies (le cadusafos).<br />Deuxièmement, l'approche de modélisation à l'aide du modèle distribué MHYDAS, a permis de rendre compte de l'incidence de l'occupation du sol et du réseau de fossés sur la genèse des crues. Cette approche intègre les spécificités du milieu cultivé tropical que sont la redistribution de la pluie par la plante (stemflow du bananier) et les échanges nappe-fossé. L'application du modèle aux échelles de la parcelle, du sous-bassin et du bassin versant, a permis de mieux caractériser les variabilités spatiale et temporelle des processus hydrologiques.<br />Ces deux approches constituent une voie pertinente pour évaluer l'impact environnemental des épandages agricoles, caractériser les changements d'échelle, et tester l'impact de l'occupation du sol.

Ce travail de thèse s'intéresse à la conférence audio en Voix sur IP et plus précisément à son enrichissement au travers de l'amélioration de la qualité (bande élargie et traitement d'amélioration) et de la spatialisation sonore. Cette évolution de la conférence audio sera examinée à la lumière des architectures centralisée et distribuée de la conférence sur IP standard. L'objectif est d'étudier des solutions en termes d'architecture intégrant la spatialisation et des extensions pour gérer et contrôler cette spatialisation. Il conviendra aussi d'effectuer les tests montrant les qualités audio et de spatialisation résultantes. Notre première contribution a été de proposer des architectures permettant d'allier la conférence audio en voix sur IP, les méthodes de spatialisation retenues, les terminaux ou pont de conférence ainsi que les traitements d'améliorations connus (annulation d'écho ou de bruit, etc.). Nous avons montré qu'il semblait difficile par exemple d'utiliser conjointement la spatialisation et la commutation de flux. Par contre la solution utilisant un pont mixeur ne présentait pas d'inconvénient pour inclure la spatialisation tout en conservant l'ensemble des traitements de qualité. Par cette configuration, nous garantissons en plus l'interopérabilité avec les réseaux voix existants. Les solutions distribuées sont tout autant réalisables dans la théorie mais pâtissent actuellement des limites des terminaux. Pour une interopérabilité avec les autres réseaux voix, il est en plus nécessaire d'avoir une entité de mixage pour créer un contenu monophonique. Par la suite, nous avons souligné les avantages et les inconvénients de l'utilisation de pont de conférence de type mixeur et de type répliquant pour proposer une solution de pont mixte. Cette solution fonctionne tantôt en mode répliquant, tantôt en mode mixeur suivant les capacités des terminaux. Par ailleurs, nous avons validé une méthode de réduction de la bande passante d'un pont répliquant vers un terminal, basée sur le masquage auditif. La seconde contribution de nos travaux consiste en de nouvelles solutions protocolaires adaptées à la gestion et au contrôle de la spatialisation. Nous avons donc défini les extensions nécessaires à la gestion et au transport du son spatialisé. Nous avons tout d'abord défini les spécifications permettant de commander un positionnement de locuteurs dans une conférence audio spatialisée. Nous avons cherché à présenter toutes les solutions possibles pour les gestions automatique ou manuelle. Dans le cas de la spatialisation sur un pont de conférence, nous avons ainsi souligné le fait que cette gestion ne pouvait se faire par l'intermédiaire du protocole SIP, car ce n'est pas le rôle de ce dernier de transporter dans ses messages des informations sur les contenus ou des commandes de spatialisation. Nous avons proposé une solution basée sur ce qui se fait dans les conférences audio standard : une solution de web-pilotage certes propriétaire à chaque fournisseur de services mais en cohérence avec la gestion des protocoles de Voix sur IP. Pour la conférence avec un pont mixeur, nous avons établi les paramètres du protocole de signalisation SIP nécessaires au transport de flux asymétriques tout en garantissant une interopérabilité avec les terminaux existants. La nécessité de transporter ces flux asymétriques est due à notre hypothèse de départ concernant l'équipement des terminaux : prise de son monophonique et restitution sur casque ou deux haut-parleurs. Notre troisième contribution s'exprime au travers d'une campagne de tests pour valider nos solutions en termes de qualité audio et de qualité de spatialisation. Ces tests nous ont amené à définir des nouveaux protocoles adaptés à ces architectures audio spatialisées. Nous justifions dans un premier temps nos choix de codeurs et dans un second temps nos choix de tests. Nous avons montré dans un premier temps que les codeurs n'étaient pas perçus de la même façon suivant que l'on écoute en écoute monaurale ou en écoute diotique. Il ressort de ces tests que les codeurs G.711 (PCM) et G.722 (ADPCM) sont les plus adaptés à la conférence audio centralisée avec une qualité jugée nettement supérieure aux codeurs CELP. Ces deux codeurs sont de plus de faible complexité, robustes au transcodage, à la perte de trames, au transport de contenu binaural et au transport de contenus multi-locuteur. Quant aux codeurs CELP, ils sont à utiliser uniquement lorsque les contraintes de débit sont fortes. Concernant la conférence audio distribuée wideband, les codeurs AMR-WB à 23.85 kbits/s, G.729.1 à 32 kbits/s et G.722 à 64 kbits/s semblent les plus adaptés quelle que soit la perte de trames. Ils ont une qualité jugée équivalente. En narrowband, les codeurs G.711, AMR à 12.2 kbits/s et G.729.1 à 12 kbits/s obtiennent les meilleures notes de qualité, quelle que soit la perte de trames. Au final, dans tous les cas distribués, le choix du codeur dépendra des contraintes de l'application suivant un compromis complexité/débit.

L'analyse de sensibilité globale basée sur la variance permet de hiérarchiser les sources d'incertitude présentes dans un modèle numérique et d'identifier celles qui contribuent le plus à la variabilité de la sortie du modèle. Ce type d'analyse peine à se développer dans les sciences de la Terre et de l'Environnement, en partie à cause de la dimension spatiale de nombreux modèles numériques, dont les variables d'entrée et/ou de sortie peuvent être des données distribuées dans l'espace. Le travail de thèse réalisé a pour ambition de montrer comment l'analyse de sensibilité globale peut être adaptée pour tenir compte des spécificités de ces modèles numériques spatialisés, notamment la dépendance spatiale dans les données d'entrée et les questions liées au changement d'échelle spatiale. Ce travail s'appuie sur une étude de cas approfondie du code NOE, qui est un modèle numérique spatialisé d'analyse coût-bénéfice de projets de prévention du risque d'inondation. On s'intéresse dans un premier temps à l'estimation d'indices de sensibilité associés à des variables d'entrée spatialisées. L'approche retenue du " map labelling " permet de rendre compte de l'auto-corrélation spatiale de ces variables et d'étudier son impact sur la sortie du modèle. On explore ensuite le lien entre la notion d'" échelle " et l'analyse de sensibilité de modèles spatialisés. On propose de définir les indices de sensibilité " zonaux " et " ponctuels " pour mettre en évidence l'impact du support spatial de la sortie d'un modèle sur la hiérarchisation des sources d'incertitude. On établit ensuite, sous certaines conditions, des propriétés formelles de ces indices de sensibilité. Ces résultats montrent notamment que l'indice de sensibilité zonal d'une variable d'entrée spatialisée diminue à mesure que s'agrandit le support spatial sur lequel est agrégée la sortie du modèle. L'application au modèle NOE des méthodologies développées se révèle riche en enseignements pour une meilleure prise en compte des incertitudes dans les modèles d'analyse coût-bénéfice des projets de prévention du risque d'inondation.

La gestion agroécologique durable des paysages agricoles constitue un très fort enjeu social, écologique et économique. Favoriser les différents services écosystémiques que fournissent ces systèmes complexes, caractérisés par une forte variabilité spatio-temporelle liée aux activités anthropiques, est désormais crucial. Le travail développé dans cette thèse s’est focalisé sur les services de régulation des populations de ravageurs, en développant des modèles spatialisés destinés à identifier les interactions entre paysage et populations dans l’optique d’une gestion intégrée du paysage agricole. L’approche conceptuelle utilisée s’est appuyée sur une réflexion sur les choix de niveaux d’organisation et d’échelles spatio-temporelles pertinentes qui a conduit au développement de deux modèles imbriqués : un simulateur de paysages agricoles (ATLAS) reproduisant la variabilité spatio-temporelle des habitats et un automate cellulaire décrivant les dynamiques pluriannuelles d’un puceron des céréales : Rhopalosiphum padi. Une analyse statistique des résultats a permis d’identifier l’effet des différents paramètres du paysage (composition et climat) sur les densités de pucerons à différentes échelles spatiales au cours des saisons. Ont également été évalués les effets potentiels de différents scénarios de gestion plausibles au sein du paysage agricole étudié. Parmi nos résultats, nous identifions que le remplacement du maïs par le sorgho dans le sud-ouest de la France pourrait conduire à une augmentation des densités de R.padi au sein du paysage au printemps, période particulièrement sensible aux infestations. Nous replaçons ce travail dans le cadre plus large de la favorisation des services écosystémiques et apportons des premiers éléments de réflexion pour une gestion durable du paysage agricole; / Sustainable management of agricultural landscapes is a strong social, ecological and economic challenge. Favouring the different ecosystem services provided by these complex systems, characterized by a strong spatio-temporal variability linked to human activity, is by now crucial. The work developed in this thesis has focused on pest population regulation services, by developing spatialized models in order to identify the interactions between the landscape and populations in the context of an integrated management of the agricultural landscape. The conceptual approach we used is based on careful selection of the levels of organization and spatio-temporal scales which lead to the development of two embedded models: an agricultural landscape simulator (ATLAS) reproducing the spatial-temporal variability of habitats and a cellular automaton describing thepluriannual dynamics of a cereal aphid: Rhopalosiphum padi. A statistical analysis of the results highlighted the effects of different landscape parameters (composition and climate) on aphid densities at different spatial scales throughout the seasons. The potential effects of plausible management scenarios were also evaluated. Amongst our results, we identify the replacement of corn by sorghum in the south-western part of France to potentially lead to higher aphid densities within the landscape in spring, which is a season specifically sensible to infestations. We replace this work in the larger context of favouring ecosystem services and propose new ideas for a sustainable management of agricultural landscapes;

En France, les phénomènes de périurbanisation imposent une réflexion sur les conditions d'un développement urbain durable. En zone languedocienne, dans un contexte de forte attractivité démographique, l'urbanisation rapide et mal maîtrisée se fait aux dépens des terres agricoles les plus productives de la région, sur la plaine littorale. L'évolution des demandes sociales et les enjeux autour de la sécurité alimentaire mondiale interrogent sur la façon dont les politiques de planification périurbaine intègrent le foncier agricole. Pour objectiver les débats et appuyer les décisions, les instances agricoles expriment des besoins urgents en indicateurs spatialisés. L'objectif de cette thèse est de proposer une démarche de co-construction d'un système d'indicateurs pour suivre les processus d'artificialisation des terres. Modélisation systémique et concertation itérative ont été retenues comme les approches adaptées pour guider le processus de constitution et de sélection des indicateurs. Cette recherche revisite le modèle DPSIR en l'adaptant au concept de système territorial et propose d'organiser la participation des acteurs pour garantir une légitimité d'utilisation des indicateurs. L'application de la méthode, inscrite dans des impératifs d'opérationnalité, porte sur la production et la mise à disposition en ligne d'un ensemble organisé de 141 indicateurs spatialisés liant l'évolution du capital foncier à celle de la tache artificialisée languedocienne.

Ce travail se place en contexte de télécommunications, et concerne plus particulièrement la transmission de signaux audio multicanaux. Quatre expériences psychoacoustiques ont été menées de façon à étudier la résolution spatiale du système auditif - également appelée flou de localisation - en présence de sons distracteurs. Il en résulte que le flou de localisation augmente quand ces distracteurs sont présents, mettant en évidence ce que nous appellerons le phénomène de "floutage spatial" auditif. Ces expériences estiment l'effet de plusieurs variables sur le floutage spatial : la fréquence de la source sonore considérée ainsi que celles des sources distractrices, leur niveau sonore, leur position spatiale, et le nombre de sources distractrices. Exceptée la position des sources distractrices, toutes ces variables ont montré un effet significatif sur le floutage spatial. Cette thèse aborde également la modélisation de ce phénomène, de sorte que la résolution spatiale auditive puisse être prédite en fonction des caractéristiques de la scène sonore (nombre de sources présentes, leur fréquence, et leur niveau). Enfin, deux schémas de codage audio multicanaux exploitant ce modèle à des fins de réduction de l'information à transmettre sont proposés : l'un basé sur une représentation paramétrique (downmix + paramètres spatiaux) du signal multicanal, et l'autre sur la représentation Higher-Order Ambisonics (HOA). Ces schémas sont tous deux basés sur l'idée originale d'ajuster dynamiquement la précision de la représentation spatiale du signal multicanal de façon à maintenir les distorsions spatiales résultantes dans le flou de localisation, afin que celles-ci restent indétectables.

Dicorynia guianensis (Angélique) est un grand arbre de la forêt tropicale humide du plateau des Guyanes et la première espèce exploitée pour son bois en Guyane. La gestion durable de cette ressource exige de pouvoir prédire à long terme le renouvellement du stock exploitable et pour cela, de mieux cerner les processus écologiques qui déterminent la dynamique de sa régénération. Le travail présenté est la synthèse d'études menées sur l'écologie de la graine et la démographie de la régénération de D. guianensis en forêt naturelle et en forêt exploitée sur le site de Paracou, en Guyane. Les connaissances acquises, à l'échelle de la population, sur la régénération de l'espèce ont permis de calibrer un modèle de recrutement à partir de la graine intégrant la variabilité des processus d'installation, de croissance et de mortalité. Ce modèle constitue le point de départ d'un simulateur de la dynamique des populations naturelles de D. guianensis sélectivement exploitées en Guyane.

Le déclin de la biodiversité lié à l'augmentation des pressions sur les ressources naturelles, fait l'objet d'un large consensus. Cette situation souligne un besoin urgent de développer des outils de diagnostic et de suivi de l'état de la biodiversité qui soient spatialisés, rapides à mettre en œuvre, peu coûteux et qui permettent de réaliser des expertises à l'échelle des territoires. Une des hypothèses centrales en écologie est qu'il existe des relations positives entre l'hétérogénéité spatiale mesurée dans la mosaïque paysagère et la richesse en espèces qui peut y cohabiter à différentes échelles. Dans ce travail, nous nous appuyons sur cette hypothèse pour développer un Indice de Biodiversité Spécifique Potentielle afin de réaliser un diagnostic de l'état de la biodiversité dans la mosaïque paysagère intra-forestière à différentes échelles, en prenant l'exemple du massif du Vercors. Cet indice s'appuie sur des indicateurs et des critères capables de refléter le niveau de biodiversité potentiellement présente dans une zone géographique donnée, et permet d'approfondir les connaissances sur les relations entre la structure des peuplements, les caractéristiques de la mosaïque forestière et la richesse ou la répartition géographique des espèces. Les étapes clés de la méthodologie et de son évaluation sont valorisées sous forme d'articles. La représentation spatiale de la biodiversité potentielle à différentes échelles permet d'envisager de nombreuses applications dans les domaines de la conservation et de la gestion forestière multifonctionnelle.

Le déclin de la biodiversité lié à l'augmentation des pressions sur les ressources naturelles, fait l'objet d'un large consensus. Cette situation souligne un besoin urgent de développer des outils de diagnostic et de suivi de l'état de la biodiversité qui soient spatialisés, rapides à mettre en œuvre, peu coûteux et qui permettent de réaliser des expertises à l'échelle des territoires. Une des hypothèses centrales en écologie est qu'il existe des relations positives entre l'hétérogénéité spatiale mesurée dans la mosaïque paysagère et la richesse en espèces qui peut y cohabiter à différentes échelles. Dans ce travail, nous nous appuyons sur cette hypothèse pour développer un Indice de Biodiversité Spécifique Potentielle afin de réaliser un diagnostic de l'état de la biodiversité dans la mosaïque paysagère intra-forestière à différentes échelles, en prenant l'exemple du massif du Vercors. Cet indice s'appuie sur des indicateurs et des critères capables de refléter le niveau de biodiversité potentiellement présente dans une zone géographique donnée, et permet d'approfondir les connaissances sur les relations entre la structure des peuplements, les caractéristiques de la mosaïque forestière et la richesse ou la répartition géographique des espèces. Les étapes clés de la méthodologie et de son évaluation sont valorisées sous forme d'articles. La représentation spatiale de la biodiversité potentielle à différentes échelles permet d'envisager de nombreuses applications dans les domaines de la conservation et de la gestion forestière multifonctionnelle. / There is a general consensus that as pressures on natural resources increase, biodiversity is being lost, and the rate of loss is not sustainable. Within the present situation is become a critical need to develop methods and tools for biodiversity monitoring and conservation. In particular, we need spatially-explicit tools and rapid assessment methods that are relatively easy to implement at different scales and at a relatively low cost. One of the basic assumptions in ecology is that there are positive relationships at different spatial scales between landscape heterogeneity and species richness in a given landscape mosaic. In this thesis, we focus on this assumption in order to build a Potential Species Biodiversity Index. Our aim was to assess potential biodiversity within a forest landscape mosaic, considering the Vercors' mountain range as a case study. The index encompasses indirect biodiversity indicators and criteria as a surrogate to biodiversity potential present for a given area. This approach allows a better understanding of the relationships between forests stand structure, forest landscape characteristics and species richness or geographical distribution. The main steps of the method and its evaluation are presented in scientific papers. The analysis of geographical distribution of the index at different spatial scales provides practical applications for conservation planning and multifunctional forest management related fields.