La modélisation d'environnements urbains permet le développement de nombreuses applications telles que la navigation 3D, la planification de l'aménagement urbain ou la création de scenarii pour le cinéma. L'enjeu technologique est de réduire le temps nécessaire pour une modélisation réaliste et fidèle à la réalité. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet TerraNumerica dont l'objectif est de développer une plateforme de production et d'exploitation d'environnements synthétiques urbains. Dans ce contexte, nous sommes confrontés à des problèmes de segmentation de scènes urbaines. Dans une première partie, nous montrons l'intérêt de l'opérateur d'ouverture ultime en tant qu'opérateur de segmentation générique. Ensuite nous avons proposé plusieurs améliorations qui le rendent plus robuste à des problèmes de masquage et d'images floues. L'efficacité de ces améliorations est démontrée dans le contexte de l'étude mais aussi pour la segmentation de texte enfoui et de cellules. La deuxième partie est consacrée à l'analyse de façades. Leur modélisation est réalisée à l'échelle du bâtiment. Néanmoins, lors de l'acquisition, plusieurs bâtiments apparaissent dans une même image. Nous proposons une méthode capable de séparer automatiquement les différentes façades contenues dans l'image. Ensuite, nous détectons les étages, les travées, les fenêtres... afin d'alimenter un modèle de bâtiment fidèle à la réalité. La troisième partie de cette thèse est consacrée à l'analyse des données tridimensionnelles. Pour une modélisation de la scène, il est nécessaire d'introduire des éléments du mobilier urbain ainsi que le trottoir. Nous présentons des outils pour la détection et la classification d'artefacts. Ces outils permettent 1- le filtrage de données facilitant la modélisation et 2- la réintroduction d‘éléments tels que les lampadaires, améliorant le réalisme de la scène modélisée. Nous proposons également une méthode automatique pour la segmentation du trottoir.

De nombreux édicules appelés Animitas, souvent modestes mais parfois monumentaux, se remarquent au Chili, dans les villes et le long des routes, souvent en position incongrue eu égard aux logiques rationalistes qui prévalent désormais dans la gestion des territoires. Ils commémorent des décès tragiques, naturels ou violents, intervenus sur l'espace public. Élevés sans autorisation, dépourvus de statut laïc ou religieux, ils n'en tiennent pas moins un rôle majeur dans la perception et les pratiques populaires de l'espace, qu'ils viennent sacraliser sous diverses formes, sans contrarier la vie quotidienne. Les rares tentatives pour les détruire ou les déplacer ont échoué ou se sont avérées d'authentiques traumatismes, tant les Animitas contribuent à l'appropriation des lieux et à l'instauration d'une relation avec l'invisible recherchée par une grande partie de la population. Dès lors, on est fondé à s'interroger sur la manière dont l'urbanisme peut traiter un tel phénomène. Peut-il intégrer ces édicules imprévus et les pratiques afférentes, en tirer des servitudes ou des directives ? Peut-il, dans un état laïc et dans un droit fondé sur la raison, contrevenir à la fonctionnalité pour instaurer une approche socio-spirituelle ? La recherche a d'abord consisté à inventorier largement les Animitas du Chili, puis à s'attarder spécialement sur celles de Valparaiso, qui ont fait l'objet d'un recensement exhaustif. Ce matériau a permis de construire des typologies qui ont été confrontées au contenu d'entretiens réalisés auprès de constructeurs d'Animitas et de pratiquants. Ce qui a conduit à préciser les conditions de leur édification, de leur élévation à certains statuts et de leur évolution. Cette partie du travail a mis en évidence le recyclage de certaines croyances et pratiques pré-hispaniques ; elle a également permis d'esquisser des catégories d'où ont été tirées quelques hypothèses sur la stabilité du phénomène et la nécessité de le prendre en considération dans la gestion des villes contemporaines et du territoire chiliens.

Actuellement, la marche à pied suscite un regain d'intérêt comme mode de transport complémentaire. En effet, les décideurs locaux semblent vouloir atténuer le déséquilibre existant entre modes de déplacement au sein des agglomérations. En géographie, la mobilité se réfère à la pratique des échanges et des déplacements qu'effectuent les individus ou groupes d'individus ; cette mobilité est susceptible de révéler les propriétés des lieux et de participer à leur transformation. Parmi tous les modes de déplacement, la marche à pied implique un rapport privilégié entre les personnes et l'espace dans lequel elles évoluent. Le paysage visible, en tant qu'élément du cadre de vie pratiqué quotidiennement et perçu par le prisme de la perception, est donc un facteur pris en compte dans les choix de déplacement.<br />Cette recherche a pour objectif d'analyser les choix d'itinéraires pédestres en fonction des paysages urbains. Deux enquêtes sont pour cela mises en œuvre sur les sites de Lille et Besançon. La première a donné lieu au recensement de plus de 500 trajets en marche à pied ; la seconde a permis de qualifier précisément les paysages urbains. En mettant en œuvre plusieurs types d'analyses géographiques en partie inspirées des travaux des économistes et des psychologues, les caractéristiques des déplacements pédestres sont mises en évidence. Des modèles de choix discrets sont ainsi utilisés et le travail proposé conduit à élaborer une méthode originale d'évaluation des paysages urbains perçus par les piétons.

Thèse de doctorat : Productique. Automatique et Informatique industrielle : Lille 1 : 2002. / N° d'ordre (Lille) : 3239. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 177-190.

Thèse de doctorat : Sciences du langage : Rennes 2 : 2009. / Bibliogr. f. 243-259 (139 réf. bibliogr.). Index des termes, notions et auteurs. Annexes.

Ce document synthétise l'ensemble des mes activités de recherche depuis mon doctorat, obtenu en 2006, jusqu'à mes travaux les plus récents et en cours effectués au Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains (LEESU) où je suis maître de conférences depuis 2007. Le LEESU est un laboratoire commun à l'Université Paris-Est Créteil Val de Marne (UPEC), l'Ecole des Ponts ParisTech, l'Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEMLV) et AgroParisTech. L'objectif de mes travaux est d'obtenir une vision intégrée des micropolluants organiques en milieu urbain, de leur émission au milieu récepteur. Ils sont orientés vers les polluants prioritaires de la Directive cadre sur l'eau (DCE, Directive 2000/60/CE), les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les polybromodiphényléthers, les alkylphénols, le bisphénol A et les phtalates. Ils s'intéressent d'une part à la production de polluants sur les surfaces urbaines, à leur transfert à différentes échelles, à leur comportement au sein des filières de traitement et finalement à leur devenir dans les milieux récepteurs. Après une introduction dédiée au contexte scientifique, j'ai opté pour une présentation de ce manuscrit selon 4 blocs regroupant la quasi-totalité de mes activités. Bien que perméables, ces blocs se structurent selon le devenir des micropolluants dans les eaux urbaines : * De l'atmosphère aux eaux de ruissellement ; * Dans les réseaux d'assainissement ; * Dans les filières de traitement ; * Dans les milieux récepteurs.

Depuis le début des années 2000, la cité-État de Singapour est régulièrement prise en exemple à Tallinn, (Estonie). Faisant le constat que la capitale estonienne partage des similitudes avec l’ancienne colonie britannique (ville portuaire, territoire national limité, de faibles ressources naturelles, une orientation économique vers les nouvelles technologies), certains experts estiment que Tallinn pourrait connaître un succès similaire en devenant un pôle central sur les rives de la mer Baltique. Qu’en est-il vraiment alors les autorités estoniennes s’efforcent d’ancrer leur pays en Europe et de rompre tout lien avec la Russie, l’ancienne puissance occupante ? La première partie de thèse analyse la réalité de l’intégration européenne de Tallinn, l’évolution des relations avec la Russie, voisine inévitable, et les potentiels de développement vers des horizons plus éloignés. Ces ambitions internationales ne peuvent devenir réalité sans transformations urbaines au niveau local. Faire connaître la ville, attirer hommes d’affaires et touristes nécessitent la modernisation d’un espace urbain développé à l’époque soviétique et son adaptation à de nouvelles normes. Trois thématiques illustrent la volonté de changement à Tallinn : la révolution du numérique, la rénovation du littoral et le développement d’une ville durable. Toutefois, ces processus provoquent un certain nombre de conflits locaux qui peuvent devenir un frein à la réalisation des projets internationaux tallinnois. / Since the beginning of the 2000s, the city-state of Singapore has often been taken as an example for Tallinn (Estonia). Observing that the Estonian capital shares common features with the former British colony (harbour city, a small national territory, few natural resources, an economy oriented toward new technologies), experts think that Tallinn could experiment a similar success and become a centre of the shore of the Baltic Sea. How could it be in reality when the Estonian authorities will to integrate their country in Europe and cut all relation with Russia, the former occupying power? The first part of this thesis analyses the reality of the European integration of Tallinn, the evolution of the relations with Russia, the inevitable neighbour and the potentials of development towards more distant horizons. These international ambitions cannot become a reality without urban transformations at a local level. Make the city known, attract businessmen and tourists require the modernisation of the urban space developed during the Soviet period and its adaptation to new standards. Three themes illustrate the will of change in Tallinn: the digital revolution, the renovation of the seashore and the development of a sustainable city. However, the processes imply a number of local conflicts that could restrain the achievement of Tallinn's international projects.

Au cours de cette thèse nous nous sommes intéressés à la problématique du démélange hyperspectral en milieux urbains. En particulier nous nous sommes penchés sur la prise en compte du phénomène de variabilité intra-classe dans les méthodes de démélange. La mise en évidence de la variabilité intra-classe a été le point de départ de cette étude. Nous avons ainsi constaté que ce phénomène était non-négligeable dans les milieux urbains et qu'il devait être pris en compte. En nous basant sur des modèles de mélange existants dans la littérature nous avons développé deux nouveaux modèles de mélange prenant en compte cette variabilité intra-classe. Le premier est un modèle de mélange linéaire. Le second est un modèle linéaire-quadratique qui permet de prendre en compte les réflexions multiples sur les bâtiments. Dans un premier temps nous ne nous sommes intéressés qu'au cas des modèles linéaires. Comme aucune méthode de la littérature ne permet d'effectuer le démélange à partir de nos modèles de mélange nous avons développé deux méthodes UP-NMF et IP-NMF. UP-NMF est une adaptation de la méthode NMF à notre modèle de mélange. Pour rendre compte de la notion de classes de matériaux purs une contrainte sur l'inertie des classes a été ajoutée à UP-NMF pour obtenir IP-NMF. Les premiers tests ont été effectués sur données semi-synthétiques et ont permis de déterminer l'impact de l'initialisation de ces méthodes sur leurs performances et de fixer le paramètre d'inertie. Les performances de UP-NMF et IP-NMF ont été comparées à celles des méthodes standards de démélange. Les seconds tests ont été effectués sur une portion d'image de Toulouse. Dans cette partie nous avons mis en évidence que, contrairement à des méthodes standards, les résultats de IP-NMF étaient peu sensibles à une erreur sur l'estimation du nombre de classes pures. Finalement nous avons développé une méthode de démélange linéaire-quadratique, LQIP-NMF, en nous basant sur le modèle que nous avons mis en place. Les tests de LQIP-NMF ont montré qu'en cas de trop forte variabilité intra-classe les effets de non-linéarité étaient de second ordre et qu'il ne semblait pas pertinent de les prendre en compte. / This work is devoted to unmixing for urban areas. We particularly focused on the impact of intra-class variability on unmixing. We first described the results of a study highlighting intra-class variability assessed in real images. It appeared that this phenomenon was significant and had to be included in the mixing models. Based on the state of the art we developed 2 new mixing models dealing with intra-class variability. The first one is a linear one. The second one is a linear-quadratic one which allows to consider multiple scattering effects on buildings. First only the linear mixing model was considered. Currently it does not exist any unmixing method able to deal with this new model. So two methods were developed, UP-NMF and IP-NMF. UP-NMF is a new unmixing method based on an extension of the standard NMF. To overcome UP-NMF limitations an extended method is proposed, IP-NMF, which limit the spreading of each class by adding an inertia constraint in the cost function. These methods were firstly tested on a semi-synthetic data set. These tests allowed us to study the impact of the initialisation on our methods performance and also to fix the inertia parameter. We also compared the results of UP-NMF and IP-NMF to the results obtained with standard methods. The second tests were performed on an image taken above Toulouse. It appeared that IP-NMF is less sensitive to an error in the estimation of classes number than standard methods. Finally we developed a linear-quadratic method, LQIP-NMF, dealing with the non-linear mixing model previously described. In cases of high intra-class variability, the quadratic terms are drowned in the large variability of materials. So it seems that it is not relevant to taking into account these non-linearities.

La mobilité des personnes dépend à la fois de l’offre de service de transports, et de l’organisation de notre espace de vie. Nos choix de localisation de résidence, de travail, ainsi que nos choix de déplacement et d’itinéraire dépendent de nos budgets monétaires, temporels et de nos préférences. L’organisation de notre espace de vie a donc de fortes répercussions sur les consommations d’espace et d’énergie. Peut-on concevoir notre espace de vie en 2040 sous une forme plus sobre ? Pour parvenir à un nouvel équilibre, nous proposons, sur le terrain de l’agglomération lilloise, d’appliquer le concept urbanistique théorique du Transit-Oriented-Development et son modèle du Corridor Urbain. Nos objectifs consistent à concentrer les activités de tous types le long des axes de Transports Collectifs lourds existants, ainsi, à redévelopper la métropole dans ses corridors afin de promouvoir une vie de proximité. En limitant l’urbanisation en dehors des espaces de corridors, nous maîtrisons l’étalement urbain et facilitons une mobilité durable. Pour tester un tel scénario, un modèle de simulation intégrée est mis en place incluant à la fois l’usage des espaces et le réseau complet des transports. Trois visions de stratégie territoriale en matière de réaménagement sont testées afin de mesurer les conséquences à long terme sur la morphologie des espaces et sur les mobilités humaines pour des activités diverses, ainsi que les effets environnementaux liés à ces actions. En plus d’enrichir la compréhension du système complexe qu’est la ville, les résultats issus de cette étude prospective apportent des indications pour l’organisation spatiale et pour la conception de la mobilité. / Human mobility depends not only on the supply of transport services, but more indirectly, on the organization of our living space. Our residential and working location, as well as our travelling mode and itinerary choices are based on our monetary and time budgets, besides, personal preferences. Therefore, the organization of our living space has wide implications on the space and energy consumption. Can we design this space in 2040 in a more sustainable way? To achieve a new balance, we propose to apply the theoretical urban concept of Transit-Oriented-Development and the model of Urban Corridor to Lille metropolitan area. We aim at concentrating activities of all kinds along the existing mass transit axis, thus, revitalizing the city within its public transport (PT) corridors so as to promote dense, diverse and designed neighborhoods. By limiting constructions outside PT corridor, we control urban sprawl and encourage short-distanced and less time-consuming travelling patterns. To test this scenario, we set up a land use and transport integrated model including main economic activities, real estate market in addition to the complete transport network. Three visions of redevelopment strategy are tested in order to measure their long-term consequences related to different actions, such as the territorial morphology, the location choices of household and firms, the travel behavior for various activities and associated environmental impacts. By providing a reference for the spatial organization and for the transport services planning, the results stemming from this prospective analysis may also enhance our global understanding of the city - how this complex system works.

Les réseaux véhicules (VANET) permettent d’offrir des solutions efficaces et rentables pour diverses applications telles que celles liées à : la sécurité routière, la gestion du trafic routier et les applications multimédia en utilisant les communications sans fil multi-sauts entre les véhicules communicants. Cependant, la mise en place et le maintien de liens multi-sauts fiables dans les environnements VANET posent de réels défis principalement à cause des changements rapides de topologie et des déconnexions fréquentes des liens, ce qui conduit à l'échec et l'inefficacité des protocoles de routage ad hoc traditionnels. Cette thèse propose une nouvelle famille de protocoles de routage (nommés AQRV, AQRV-1 et AQRV-2) adaptés aux caractéristiques intrinsèques des réseaux VANET. Basés sur l’estimation de la qualité de service en temps réel des segments de route (à savoir la probabilité de connectivité, le taux de perte de paquets et le délai), ces trois protocoles de routage reposent sur la sélection dynamique aux intersections du meilleur prochain segment de route pour un routage de bout-en-bout affichant la meilleure QoS (Quality of Service). Cette propriété de sélection opportuniste confère aux protocoles AQRV une bonne adaptation aux scénarios urbains à grande échelle tout en répondant aux contraintes QoS d'un grand nombre d'applications. Afin d'explorer la meilleure route en termes de QoS, la question du routage est vue comme un problème d'optimisation pour lequel un algorithme basé sur l’approche de colonie de fourmis ACO (Ant Colony Optimization) est employé. Par ailleurs, afin de réduire le temps d’exploration des routes et diminuer la charge du trafic de signalisation sur le réseau, une méthode opportuniste est proposée pour explorer efficacement le réseau et rechercher les meilleurs chemins disponibles en termes de QoS locale et globale. En outre, en exploitant des informations sur le trafic, telles que la densité véhiculaire, la vitesse des véhicules et de la longueur des segments de routes, des modèles théoriques sont élaborés pour estimer la qualité de service en temps réel pour deux scénarios distincts : des segments de routes à 1 et à 2 voies. Ces modèles offrent deux principaux avantages: des estimations précises de la qualité des segments de routes et un gain en charge de trafic de signalisation par rapport à la méthode d'estimation traditionnelle reposant sur l’envoi périodique de paquets de signalisation dédiés. Par ailleurs, le concept de TI (Terminal Intersection) est introduit pour mutualiser les routes entre intersections et éviter un routage basé sur nœuds communicants. Ainsi, les différentes paires de communication partagent les informations les plus à jour sur les meilleures routes, ce qui est bénéfique à la réduction de la charge de signalisation et au délai d’établissement des routes. Enfin, pour réduire davantage le trafic de signalisation et diminuer ainsi la congestion du réseau, la technique de transmission à un saut est améliorée, dans le protocole AQRV-2, grâce au concept d'élection distribuée du relayeur qui permet d’éviter la découverte du voisinage par échanges périodiques de paquets Hello. Les performances des protocoles proposés et la pertinence des modèles mathématiques de QoS dérivés ont été évaluées par des séries de simulations implémentant des scénarios réalistes. Une analyse approfondie a permis de montrer la meilleure performance des protocoles de routage développés en termes de signalisation, de délai et de taux de remise de paquets en comparaison aux protocoles de routage de référence. L’étude a également montré l’effet des différents paramètres protocolaires sur les performances globales. / Vehicular ad hoc networks (VANETs) are able to supply scalable and cost-effective solutions for various applications such as road safety, traffic efficiency and entertainments through multi-hop vehicle-to-vehicle wireless communications. However, developing multi-hop communications in VANET environments is a very challenging problem due to the rapid topology changes and frequent network disconnections, which lead to routing failure or inefficiency in traditional mobile ad hoc routing protocols. This dissertation proposes a novel class of routing protocols (AQRV, AQRV-1 and AQRV-2), which can account for specific characteristics of VANETs. Based on real-time QoS of road segment (namely connectivity probability, packet delivery ratio and delay), these three routing protocols rely on dynamic intersection-based best QoS route selection to cope with the scalability challenge in large-scale urban scenarios and meet varying requirements of a large number of applications. In order to explore the best QoS routing path, we regard the corresponding routing issue as an optimization problem, and propose an ACO-based (Ant Colony Optimization) algorithm to solve it. Besides, to reduce routing exploration time and decrease network overhead, an opportunistic method is proposed to explore the network and search available routing paths in terms of local/global QoS. In addition, by taking benefit from traffic information, such as vehicle density, vehicle speed and road length, we design mathematical models to estimate real-time QoS for 1-lane and 2-lane road scenarios. The main advantages of these models are twofold: provide accurate estimations of road segments’ QoS metrics and decrease the overhead compared with the estimation method by forwarding periodic packets. Furthermore, a TI-based (Terminal Intersection) concept is proposed to make a group of communication pairs share the same back-bone best route, which is beneficial to update latest routing information, decrease overhead and reduce transmission delay. Upon best route identification, data packets forwarding process is initiated including a dynamic road segment selection at intersections based on the updated global QoS, and a simple greedy carry-and-forward scheme to relay data packets between two neighboring intersections. Finally, to further reduce signaling overhead and alleviate network congestion, the one-hop geographical forwarding is improved using a distributed receiver-based election concept and utilized in AQRV-2 routing protocol to avoid periodic Hello packets exchanges. Extensive simulations are implemented to prove the effectiveness of the proposed protocols and the accuracy of the derived mathematical QoS models. A thorough analysis showed the better performance of our routing protocols in terms of overhead, delay and packet delivery ratio compared with reference routing protocols, and investigated the effects of related influencing factors.