Cette thèse présente l'étude de l'utilisation du signal XM comme source d'opportunité d'un système radar de détection passive cohérente. Par la réception simultanée d'un écho radar et du signal direct, une mesure de la corrélation est possible afin d'extraire de la détection les paramètres de la cible. Tout d'abord, une étude de la résolution qu'offre le signal employé et un bilan de puissance sont réalisés desquels deux principaux problèmes sont identifiés : l'effet hautement interféreur du signal direct sur un écho potentiel et la faiblesse de la puissance de cet écho provenant de la réflexion du signal sur une cible caractéristique. La méthode des sous-espaces, en utilisant une antenne-réseau à la réception, est proposée pour supprimer le signal direct par la projection dans son sous-espace orthogonal. Pour pallier le problème de la faiblesse de la puissance de l'écho, un gain directif est aussi proposé par l'utilisation d'un réseau à chevauchement d'éléments permettant d'obtenir ce gain tout en gardant une résolution nécessaire à la méthode des sous-espaces. Le choix du nombre de sous-réseaux employé est ensuite optimisé pour un gain maximal tout en évitant la présence de points nuls pour certaines valeurs de sous-réseaux engendrant la présence du signal direct malgré l'opération visant sa suppression. L'impact de l'estimation de la soustraction de la matrice de covariance du bruit est aussi étudié. Le système de détection intégré est ensuite présenté pour la détection de la cible caractéristique afin d:en vérifier l'efficacité.

La planification devient complexe quand il s’agit de gérer des situations incertaines. Prédire de façon précise est une tâche fastidieuse pour les planificateurs humains. L’approche Simulation-Based Planning consiste à associer la planification à la simulation. Chaque plan généré est simulé afin d’être testé et évalué. Le plan le plus approprié est alors retenu. Cependant, le problème est encore plus complexe lorsque viennent s’ajouter des contraintes spatiales. Par exemple, lors d’un feu de forêt, des bulldozers doivent construire une ligne d’arrêt pour arrêter la propagation des feux. Ils doivent alors tenir compte non seulement de l’avancée des feux mais aussi des caractéristiques du terrain afin de pouvoir avancer plus facilement. Nous proposons une approche de géosimulation basée sur les agents et qui a pour but d’assister la planification dans un espace réel, à large échelle géographique et surtout à forte composante spatiale. Un feu de forêt est un problème typique nécessitant une planification dans un monde réel incertain et soumis à de fortes contraintes spatiales. Nous illustrons donc notre approche (nommée ENCASMA) sur le problème des feux de forêts. L’approche consiste à établir un parallélisme entre l’Environnement Réel ER (p.ex. une forêt incendiée) et un Environnement de Simulation ES (p.ex. une reproduction virtuelle de la forêt incendiée). Pour garantir un niveau acceptable de réalisme, les données spatiales utilisées dans l’ES doivent absolument provenir d’un SIG (Système d’information Géographique). Les planificateurs réels comme les pompiers ou les bulldozers sont simulés par des agents logiciels qui raisonnent sur l’espace modélisé par l’ES. Pour une meilleure sensibilité spatiale (pour tenir compte de toutes les contraintes du terrain), les agents logiciels sont dotés de capacités avancées telles que la perception. En utilisant une approche par géosimulation multiagent, nous pouvons générer une simulation réaliste du plan à exécuter. Les décideurs humains peuvent visualiser les conséquences probables de l’exécution de ce plan. Ils peuvent ainsi évaluer le plan et éventuellement l’ajuster avant son exécution effective (sur le terrain). Quand le plan est en cours d’exécution, et afin de garantir la cohérence des données entre l’ER et l’ES, nous gardons trace sur l’ES des positions (sur l’ER) des planificateurs réels (en utilisant les technologies du positionnement géoréférencé). Nous relançons la planification du reste du plan à partir de la position courante de planificateur réel, et ce de façon périodique. Ceci est fait dans le but d’anticiper tout problème qui pourrait survenir à cause de l’aspect dynamique de l’ER. Nous améliorons ainsi le processus classique de l’approche DCP (Distributed Continual Planning). Enfin, les agents de l’ES doivent replanifier aussitôt qu’un événement imprévu est rapporté. Étant donné que les plans générés dans le cas étudié (feux de forêts) sont essentiellement des chemins, nous proposons également une approche basée sur la géosimulation orientée agent pour résoudre des problèmes particuliers de Pathfinding (recherche de chemin). De plus, notre approche souligne les avantages qu’apporte la géosimulation orientée agent à la collaboration entre agents humains et agents logiciels. Plus précisément, elle démontre : • Comment la cognition spatiale des agents logiciels sensibles à l’espace peut être complémentaire avec la cognition spatiale des planificateurs humains. • Comment la géosimulation orientée agent peut complémenter les capacités humaines de planification lors de la résolution de problèmes complexes. Finalement, pour appliquer notre approche au cas des feux de forêts, nous avons utilisé MAGS comme plate-forme de géosimulation et Prometheus comme simulateur du feu. Les principales contributions de cette thèse sont : 1. Une architecture (ENCASMA) originale pour la conception et l’implémentation d’applications (typiquement des applications de lutte contre les désastres naturels) dans un espace géographique réel à grande échelle et dynamique. 2. Une approche basée sur les agents logiciels pour des problèmes de Pathfinding (recherche de chemin) particuliers (dans un environnement réel et à forte composante spatiale, soumis à des contraintes qualitatives). 3. Une amélioration de l’approche de planification DCP (plus particulièrement le processus de continuité) afin de remédier à certaines limites de la DCP classique. 4. Une solution pratique pour un problème réel et complexe : la lutte contre les feux de forêts. Cette nouvelle solution permet aux experts du domaine de mieux planifier d’avance les actions de lutte et aussi de surveiller l’exécution du plan en temps réel. / Planning becomes complex when addressing uncertain situations. Accurate predictions remain a hard task for human planners. The Simulation-Based Planning approach consists in associating planning and simulation. Each generated plan is simulated in order to be tested and evaluated. The most appropriate plan is kept. The problem is even more complex when considering spatial constraints. For example, when fighting a wildfire, dozers build a firebreak to stop fire propagation. They have to take into account not only the fire spread but also the terrain characteristics in order to move easily. We propose an agent-based geosimulation approach to assist such planners with planning under strong spatial constraints in a real large-scale space. Forest fire fighting is a typical problem involving planning within an uncertain real world under strong spatial constraints. We use this case to illustrate our approach (ENCASM). The approach consists in drawing a parallel between the Real Environment RE (i.e. a forest in fire) and the Simulated Environment SE (i.e. a virtual reproduction of the forest). Spatial data within the SE should absolutely come from a GIS (Geographic Information System) for more realism. Real planners such as firefighters or dozers are simulated using software agents which reason about the space of the SE. To achieve a sufficient spatial awareness (taking into account all terrain’s features), agents have advanced capabilities such as perception. Using a multiagent geosimulation approach, we can generate a realistic simulation of the plan so that human decision makers can visualize the probable consequences of its execution. They can thus evaluate the plan and adjust it before it can effectively be executed. When the plan is in progress and in order to maintain coherence between RE and SE, we keep track in the SE of the real planners’ positions in the RE (using georeferencing technologies). We periodically replan the rest of the plan starting from the current position of the real planner. This is done in order to anticipate any problem which could occur due to the dynamism of the RE. We thus enhance the process of the classical Distributed Continual Planning DCP. Finally, the agents must replan as soon as an unexpected event is reported by planners within the RE. Since plans in the studied case (forest fires) are mainly paths, we propose a new approach based on agent geosimulation to solve particular Pathfinding problems. Besides, our approach highlights the benefits of the agent-based geo-simulation to the collaboration of both humans and agents. It thus shows: • How spatial cognitions of both spatially aware agents and human planners can be complementary. • How agent-based geo-simulation can complement human planning skills when addressing complex problems. Finally, when applying our approach on firefighting, we use MAGS as a simulation platform and Prometheus as a fire simulator. The main contributions of this thesis are: 1. An original architecture (ENCASMA) for the design and the implementation of applications (typically, natural disasters applications) in real, dynamic and large-scale geographic spaces. 2. An agent-based approach for particular Pathfinding problems (within real and spatially constrained environments and under qualitative constraints). 3. An enhancement of the DCP (particularly, the continual process) approach in order to overcome some limits of the classical DCP. 4. A practical solution for a real and complex problem: wildfires fighting. This new solution aims to assist experts when planning firefighting actions and monitoring the execution of these plans.

"Il y a politique de l'espace parce que l'espace est politique", écrit Henri Lefebvre (2000, p. 59). Dans ce travail, nous souhaitons justement nous pencher sur cette relation et voir en quoi les enjeux de sécurité sont façonnés par des dynamiques spatiales, afin de mettre en évidence d'éventuelles logiques arctiques en matière de sécurité. Les enjeux de sécurité régionaux génèrent beaucoup de fantasmes, tant médiatiques que politiques. Avec cette recherche, nous espérons aussi participer à la déconstruction de certains de ces discours en apportant un nouvel éclairage géographique. Notre démarche s'appuie donc sur des outils provenant d'abord de la géographie et de la géopolitique, afin d'analyser l'espace arctique selon trois principales dimensions mises en avant notamment par Jacques Lévy : la métrique, l'échelle et la substance. En examinant ainsi l'espace, notre objectif est de répondre à la question suivante : comment les différentes représentations de l'espace arctique dessinent une région à plusieurs échelles et modèlent une sécurité régionale polymorphe ? En d'autres termes, dans quelle mesure les dynamiques spatiales de la sécurité dans la région traduisent-elles une organisation régionale et une spécificité qui permettrait de parler de "sécurité arctique" ? Après une analyse approfondie de la littérature et un examen détaillé des concepts et outils théoriques mobilisés dans cette thèse, le propos se divise en trois grandes parties, chacune centrée sur une dimension de l'espace. Dans la première, nous nous intéressons donc à la métrique et disséquons les enjeux politiques derrière la construction de l'échelle arctique. Appuyés sur les stratégies arctiques publiées par tous les acteurs impliqués dans la région, nous avons regardé comment l'Arctique était défini dans chacune d'elle et montré les enjeux politiques sous-tendus par cette région à géométrie variable. Dans la seconde, nous nous penchons sur la substance et auscultons l'articulation de la sécurité régionale. Nous utilisons notamment l'analyse thématique par le biais d'un codage systématique de tous les documents de politique arctique publiés, afin de voir comment la sécurité est envisagée. Après avoir mis en évidence cinq principaux thèmes qui structurent la sécurité régionale -- les changements climatiques, les enjeux autochtones, les questions de développement économique, les questions de gouvernance et bien sûr les enjeux de sécurité traditionnelle -- nous regardons comment chacun se décline, dans le temps et dans l'espace. Nous étayons notre analyse par un examen de l'articulation de ces grands thèmes et de leurs déclinaisons entre eux, afin de souligner les logiques régionales. La dernière partie nous permet, enfin, d'établir le lien entre nos parties, en analysant les échelles de la sécurité. Car si l'on entend beaucoup parler de sécurité arctique, on ne se questionne que peu sur la dimension arctique de cette sécurité, toute l'analyse se centrant sur le sens que revêt la sécurité dans cette région. Nous mettons en avant que les deux éléments doivent être considérés de pair et que si l'on veut comprendre la sécurité arctique, il faut d'abord cerner ce que l'on entend par Arctique. Toujours appuyés sur les stratégies arctiques, nous interrogeons donc ces échelles, et précisons comment elles s'articulent. Car si nous insistons sur le fait qu'il existe finalement peu d'enjeux qui soient régionaux en soi, la région demeure intégrée dans des logiques à plus petite et plus grande échelle. C'est alors cette articulation scalaire qu'il importe de mettre en avant, afin de pouvoir répondre à notre question et mettre en lumière la dimension arctique de la sécurité. / "There are politics of space because space is political," writes Henri Lefebvre (2000, p. 59). In this work, we examine this relationship and outline how security issues are shaped by spatial dynamics, in order to highlight a possible regional logic. Arctic security issues generate a lot of media and political misrepresentations. With this research, we also hope to participate in the deconstruction of some of these narratives by providing a new geographical perspective. Our approach is therefore primarily based on geography and geopolitics, analyzing the Arctic according to the three main dimensions of space, as put forward by Jacques Lévy: metrics, scale and substance. By focusing on space, we aim at answering the following question: how the different representations of the Arctic draw a region with variable geometry and model a multifaceted regional security? In other words, to what extent do the spatial dynamics of security in the region reflect a regional organization and specificity that would allow us to speak of "Arctic security"? After an in-depth analysis of the literature and a detailed examination of the concepts and theoretical tools used in this research, the thesis is divided into three main parts, each centred on one dimension of space. In the first section, we focus on metrics and dissect the political issues behind the construction of the Arctic scale. Based on the Arctic strategies published by all actors involved in the region, we surveyed how the Arctic was defined in each of them and showed the political stakes underlying this region with variable geometry. In a second step, we consider the substance and examine the articulation of regional security. In particular, we use thematic analysis through systematic coding of all released Arctic policy documents to see how security is depicted. After highlighting five main themes that structure regional security--climate change, indigenous issues, economic development, governance, and, of course, traditional security--we detail how each one plays out over time and space. We support our analysis by examining the articulation of these main themes and their interrelationships, in order to highlight a regional logic. The last part allows us, finally, to establish links between our parts, by analyzing the scales of security. Although we hear a lot about Arctic security, there is little discussion of the Arctic dimension of this security, as analyses usually focus on the meaning of security in the region. We argue that the two elements must be considered together and that if we want to understand Arctic security, we must first identify what we mean by "the Arctic." Still based on Arctic strategies, we thus question these scales and specify how they are articulated. If we insist on the fact that there are few issues that are actually regional themselves, the region remains integrated into smaller and larger scale logics. It is then this scalar articulation that is important to put forward, in order to be able to answer our question and underscore the Arctic dimension of arctic security.

Dans cette thèse, nous proposons une méthode générique de développement d‘applications de géosimulation, en 2D et 3D, de divers phénomènes ou comportements complexes (exp. comportements humains) dans des environnements géographiques. Notre travail vise à résoudre quelques problèmes dans le domaine de la simulation informatique et, plus particulièrement, dans le domaine de la simulation multiagent. Les principaux problèmes que nous visons à résoudre dans cette thèse sont: - Absence de méthodes génériques de développement de simulations multiagent de phénomènes ou comportements dans des environnements géographiques. - Manque de techniques de collecte et d’analyse des données spatiales et non-spatiales : (1) données en entrée de la géosimulation multiagent (qui sont utilisées pour alimenter la simulation) ou (2) données en sortie de la géosimulation (qui sont générées par cette simulation). - Absence d’un prototype de géosimulation qui peut être, à la fois, ‘réaliste’ et ‘utile’ pour simuler le comportement du magasinage des êtres humains dans un environnement georéférencé représentant un centre commercial. L’idée principale de notre thèse consiste en: (1) la création d’une méthode générique de développement de géosimulations multiagents, en 2D et 3D, des phénomènes complexes (impliquant par exemple des êtres humains) dans des environnements géographiques et (2) l’application de cette méthode en utilisant le comportement de magasinage dans un centre commercial comme cas d’illustration. Cette méthode contient dix étapes qui sont résumées comme suit : Les trois premières étapes ont pour objectifs de (1) définir les besoins des utilisateurs finaux de la géosimulation, (2) d’identifier les caractéristiques du phénomène à simuler ainsi que celles de son environnement, et (3) de créer un modèle à base d’agents représentent le phénomène à simuler ainsi que son environnement. La quatrième étape vise à sélectionner l’outil de simulation qui va être utilisé pour exécuter les modèles de simulation. Dans la cinquième étape, nous collectons les données spatiales et non-spatiales qui doivent servir à alimenter les modèles de géosimulation. Dans cette étape nous effectuons quelques analyses des données collectées afin de déterminer quelques patrons de comportement du phénomène à simuler. Dans la sixième étape, nous développons le prototype de géosimulation en exécutant les modèles de géosimulation dans la plateforme sélectionnée tout en utilisant les données qui ont été collectées et analysées. Dans la septième étape, nous utilisons une autre fois la technologie multiagent afin de collecter des données spatiales et non-spatiales en sortie de la géosimulation. Ces données contiennent des informations pertinentes concernant le déroulement de la géosimulation. Dans cette étape nous utilisons diverses techniques d’analyse de données spatiales et non-spatiales afin d’analyser ces données. Dans l’illustration de notre méthode nous avons proposé l’utilisation de techniques d’analyse suivantes: techniques/outils statistiques et mathématiques traditionnelles (ou classiques), notre propre technique/outil et d’analyse des données spatiales et non-spatiales, les techniques d’analyse OLAP (On Line Analytical Processing) et SOLAP (Spatial On Line Analytical Processing). Afin d’assurer la fiabilité des modèles de simulation, nous proposons dans notre méthode une huitième étape qui vise à vérifier et valider les modèles de géosimulation. Dans la neuvième étape, nous testons et nous documentons le prototype de géosimulation. Finalement, dans la dixième étape, les utilisateurs finaux peuvent utiliser la géosimulation multiagent comme outil d’aide à la décision. Ces décisions peuvent concerner le phénomène à simuler ou la configuration spatiale de son environnement. Les principales contributions de cette thèse sont : - Une nouvelle méthode de développement d’applications de géosimulation multiagent, en 2D et 3D, des phénomènes complexes (tels que ceux qui impliquent des comportements humains) dans des environnements géographiques. - Quelques modèles représentant le comportement du magasinage dans un centre commercial qui se basent sur une recherche bibliographique solide dans divers domaines de recherche: Une version intégrée du modèle du comportement du magasinage dans un centre commercial, Deux versions du modèle multiagent du comportement du magasinage (la première est indépendante de la plate-forme qui va être utilisée pour exécuter la simulation et la deuxième est dépendante). - Une application de la méthode proposée en utilisant le comportement du magasinage dans un centre commercial comme cas d’illustration. Le cas de test qui a servi pour développer le prototype de simulation est le centre commercial Square One (Toronto). Ce prototype ‘réaliste’ et ‘utile’ est intitulé Mall_MAGS. - Une technique à base de questionnaire pour collecter des données spatiales et non-spatiales qui servent à alimenter des géosimulations. - Un outil qui permet de saisir, simultanément, des données spatiales et non-spatiales qui vont alimenter des géosimulations. - Une technique à base d’agents qui sert à collecter des donnees spatiales et non-spatiales en provenance de la géosimulation en utilisant le paradigme d’agents, ainsi qu’un outil d’analyse de ces données. - Un couplage des techniques d’analyse et d’exploration de données OLAP (On Line Analytical Processing)/SOLAP (Spatial On Line Analytical Processing) et de notre prototype de géosimulation du comportement du magasinage des êtres humains dans un centre commercial. Ce couplage sert à analyser et à explorer les données générées par ce prototype. / In this thesis, we propose a generic method to develop 2D and 3D multiagent geosimulation of complex behaviors (human behaviors) in geographic environments. Our work aims at solving some problems in the field of computer simulation in general and the field of multiagent simulation. These problems are are: - The absence of methods to develop 2D-3D multiagent simulation of phenomena in geographic environments. - The absence of gathering and analysis techniques that can be used to collect and analyze spatial and non-spatial data to feed the geosimulation models (input data) and to analyze data generated by geosimulations (output data). - The absence of a ‘realistic’ and ‘useful’ geosimulation prototype of customer’s shopping behavior in a mall. The main idea of our work is to create a generic method to develop 2D and 3D multiagent geosimulations of phenomena in geographic environments. This method contains ten steps, which are summarized as follows: The first three steps of the method aim to (1) define the geosimulation users’ needs, (2) identify the characteristics of the phenomenon to be simulated, as well as its environment, and (3) create the geosimulation models using the multiagent paradigm. The fourth step aims to select the simulation tool/environment/language that is used to develop the geosimulation. In step five, we collect the data which feeds the geosimulation models. In this step, we analyze the collected information in order to define some patterns of the behaviors of the phenomenon to be simulated. In the sixth step, we develop the geosimulation prototype, on the selected simulation platform, using the collected data. In step seven, we collect information about the course of the simulation, once again using the multiagent paradigm. In this step, we deal with the non-spatial and spatial data, generated by the simulation using several analysis techniques: Classical or traditional analysis techniques, our own analysis technique/tool, and the OLAP (On Line Analytical Processing) and SOLAP (Spatial On Line Analytical Processing) technique. In order to ensure the correctness of the simulation models, as well as to enhance the confidence of the simulation users, we need to verify and validate the simulation models. The verification and validation are the purpose of the eighth step of our method. In the ninth step, we test and document the simulation, while in the last step users can use the multiagent geosimulator in order to make efficient spatial decisions about the phenomenon to be simulated or about the configuration of the simulated environment. The main contributions of this thesis are: - A new method to develop 2D-3D multiagent geosimulations of complex behaviors (human behaviors) in geographic environments. - Some models dealing with the shopping behavior in a mall: an initial version of the shopping behavior model based upon a large literature review, an initial version of the multiagent model which is independent of the tool used to execute the simulation, and an agent-based model created according to the selected platform used to develop the geosimulation. All these models are related to the individual shoppers and to the simulated environment representing the mall. - An illustration of the method using the shopping behavior in a mall as a case study and the Square One mall in Toronto as a case test. This gave birth to a ‘realistic’ and ‘useful’ geosimulation prototype called Mall_MAGS. - A new survey-based technique to gather spatial and non-spatial data to feed the geosimulation models. - A tool to digitalize the spatial and non-spatial gathered data. - A new agent-based technique to collect output data from the geosimulation prototype. - A new analysis technique and tool to analyze spatial and non-spatial data generated by the geosimulation. - A coupling of the OLAP (On Line Analytical Processing) and SOLAP (Spatial On Line Analytical Processing) analysis techniques with the shopping behavior geosimulation prototype in order to explore and analyze the geosimulation outputs.

Les objets spatiaux en basse orbite dont les satellites et les débris spatiaux représentent une menace croissante; leur vitesse relative fait que même les plus petits représentent un potentiel danger pour les infrastructures spatiales. Alors que les instruments optiques et radars permettent une bonne couverture des débris de grande taille (> 1 m), la population de débris spatiaux proche du centimètre est mal représentée dans les catalogues. Le suivi de ces objets implique l'utilisation d'un imageur fixe sur des observatoires ou des satellites à la recherche d'objets en mouvement, mais cette solution est coûteuse et le temps d'accessibilité est limité selon le nombre de projets. Une alternative est d'utiliser les ballons stratosphériques pour l'observation du ciel avec un détecteur capable d'effectuer des acquisitions rapides, empêchant ainsi le signal faible de l'objet d'être noyé dans le signal du bruit de fond. Ce projet de recherche se concentre sur l'observation de cette population de débris, en utilisant une caméra *Electron Multiplying Charge Coupled Device*, Hnü512 de Nüvü Caméras, avec sa capacité de comptage de photons et une fréquence d'acquisition rapide, dans le domaine du visible sur un ballon stratosphérique à 35-40 km d'altitude. Le lancement du ballon stratosphérique a été effectué le 22 août 2023 à la base de lancement de l'Agence Spatiale Canadienne, à Timmins, Ontario. Ce document présente les différentes phases de la conception d'une charge utile et une analyse d'une séquence d'empilement d'un objet en mouvement sur 113 acquisitions avec un champ de vue de 2,347°, un temps d'exposition de 4,5 ms et un gain EM de 2500. De plus, ce projet est en collaboration avec le projet HiCIBaS-II, un télescope pour l'observation directe d'exoplanète par imagerie à haut contraste embarqué sur un ballon. Ce travail contribue à l'effort global sur la connaissance de la situation spatiale en évaluant l'impact de l'inclusion de l'imagerie optique embarquée dans les systèmes de détection sur ballon. / Low-orbit space objects represent a growing threat ; their relative speed means that even the smallest objects are a potential danger to space infrastructures. While optical and radar instruments provide good coverage of large debris objects (> 1 m), the near-centimeter space debris population is poorly represented in catalogs. Tracking these objects involves searching for moving objects using a fixed imager on observatories or satellites, but this solution is costly and time is limited by the number of astronomical projects. An alternative is to use stratospheric balloons for sky observation, with a detector capable of making short exposures, thus preventing the object's weak signal from being drowned out by the background signal. This research project focuses on observing this debris population, using an Electron Multiplying Charge Coupled Device camera, Hnü512 from Nüvü Cameras, with its photon-counting capability and fast frame rate, in the visible range on a stratospheric balloon at 35-40 km altitude. The stratospheric balloon was launched on August 22, 2023 from the Canadian Space Agency's launch pad in Timmins, Ontario. This document presents the various phases involved in designing a payload and an analysis of a stacking sequence of a moving object over 113 acquisitions with a field of view of 2.347°, an exposure time of 4.5 ms and an EM gain of 2500. In addition, this project is in collaboration with the HiCIBaS-II project, a balloon-borne telescope for direct observation of exoplanets using high-contrast imaging. This work contributes to the global effort on space situational awareness by assessing the impact of including onboard optical imaging in balloon-based detection systems.

Les réseaux écologiques visent à maintenir la biodiversité et les processus écologiques en protégeant les habitats et les liens entre eux. En considérant le rôle fonctionnel du paysage, ce concept permet d'intégrer la viabilité écologique et les activités humaines pour favoriser une gestion durable du territoire. Bien que les réseaux écologiques partagent le même objectif général, plusieurs approches peuvent être utilisées pour délimiter leurs composantes. Le choix d'approche est une source majeure d'incertitude et a des implications sur la configuration spatiale, la valeur écologique et la facilité d'implantation des réseaux obtenus. Dans le cadre de ce mémoire, différentes approches de conception de réseaux écologiques ont été appliquées sur le territoire du bassin versant de la rivière Saint-François (8 700 km[indice supérieur 2]) au Québec.Les approches utilisées sont basées sur des stratégies de modélisation monospécifiques, multispécifiques ou paysagères.Les réseaux écologiques ont ensuite été évalués quantitativement à l'aide d'indicateurs écologiques, économiques et sociaux afin de caractériser l'impact des différentes approches de conception sur la performance relative des réseaux.Les résultats obtenus montrent que le choix d'approche a une influence directe sur la configuration spatiale et la performance des réseaux. Ces résultats sont également mis en relation avec les objectifs poursuivis par l'implantation de réseaux écologiques, l'échelle spatiale et l'utilisation du territoire. Le cadre d'évaluation développé s'avère un outil prometteur pour permettre d'atténuer l'incertitude associée au choix d'approche et faciliter l'intégration des priorités des acteurs locaux et des objectifs de gestion territoriale dans la conception des réseaux écologiques.

L'apparition de structures spatiales est un phénomène universel. En optique non linéaire, générer des structures transverses et contrôler leur dynamique est important non seulement d'un point de vue fondamental mais aussi d'un point de vue des applications. Ce travail de thèse s'inscrit dans cette logique de caractérisation et manipulation des structures spatiales optiques, engendrées dans une expérience de valve à cristaux liquides. Une première partie est consacrée aux effets de forçages spatiaux sur la propagation de fronts, induits avec un modulateur spatial de lumière. Une étude unidimensionnelle, incluant des comparaisons avec des modèles analytiques et des résultats numériques, montre l'existence d'une région d'agrafage à l'intérieur de laquelle des états localisés de taille différente peuvent être générés. Une extension à deux dimensions est aussi présentée pour différentes géométries du forçage spatial. La seconde partie s'intéresse aux effets d'une rétroaction non locale sur les structures localisées, apparaissant en présence simultanée de diffraction et d'interférence de polarisation. Dans le cas d'un effet de translation, un phénomène d'advection des structures est observé, associé à l'apparition de singularités de phase dans leur sillage. Au-delà d'un certain taux de translation, un autre régime est atteint avec une périodicité le long de la direction de translation. Dans le cas où rotation et translation sont présentes simultanément, les modes d'auto-organisation des structures localisées présentent des analogies avec certains modes de croissance des végétaux. L'influence des différents paramètres, dont la rotation, est caractérisée sur les motifs obtenus.

Cette thèse s'inscrit dans la continuation du travail de Younes Achkire, consacré au contrôle actif des ponts haubanés. Elle traite de l'implémentation d'un système de contrôle actif sur des maquettes de structures câblées. Deux types de structures sont étudiés expérimentalement: les ponts haubanés et les treillis spatiaux. Après une brève introduction sur l'usage du contrôle actif dans ces domaines, le chapitre 2 traite numériquement des mécanismes d'interaction entre le câble et la structure. Au chapitre 3, nous présentons la stratégie de contrôle que nous utilisons pour stabiliser une structure câblée: il s'agit d'un contrôle décentralisé, basé sur des paires capteur/actionneur colocalisées, placées au niveau des ancrages des câbles, chacune équipée d'un contrôleur Intégral Force Feedback. Nous présentons une théorie linéaire simplifiée permettant de dimensionner le système et de prévoir son efficacité. Elle est illustrée sur un exemple, et nous discutons de la validité de certaines hypothèses simplificatrices. Le chapitre 4 est consacré au contrôle actif des ponts haubanés. Nous y présentons 2 maquettes. La première, de petite taille (3m) représente un pylône de pont haubané en construction. Elle est équipée d'actionneurs piézoélectriques. La seconde, installée au Centre Commun de Recherche d'Ispra (Italie), mesure 30m de long, et est équipée d'actionneurs hydrauliques. Les expériences réalisées sur ces maquettes ont démontré l'efficacité du contrôle et la fiabilité de la théorie prédictive. Le contrôle du flottement des ponts est traité sur un exemple numérique. Le chapitre 5 relate nos expériences d'amortissement actif des treillis spatiaux. Deux structures ont été étudiées: une colonne en treillis équipée de 3 câbles actifs, et une structure triédrique suspendue à des cordons élastiques pour simuler l'absence de gravité, également munie de câbles actifs. Deux concepts d'actionneur piézoélectrique ont été testés. Nous avons ensuite examiné le problème de la saturation des actionneurs, et celui du contrôle actif des microvibrations (~10nm) d'une structure câblée. Le chapitre 6 conclut ce travail, en souligne les aspects originaux et donne quelques perspectives de développement.

La dispersion par croissance clonale serait un processus majeur de la structuration des communautés végétales, particulièrement en prairies où une majorité d'espèces sont clonales. Celles-ci produisent des modules génétiquement identiques organisés en réseau, dont l'agrégation dépend de la stratégie de croissance de l'espèce. Cette thèse vise à analyser et à comprendre la dynamique des communautés végétales de prairie en se basant sur les règles d'assemblage spatial des espèces clonales et d'en déterminer les conséquences pour leur fonctionnement. Pour cela, des approches complémentaires expérimentales et de modélisation ont été utilisées. Nos résultats montrent que les stratégies de croissance des clones déterminent la structure spatiale des communautés à échelle fine, générant un large panel de patrons. Le patron spatial d'une espèce varie selon les stratégies de croissance clonale présentes dans la communauté. Ces variations résulteraient d'une modification des traits clonaux en réponse à l'environnement biotique. Le clone est capable d'ajuster sa croissance horizontale selon l'identité de son compétiteur grâce aux informations collectées par les modules. La valeur adaptative de cette réponse plastique dans la résistance à la compétition dépend du structural blue-print de la plante mais peu de l'ontogénie. Nous montrons également que les traits clonaux ont un rôle majeur dans le fonctionnement des communautés en influençant leur productivité, probablement via les patrons spatiaux qu'ils génèrent. Ces résultats ont été utilisés dans le cadre de la mise en place des bandes enherbées, afin de définir un semis optimal par rapport à leur fonction de préservation de la qualité de l'eau. Ce travail souligne l'importance des processus spatiaux observés à l'échelle du clone pour ceux opérant à l'échelle de la communauté ou de l'écosystème.

Remorquer des satellites peut être utiles pour de nombreuses raisons : les désorbiter ou ré-orbiter, nécessaire dans le cas des satellites en fin de vie, ou pour finaliser les lancements par exemple. Dans ce cas, cette manœuvre augmenterait la capacité des étages supérieurs de lanceurs. Plusieurs moyens peuvent être envisagés pour modifier l’orbite d’un satellite cible grâce à un autre satellite. Parmi eux, les concepts sans contact sont intéressants, car ils fournissent un moyen d’éviter le besoin d’interfaces normalisées. Ils permettent ausside ne pas réaliser d’amarrages non coopératifs, qui représentent une grande difficulté. Enfin, ils contribuent à réduire le risque de créer de nouveaux débris par collision. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser les forces magnétiques pour remorquer le satellite cible. En effet, de nombreux satellites, en particulier en orbite terrestre basse, sont équipés de magnéto-coupleur, utilisés pour le contrôle d’attitude. Un satellite chasseur équipé d’un dipôle magnétique puissant pourrait donc générer des forces sur la cible. Cependant, la création d’une force entre deux dipôles magnétiques génère automatiquement des couples sur les deux dipôles. Par conséquent, la viabilité d’un remorqueur magnétique spatial n’est a priori pas assurée, étant donné qu’appliquer en permanence des couples sur les deux satellites ne serait pas acceptable. / Satellite tugging can be undertaken for various reasons: de-orbiting or reorbiting,necessary in the case of satellites at the end-of-life, or for instance to finalise launches,in which case this manoeuvre would increase the capacity of launchers’ upper stages. Severalmeans can be considered to modify the orbit of a target satellite by tugging it with anothersatellite. Contact-less concepts are interesting, as they provide a way to avoid standardisedinterfaces and hazardous docking phases. They also help to prevent the creation of new debrisby reducing the risk of collision. In this thesis, we suggest using magnetic forces to tug the target. Indeed many satellites, especially in Low Earth Orbit, are equipped with Magnetic Torque Bars used for attitudecontrol. A chaser satellite equipped with a powerful magnetic dipole could hence generateforces on the target. However, creating a force between two magnetic dipoles automaticallycreates torque on both of them. Therefore, the feasibility of magnetic tugging is a priori notassured, considering that applying constant torques on both satellites would not be acceptable.