A quantificação de recursos florestais é usada para fins diversos nas ciências naturais, e depende da obtenção de dados de campo de forma precisa e rápida, e o inventário florestal tem se valido principalmente de trabalho humano manual para este fim. A tecnologia LiDAR, baseada em sistemas a laser, permite a coleta desses dados por meio da representação tridimensional do ambiente e a geração de informações espacialmente precisas dos objetos que o compõe. O sistema de varredura laser terrestre (terrestrial laser scanning - TLS) aplica essa tecnologia sob abordagem terrestre, e assim pode ser usada na representação 3D de florestas e ambientes naturais. Devido a crescente número de estudos nesse tópico atualmente o sistema TLS é capaz de fornecer métricas florestais básicas com elevada exatidão, como densidade de plantio e diâmetro à altura do peito, além de informações não obtidas pelo inventário florestal padrão, como estimativa da biomassa e índice de área foliar, entre outros. Este trabalho tem por objetivo a avalição da capacidade do sistema TLS em fornecer com exatidão métricas de árvores individuais selecionadas em dois povoamentos florestais localizados no sudeste do Brasil. Árvores de Eucalyptus sp. (n = 6) e Pinus elliottii var. elliottii (n = 5) foram submetidas à varredura e os valores obtidos pelo mapeamento 3D foram comparados com dados medidos em campo manualmente. Os resultados encontrados mostram que o algoritmo empregado na filtragem dos troncos foi eficiente no isolamento dos fustes de árvores individuais até a altura total das árvores amostradas, enquanto que o algoritmo para modelagem do tronco filtrado foi capaz de fornecer medidas de diâmetro até 50% da altura total das amostras. A exatidão das medidas de DAP pelos dados TLS foi de 0,91 cm e 2,77 cm (REQM) para Eucalyptus e Pinus, respectivamente. Os diâmetros ao longo do fuste tiveram mais exatidão no Eucalyptus (REQM = 2,75 cm e r = 0,77) do que no Pinus (REQM = 3,62 cm e r = 0,86), resultados condizentes com os encontrados em literatura. A exatidão da estimativa dos diâmetros diminuiu ao longo do fuste. O autor sugere que a influência de vento forte no momento da varredura pode ter interferido na qualidade das nuvens de pontos em relação a ruídos e na exatidão dos modelos de obtenção de diâmetros. A partir destes resultados conclui-se que, para as características ambientais e parâmetros de varreduras apresentados, o sistema TLS foi capaz de fornecer dados com exatidão aceitável, e mais estudos devem ser conduzidos buscando o entendimento e mitigação de efeitos que podem dificultar a obtenção de dados precisos nos estratos superiores do dossel florestal. / Forest resources assessment is used for diverse purposes on natural sciences, and relies on field data acquisition in fast and precise ways, and forest inventory has been relying mainly on manual human labor for that. LiDAR technology, which is based on a laser system, allows for these data acquisition through 3D representation of surroundings and the generation of espacially precise information about the objetcs within. Terrestrial laser scanning - TLS - applies this technology in a land approach, thus it can be used on the 3D representation of forests and natural scenes. Due to increasing number of studies on this subject nowadays TLS system is capable of giving basic forest metrics with high precision, as for plant density and diameter at breast height, besides information not obtained by standard inventory procedures, as biomass estimation and leaf área index, among others. This work aims the assessment of TLS capability on giving precise metrics of individual trees located at two forest stands in southeastern Brazil. Trees of Eucalyptus sp. (n = 6) and Pinus elliottii var. elliottii (n = 5) were scanned and the numbers obtained by 3D mapping were compared to manually measured field data. The results found show that the algorithms used on trunk filtration were efficient on individual trees stem isolation until total height of measured trees, while the trunk modelling algorithm was capable of giving diameters until 50% of samples total height. The precision of DBH measurements by TLS data was 0,91 cm and 2,77 cm (RMSE) for Eucalyptus and Pinus, respectivelly. Diameters along the stem were more preciselly estimated for Eucalytus trees (RMSE = 2,75 cm and r = 0,77) than for Pinus trees (RMSE = 3,62 cm and r = 0,86), results consistente with literature. The precision of diameters estimation diminished along the stem. The author suggests that the influence of intense wind by the time of scanning can have interfered on cloud point quality in the terms of noises and thus on the precision of diameter estimation modelling. From these results one can conclude that, considering the environmental aspects and scanning parameters presented, TLS system was capable on giving data with acceptable precision, and more studies must be carried searching for understanding and mitigation of effects that can difficult precise data acquisition on upper forest strata.

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Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores - Major Telecomunicações. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

CLUSTER est la première mission spatiale permettant l'étude à trois dimensions de la magnétosphère terrestre. Son orbite polaire et sa configuration de quatre satellites en tétraèdre lui permettent d'effectuer des mesures in situ dans plusieurs régions de la magnétosphère, notamment dans la plasmasphère. Cette thèse rassemble une série de travaux sur les structures de plasma rencontrées sur l'orbite de CLUSTER durant la période 2001-2004. La quantité physique étudiée est essentiellement la densité électronique, mais aussi le champ magnétique continu. Dans une première partie, deux outils d'analyse multipoints, le gradient spatial et la méthode des délais, sont décrits, testés et discutés sur des jeux de données synthétiques, puis sur des données réelles, pour diverses situations typiques. Dans le cadre de conditions favorables, ces analyses révèlent le mouvement, l'orientation de frontières, ainsi que les dimensions des structures rencontrées, impossibles à estimer par une mission composée d'un seul satellite. Une seconde partie s'intéresse plus globalement à la plasmasphère, notamment à la topologie et à la dynamique de ses structures de densité à petite et grande échelle. Cette étude s'appuie sur les analyses multipoints vues précédemment, mais elle utilise également des données d'autres instruments de CLUSTER, des images globales de la plasmasphère fournies par la mission IMAGE, ainsi que des résultats d'études statistiques et de simulations numériques. Enfin, la thèse décrit une analyse statistique menée sur un autre jeu de données: les densités de puissance spectrales des ondes électromagnétiques mesurées à basse altitude par le satellite Viking durant l'année 1986.

La dynamique du système magnétosphère-ionosphère résulte de stimuli directs ou indirects provenant du vent solaire. Elle est en grande partie assurée par des processus affectant des tubes de flux magnétique de petite ou moyenne échelle spatiale et de durée ne dépassant pas la dizaine de minutes. Grâce à des études expérimentales impliquant de multiples instruments, nous étudions la dynamique de ces tubes de flux simultanément dans l'ionosphère et dans la magnétosphère. Après une première partie consacrée à une description générale de la magnétosphère et à une analyse des travaux antérieurs sur les structures de moyenne échelle, ainsi que des moyens expérimentaux qui y donnent accès, nous étudions dans une seconde partie, les réponses dynamiques du système magnétosphère-ionosphère côté jour, à des variations du champ magnétique interplanétaire et à des impulsions de pression du vent solaire. Nous réalisons la première comparaison quantitative entre la magnétosphère et l'ionosphère de vitesses de plasma et de vitesses de déplacement des tubes de flux engendrés par la reconnexion sporadique. Nous quantifions le mouvement des différentes frontières magnétosphériques du côté jour, lors de variations de la composante nord-sud du champ magnétique interplanétaire, ainsi que leurs différents temps de réponse. Nous montrons également que les impulsions de pression du vent solaire peuvent être le facteur déclenchant la reconnexion, en période de champ magnétique interplanétaire dirigé vers le sud. Nous confirmons que les sursauts de convection ionosphérique associés en sont la signature fossile. Dans la troisième partie de cette thèse, nous étudions l'électrodynamique de structures aurorales de moyenne échelle, du côté jour et du côté nuit. Nous présentons la première observation directe des courants parallèles associés à un tube de flux magnétosphérique reconnecté du côté jour. Ces courants ainsi que le courant de Pedersen associé, constituent un circuit autonome indépendant des courants à grande échelle. Puis, nous modélisons l'électrodynamique d'un arc observé du côté nuit, afin de comprendre la fermeture du circuit électrique dans l'ionosphère. Deux modèles respectivement à une et deux dimensions sont utilisés, le second, plus satisfaisant, souffre cependant de l'insuffisance de la description expérimentale. Cet ensemble de travaux montre l'importance des processus à moyenne échelle dans la dynamique globale de la magnétosphère.

L'objectif de ce travail est l'étude du comportement du champ géomagnétique, en direction et en intensité, aux cours de périodes stables et de transition (excursions et inversions). Dans ce but, plusieurs études paléomagnétiques et de nombreuses déterminations de paléointensité par la méthode de Thellier ont été effectuées sur des coulés provenant de différentes provinces volcaniques. Des paléointensités comprises entre 21 et 54 Il T ont été obtenues sur des coulées de l'île de la Réunion, pour les périodes 5-11 Ka (mille ans) et 82-98 Ka. Ces données ainsi que la variation séculaire observée sur les directions, concordent avec des intensités du champ dipolaire et nondipolaire comparables avec les valeurs actuelles. Au contraire, de nouvelles données de paléointensité obtenues sur des laves volcaniques de directions intermédiaires, d'Islande et de la Chaîne des Puys, datées entre 40 et 50 Ka., confirment la baisse importante du champ durant l'excursion du Laschamp. Une étude des inversions les plus récentes a été effectuée sur une séquence datée de 123 coulées de l'île de Tahiti (Polynésie française). Des enregistrements détaillés du champ de transition ont été obtenus pour le Jaramillo supérieur et le Cobb Mountain, alors que les transitions du Jaramillo inférieur et du Matuyama-Brunhes n'ont été enregistrées que par quelques coulées. Le Cobb Mountain apparait, dans cet enregistrement, comme une excursion inverse-transitionel-inverse. Les données acquises à Tahiti, combinées à d'autres déjà obtenues en Polynésie suggèrent une domination des termes zonaux au début des renversements. L'intensité du champ de transition, à cette latitude, parait très faible, comme l'indiquent les paléointensités obtenues (3 à 8 Il T). Cette observation combinée à une analyse de l'intensité d'aimantation des coulées, pourrait indiquer une variation de l'intensité moyenne du champ de transition avec la latitude.

Le champ magnétique terrestre a des sources externes et internes à la Terre. Sur des échelles de temps décennales, ce champ présente des variations brusques: les "secousses géomagnétiques". Une des causes possibles aurait sa source dans le noyau de la Terre: les ondes de torsion. Après une introduction de ces ondes (ondes d'Alfvèn, équation d'onde), la propagation de ces ondes est étudiée dans un noyau avec ou sans graine. Enfin un mécanisme d'excitation d'origine externe à la Terre de ces ondes dans le noyau est étudié via les systèmes de courant de l'ionosphère et de la magnétosphère.

Trois gisements miniers alpins ont été prospectés : les amas de pyrrhotite de St Leger ( Maurienne) , le filon à sidérite -blende de Noguillan (Maurienne) et le filon à galène-blende-calcopyrite des rognioux (Beaufortain) -

La minéralogie physique a permis d'élucider de nombreuses énigmes relatives aux phases minérales du manteau terrestre, leur nature, leur changement de phase. L'expérimentation à haute pression et haute température dans la seconde moitié du 20ème siècle a permis d'apporter des données essentielles sur les matériaux du globe : on a pu alors faire le lien entre ces matériaux et les données obtenues par la sismologie, la géochimie et la géodynamique notamment. Les phases silicatées riches en calcium et aluminium se révèlent avoir des caractéristiques particulièrement intéressantes, avec de grandes implications géodynamiques. L'intérêt majeur de la combinaison de ces deux éléments est que le calcium peut être substitué par des cations volumineux tandis que l'aluminium permet d'assurer les compensations de charges en se substituant au silicium. D'autre part, la minéralogie de Ca et Al est caractérisée par de nombreuses nouvelles phases aux propriétés et structures tout à fait originales. Nous présentons ici les principaux résultats obtenus sur la perovskite calcique alumineuse Al-CaSiO3 : cette phase est capable d'incorporer de très grandes quantités d'actinides uranium et thorium, qui sont les principales sources d'énergie du globe. Ainsi cette phase minérale peut être le véritable moteur thermique du manteau inférieur terrestre. Ces résultats sont énoncés dans la perspective de mieux contraindre les modèles géodynamiques récents : ainsi cette phase pourrait à elle seule contribuer au chauffage par le bas de gros dômes observés dans les coupes du manteau obtenues par tomographie sismique. La relation possible entre nos résultats de minéralogie physique et le volume de matériaux chauds dans le bas du manteau terrestre est également discutée. La deuxième phase alumino-calcique présentée ici est la nouvelle phase appelée CAS et de composition CaAl4Si2O11. Il est maintenant acquis que ce minéral est essentiel dans les basaltes en subduction, notamment lorsqu'ils sont partiellement fondus. Mais plus intéressant, nous montrons que cette phase est caractérisée par une transition isosymétrique permettant à des atomes de silicium d'adopter une coordinence 5 au sein d'une bipyramide trigonale (2 tétraèdres partageant une face). L'importance d'une telle coordinence pour Si, intermédiaire entre les coordinences 4 et 6, est discutée, notamment en termes de processus de diffusion, de déformation par fluage diffusionnel, de viscosité : il apparaît clairement que des espèces telles que les groupes SiO5 favorisent grandement la déformation des matériaux qui les contiennent, et contribuent donc à améliorer leurs propriétés de transport. Ainsi la coordinence du silicium a un effet direct sur les processus dynamiques se produisant dans le manteau profond. A travers ces deux grandes études, on s'aperçoit à quel point les résultats de minéralogie physique peuvent apporter des données essentielles permettant d'alimenter des modèles géodynamiques, des modèles de fonctionnement thermique ou des modèles sismologiques. La sismologie ausculte le globe dans sa totalité, les expériences de géodynamique en laboratoire simulent le comportement rhéologiques du manteau avec des fluides et un chauffage par le bas : il est important d'apporter à ces modèles des informations précises sur les matériaux traversés par les ondes sismiques, ou que l'on essaie de modéliser en dynamique. D'autre part, l'étude de la phase CAS montre que des propriétés macroscopiques observées dans le manteau terrestre peuvent trouver leur origine dans la structure microscopique des phases minérales du manteau.

La subsidence verticale associée aux majeurs systèmes de drainage continentaux actifs est souvent étudiée en dehors de toute considération géomorphologique et géophysique. Nous allons explorer les relations entre la dynamique mantellique et les systèmes fluviaux actifs. En utilisant les bases de données et les compilations existantes, notamment le modèle crustal global CRUST 2.0, nous quantifierons grâce à une approche simple par itérations ce qui est communément appelé la subsidence néotectonique anormale (ANTS'). Nous utiliserons des méthodes existantes pour évaluer la configuration crustale isostatique à l'échelle du continent et aussi les corrections à appliquer à la surcharge sédimentaire et à la dénudation à l'échelle du bassin versant. Des paramètres additionnels seront introduits aux corrections précédentes et inclus à (1) la réponse flexurale au flux sédimentaire et à la surcharge sédimentaire au niveau des deltas offshores et (2) la restauration crustale à grande échelle. La focalisation de notre étude sur des bassins continentaux actifs parmi les plus importants à la surface de la terre et sur des fleuves majeurs mets en exergue un pattern d'anomalie négative systématique (ANTS'). L'histoire géomorphologique et néotectonique Pliocène à aujourd'hui de chaque région sera prise en compte dans nos efforts visant à comprendre l'expression de sub-surface des valeurs de subsidence observées. Les signaux de l'ANTS' pour les bassins sélectionnés seront de plus considérés du point de vue des observables géophysiques et de prédictions des modèles géodynamiques. A travers la mise en application de deux nouvelles approches de la modélisation simple de l'hydrologie à l'échelle d'un bassin, nous établirons une connexion de premier ordre entre les caractéristiques de sub-surface à l'échelle du bassin et les processus des enveloppes profondes. Nous intégrerons donc les systèmes classiques d'étude des sédiments récents dans une approche géodynamique contextuelle : les relations proposées dans cette étude suggèrent que l'évaluation à la fois des processus géologiques et de l'évolution du système Terre doit être approchée en intégrant finement les relations entre les processus de surface et les processus internes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : subsidence vertical, réponse flexurale, dynamique mantellique, l'hydrologie, bassin