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La qualité des données dans les cubes de données spatiales est importante étant donné que ces données sont utilisées comme base pour la prise de décision dans les grandes organisations. En effet, une mauvaise qualité de données dans ces cubes pourrait nous conduire à une mauvaise prise de décision. Les contraintes d'intégrité jouent un rôle clé pour améliorer la cohérence logique de toute base de données, l'un des principaux éléments de la qualité des données. Différents modèles de cubes de données spatiales ont été proposés ces dernières années mais aucun n'inclut explicitement les contraintes d'intégrité. En conséquence, les contraintes d'intégrité de cubes de données spatiales sont traitées de façon non-systématique, pragmatique, ce qui rend inefficace le processus de vérification de la cohérence des données dans les cubes de données spatiales. Cette thèse fournit un cadre théorique pour identifier les contraintes d'intégrité dans les cubes de données spatiales ainsi qu'un langage formel pour les spécifier. Pour ce faire, nous avons d'abord proposé un modèle formel pour les cubes de données spatiales qui en décrit les différentes composantes. En nous basant sur ce modèle, nous avons ensuite identifié et catégorisé les différents types de contraintes d'intégrité dans les cubes de données spatiales. En outre, puisque les cubes de données spatiales contiennent typiquement à la fois des données spatiales et temporelles, nous avons proposé une classification des contraintes d'intégrité des bases de données traitant de l'espace et du temps. Ensuite, nous avons présenté un langage formel pour spécifier les contraintes d'intégrité des cubes de données spatiales. Ce langage est basé sur un langage naturel contrôlé et hybride avec des pictogrammes. Plusieurs exemples de contraintes d'intégrité des cubes de données spatiales sont définis en utilisant ce langage. Les designers de cubes de données spatiales (analystes) peuvent utiliser le cadre proposé pour identifier les contraintes d'intégrité et les spécifier au stade de la conception des cubes de données spatiales. D'autre part, le langage formel proposé pour spécifier des contraintes d'intégrité est proche de la façon dont les utilisateurs finaux expriment leurs contraintes d'intégrité. Par conséquent, en utilisant ce langage, les utilisateurs finaux peuvent vérifier et valider les contraintes d'intégrité définies par l'analyste au stade de la conception.

Il est important d'assurer la qualité des données dans les applications géomatiques. Aussi, dès leur conception, un langage de contraintes peut être associé aux langages de modélisation classiques afin de spécifier formellement les contraintes alphanumériques et spatiales que le langage devra respecter. Le but de cette thèse était donc de proposer un langage de contraintes pour spécifier les conditions qu'un système agricole doit respecter pour être cohérent. Pour cela, nous avons étendu au niveau spatiale OCL, le langage de contrainte associé à UML. Par l'intégration de types spatiaux et de modèles de spécifications de relations topologiques, les extensions proposées permettent de décrire des contraintes spatiales à partir d'un modèle de classe UML étendu au spatial. L'expressivité de chaque proposition d'extension d'OCL a été étudiée. Ces langages ont été implémentés à travers l'extension d'un générateur de code, OCL2SQL et expérimenté au Cemagref dans le cadre SIGEMO

Les crues rapides sont à l'origine des catastrophes naturelles présentant le plus fort taux de mortalité du fait de leur rapidité d'occurrence et de leur extrême violence. Surprenant les populations dans leurs activités quotidiennes, elles frappent en particulier les personnes en déplacement pendant la crise, si bien que les automobilistes représentent jusqu'à la moitié des décès. Les recherches hydro-météorologiques ont permis d'augmenter les échéances de prévision et de diminuer en partie les incertitudes associées, alors qu'en matière de vulnérabilité sociale beaucoup reste à faire. Les experts appellent à une approche compréhensive intégrant sciences sociales et naturelles pour s'intéresser aux réponses des populations. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette recherche sur la vulnérabilité des pratiques de mobilité lors de crues rapides. Deux sources d'inadaptation de ces pratiques sont envisagées : d'une part la réticence à sortir d'un mode de fonctionnement « quotidien » au profit d'un fonctionnement « de crise » ; d'autre part l'inadéquation des représentations spatio-temporelles individuelles du phénomène de crues rapides. <br /><br />Utilisant l'enquête par questionnaires ou la cartographie mentale auprès d'un total de 1 428 résidents et touristes en visite dans le Gard, nous avons montré que les pratiques de mobilité à risque sont le résultat de la combinaison de trois facteurs : l'exposition spatio-temporelle, les représentations du risque sur la route ainsi que les contraintes familiales et professionnelles quotidiennes des résidents. Sur la base de ce diagnostic de vulnérabilité, des pistes d'actions préventives ciblées sont ensuite proposées.

La mesure de la forme 3D du visage est une problématique qui attire de plus en plus de chercheurs et qui trouve son application dans des domaines divers tels que la biométrie, l'animation et la chirurgie faciale. Les solutions actuelles sont souvent basées sur des systèmes projecteur/caméra et utilisent de la lumière structurée pour compenser l'insuffisance de la texture faciale. L'information 3D est ensuite calculée en décodant la distorsion des patrons projetés sur le visage. Une des techniques les plus utilisées de la lumière structurée est la codification sinusoïdale par décalage de phase qui permet une numérisation 3D de résolution pixélique. Cette technique exige une étape de déroulement de phase, sensible à l'éclairage ambiant surtout quand le nombre de patrons projetés est limité. En plus, la projection de plusieurs patrons impacte le délai de numérisation et peut générer des artefacts surtout pour la capture d'un visage en mouvement. Une alternative aux approches projecteur-caméra consiste à estimer l'information 3D par appariement stéréo suivi par une triangulation optique. Cependant, le modèle calculé par cette technique est généralement non-dense et manque de précision. Des travaux récents proposent la super-résolution pour densifier et débruiter les images de profondeur. La super-résolution a été particulièrement proposée pour les caméras 3D TOF (Time-Of-Flight) qui fournissent des scans 3D très bruités. Ce travail de thèse propose une solution de numérisation 3D à faible coût avec un schéma de super-résolution spatio-temporelle. Elle utilise un système multi-caméra étalonné assisté par une source de projection non-étalonnée. Elle est particulièrement adaptée à la reconstruction 3D de visages, i.e. rapide et mobile. La solution proposée est une approche hybride qui associe la stéréovision et la codification sinusoïdale par décalage de phase, et qui non seulement profite de leurs avantages mais qui surmonte leurs faiblesses. Le schéma de la super-résolution proposé permet de corriger l'information 3D, de compléter la vue scannée du visage en traitant son aspect déformable.

La mesure de la forme 3D du visage est une problématique qui attire de plus en plus de chercheurs et qui trouve son application dans des domaines divers tels que la biométrie, l'animation et la chirurgie faciale. Les solutions actuelles sont souvent basées sur des systèmes projecteur/caméra et utilisent de la lumière structurée pour compenser l'insuffisance de la texture faciale. L'information 3D est ensuite calculée en décodant la distorsion des patrons projetés sur le visage. Une des techniques les plus utilisées de la lumière structurée est la codification sinusoïdale par décalage de phase qui permet une numérisation 3D de résolution pixélique. Cette technique exige une étape de déroulement de phase, sensible à l'éclairage ambiant surtout quand le nombre de patrons projetés est limité. En plus, la projection de plusieurs patrons impacte le délai de numérisation et peut générer des artefacts surtout pour la capture d'un visage en mouvement. Une alternative aux approches projecteur-caméra consiste à estimer l'information 3D par appariement stéréo suivi par une triangulation optique. Cependant, le modèle calculé par cette technique est généralement non-dense et manque de précision. Des travaux récents proposent la super-résolution pour densifier et débruiter les images de profondeur. La super-résolution a été particulièrement proposée pour les caméras 3D TOF (Time-Of-Flight) qui fournissent des scans 3D très bruités. Ce travail de thèse propose une solution de numérisation 3D à faible coût avec un schéma de super-résolution spatio-temporelle. Elle utilise un système multi-caméra étalonné assisté par une source de projection non-étalonnée. Elle est particulièrement adaptée à la reconstruction 3D de visages, i.e. rapide et mobile. La solution proposée est une approche hybride qui associe la stéréovision et la codification sinusoïdale par décalage de phase, et qui non seulement profite de leurs avantages mais qui surmonte leurs faiblesses. Le schéma de la super-résolution proposé permet de corriger l'information 3D, de compléter la vue scannée du visage en traitant son aspect déformable.

Les techniques habituelles d'indexation de vidéos passent généralement par une phase d'apprentissage qui nécessite préalablement la constitution d'une base d'apprentissage. Même si la taille de cette base est souvent réduite, la phase d'annotation réalisée par un expert de l'application est souvent longue et fastidieuse. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé un dispositif qui permet de pré-sélectionner un ensemble de prototypes susceptibles de contenir le concept qui doit apparaître dans la base d'apprentissage. Cette base réduite de prototypes sera ensuite annotée par l'expert. Nous nous sommes intéressés à des concepts temporels, ce qui nous a amené à étudier particulièrement des caractéristiques liées au mouvement, comme les points d'intérêt spatio-temporels (STIP Spatial Temporal Interest Points). D'autres caractéristiques ont aussi été utilisées concernant la couleur et la présence de formes particulières. Ces caractéristiques sont ensuite exploitées pour structurer la base de vidéos en briques spatio-temporelles homogènes. Cette structuration correspond à une sorte de segmentation de la base en fonction de chacune des caractéristiques. La liaison entre le concept à définir et les briques extraites de la base est en lien avec le fossé sémantique bien connu dans la problématique d'indexation automatique. La création de ce lien nécessite l'utilisation de la connaissance de l'expert de l'application sur le concept. Nous avons développé un système dans lequel cette connaissance est extraite par un système de questions/réponses. Les couples de questions/réponses permettent de sélectionner des briques répondant à la contrainte, de définir des relations entre certaines briques, et enfin de naviguer dans l'arborescence des questions. Des tests ont été réalisés sur des bases de vidéos de provenances diverses telles que des vidéos provenant d'émissions de télévision, de films d'animation, ou encore des vidéos de laboratoire disponibles sur le net, ou réalisées par nos soins. Ces tests montrent les performances satisfaisantes mais aussi les limites de l'approche et ouvrent des perspectives intéressantes, particulièrement sur les aspects collaboratifs et les aspects adaptatifs qui permettraient de capitaliser les connaissances des experts applicatifs et rendraient le système plus efficient.

Freshwater bodies such as lakes and streams release the greenhouse gases methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) into the atmosphere. Global freshwater CH4 and CO2 emissions have been estimated to be of a similar magnitude to the global land or ocean carbon sink, and are thus significant components of global carbon budgets. However, the data supporting global estimates frequently lacks information regarding spatial and temporal variability and are thus highly inaccurate. In this thesis, detailed studies of the spatio-temporal variability of CH4 and CO2 fluxes were conducted in the open water areas of lakes and streams within a whole catchment in Sweden. One aim was also to evaluate the importance of spatio-temporal variability in lake and stream fluxes when making whole catchment aquatic or large scale assessments. Apart from the expected large spatio-temporal variability in lake fluxes, interactions between spatial and temporal variability in CH4 fluxes were found. Shallow lakes and shallow areas of lakes were observed to emit more CH4 as compared to their deeper counterparts. This spatial variability interacted with the temporal variability driven by an exponential temperature response of the fluxes, which meant that shallow waters were more sensitive to warming than deeper ones. Such interactions may be important for climate feedbacks. Surface water CO2 in lakes showed significant spatio-temporal variability and, when considering variability in both space and time, CO2 fluxes were largely controlled by concentrations, rather than gas transfer velocities. Stream fluxes were also highly variable in space and time and in particular, stream CH4 fluxes were surprisingly large and more variable than CO2 fluxes. Fluxes were large from stream areas with steep slopes and periods of high discharge which occupied a small fraction of the total stream area and the total measurement period, respectively, and a failure to account for these spatially distinct or episodic high fluxes could lead to underestimates. The total aquatic fluxes from the whole catchment were estimated by combining the measurements in open waters of lakes and streams. Using our data, recommendations on improved study designs for representative measurements in lakes and streams were provided for future studies. Thus, this thesis presents findings relating to flux regulation in lakes and streams, and urges forthcoming studies to better consider spatio-temporal variability so as to achieve unbiased large-scale estimates. / Sötvatten som sjöar och vattendrag är källor till växthusgaserna metan (CH4) och koldioxid (CO2) i atmosfären. De globala utsläppen av CH4 och CO2 från sötvatten har uppskattats vara av samma storleksordning som den globala land- eller havskolsänkan och är därmed viktiga delar av jordens växthusgasbudget. De globala uppskattningarna saknar ofta information om variation i tid och rum och är därmed mycket osäkra. Denna avhandling behandlar hur CH4- och CO2-flöden från öppet vatten i sjöar och vattendrag i ett avrinningsområde varierar rumsligt och tidsmässigt. Ett syfte var också att utvärdera betydelsen av dessa variationer när data extrapoleras för att göra storskaliga uppskattningar av växthusgasflöden från vattenmiljöer. Förutom de förväntade stora rumsliga och tidsmässiga variationerna i sjöars gasflöden identifierades interaktioner mellan rumsliga och tidsmässiga variation för CH4-flöden. Den rumsliga variabiliteten med högre CH4-flöden från grunda vatten interagerade med tidsvariationen, som i sin tur drevs av en exponentiell temperaturrespons av gasflödena. Det betyder att grunda vattenområden var mer känsliga för uppvärmning än djupare vatten och därmed att vattendjupet har betydelse för hur sjöars CH4-utsläpp påverkas av klimatet. Koncentrationer av CO2 i sjöars ytvatten uppvisade också en betydande rumslig och tidsmässig variation som tillsammans visar att CO2-flöden över längre perioder till stor del styrs av koncentrationer snarare än av gasutbyteshastigheter. Vattendragens gasflöden varierade också mycket i tid och rum. Detta gällde i synnerhet CH4-flödena vilka var förvånansvärt stora och mer varierande än CO2-flödena. Gasflödena var höga från områden i vattendrag med högre lutning och då det var höga vattenflöden, trots att dessa områden och tidsperioder utgjorde en bråkdel av den totala arean och mätperioden. Att inte räkna med dessa gasflöden från bäcksektioner med höga vattenhastigheter eller korta perioder med höga flöden, leder till underskattningar. De totala CH4- och CO2-flödena från öppet vatten i hela avrinningsområdet uppskattades genom att kombinera mätningar i sjöar och vattendrag. Denna avhandling visar att rumslig och tidsmässig variabilitet har stor betydelse, och den ger information om hur denna variation kan beaktas för bättre framtida mätningar och storskaliga uppskattningar av växthusgasflöden från sjöar och vattendrag.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

La Syrie intérieure est composée d’une mosaïque de milieux et de micromilieux dont les caractéristiques lithologiques, édaphiques et hydrologiques permettent de compenser l’aridité climatique, ou renforcent au contraire les contraintes imposées aux modes de vie et de subsistance, de nos jours comme par le passé. Cette étude multiscalaire – supra-régionale, régionale et microrégionale – de l’environnement des sites PPNA et PPNB (9 500-6 500 av. J.-C.) a permis de comprendre comment ont pu être opérés les choix d’implantation, définies les stratégies de subsistance et l’exploitation des ressources. Au-delà des critères évidents orientant les choix des lieux d’implantation, tel que l’accès à une ressource en eau, il a été démontré que les communautés néolithiques ont très tôt sélectionné des lieux d’installation bénéficiant de milieux propices aux pratiques agricoles et de terroirs complémentaires permettant de mettre en œuvre des stratégies culturales diversifiées. Leur capacité d’adaptation à un milieu contraignant, le développement progressif des activités agro-pastorales ainsi que leur maîtrise croissante de l’eau, leur ont permis de coloniser l’ensemble de la Syrie intérieure aux PPNB récent et final. Les prémices du nomadisme pastoral seraient nées dans ce contexte, et dès lors que l’élevage fut maîtrisé, d’une recherche par les groupes mobiles du mode de vie et de subsistance le plus adapté aux contraintes de la steppe. Cette étude a par ailleurs permis de tester à grande échelle – spatiale et temporelle – une méthode d’analyse microrégionale, s’inspirant de la démarche de type Site Exploitation Territory, et d’en faire l’analyse critique avec comme objectif l’élaboration ultérieure d’un modèle d’analyse plus abouti, si possible en concertation avec les spécialistes des disciplines concernées par ces problématiques / Inland Syria is made up of an environment and microenvironment mosaic with specific lithological, edaphic and hydrological characteristics which compensate climatic aridity or, on the contrary, increase the pressure imposed on settlement and subsistence strategies, nowadays as in the past. This multiangelfish study – supra-regional, regional and microrégional – of PPNA and PPNB (9 500-6 500 BC) sites environment allowed to understand settlement choices, subsistence patters and resources exploitation. Beyond the obvious criteria that have oriented the choices of settlement places, like the access to a water resource, it was demonstrated that the Neolithic communities have early selected settlement places with environment suitable for crop processing and complementary land to conduct varied farming strategies. Their adaptability to a restrictive environment, the progressive development of agro-pastoral activities and also their increasingly water controlling, allowed them to colonize the whole inland Syria during recent and final PPNB. The beginnings of pastoral nomadism could have emerged in this context, since the husbandry is well controlled, from the research by mobile groups of the best adapted settlement and subsistence pattern to the steppe pressure. In addition, this study has allowed us to carry out a large scale test – spatial and temporal – of a microrégional analysis method, based on a Site Exploitation Territory approach, in order to elaborate in the future a complete analysis model, in collaboration with the specialists involve in those kind of study