Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The European Commission states that climate change will increase over time, even with successful actions to stop greenhouse gas emissions, Sweden's work has been investigated in the Climate and vulnerability report and recent studies shows that Sweden's work with the issue is going slow. One way to present and communicate climate change is through visualization. The purposes of this paper is to examine the use of geographic data in 3D as a tool in the adaptation process and how it affects communication and understanding in the municipalities (the responsibility for climate adaptation lies at the municipal level) and between municipalities and agencies. The thesis is a qualitative case study, carried out through interviews with Botkyrka Municipality, Gothenburg City, County Administrative Board of Stockholm, Swedish Geotechnical Institute and The Interactive Institute. The views - about the use of 3D and climate adaptation with a focus on municipal operations expressed in the interviews - was analysed using content analysis. Thoughts emerged during the study about whether 3D is a generation issue with increased public demand in the future. The study also raised concerns about 3D representation being too realistic and that the interpretation needed to understand what the data means will be absent. Pictures of any kind is believed to facilitate understanding but the choice of 2D or 3D maps does not have a large impact on the speed of climate adaptation among Sweden's municipalities. Municipalities who worked with 3D can see that 3D has an effect on the their process and data is used more than before, which can be an advantage and provide better understanding of risk. Dialogue with the public is also believed to improve with the tools that come with 3D models and 3D could preferred if it would provide a faster point of contact between the municipality and the public. / Europeiska kommissionen fastslår att även med lyckade åtgärder för att stoppa utsläppen av växthusgaser kommer klimatförändringarna att öka under lång tid. Sveriges arbete har utretts i en klimat- och sårbarhetsutredning, men arbetet med åtgärderna går långsamt. En del av ansvaret för klimatanpassningen ligger på kommunalnivå i och med kommunernas planmonopol och självstyre. Ett sätt att presentera och kommunicera klimatförändringarna är via bilder. Denna uppsats undersöker om eller hur 3D påverkar kommunikation och förståelse för klimatanpassning på kommunalnivå. Och hur 3Dmodeller kan fungera som ett stöd och underlag för klimatanpassning. Uppsatsen är en kvalitativ fallstudie som genomförts genom intervjuer med Botkyrka kommun, Göteborgs stad, Länsstyrelsen i Stockholm, Statens Geotekniska Institut och The Interactive Institute. Informanterna har fått ge sin bild av användningen av 3D och klimatanpassning med fokus på kommunalverksamhet. Det materialet analyserades sedan i en innehållsanalys. Det framkom funderingar på om 3D är en generationsfråga där allmänheten i framtiden kommer kräva visualisering i 3D för att kunna förstå vad det är som visas. Det lyftes också farhågor om att 3D kan bli för verkligt och att den tolkning som behövs för att förstå vad datat betyder uteblir. Det är inte om kartorna är 2D eller 3D som gör att klimatanpassningen går långsamt bland Sveriges kommuner, men bilder av något slag tros underlätta förståelse. Kommunerna som jobbat med 3D ser ändrade arbetssätt där datat följer med i processen tydligare än tidigare vilket kan vara en fördel och ge bättre riskförståelse. Dialog med allmänheten tros också förbättras genom verktygen som kommer med 3D-modellerna om 3D dessutom kan ge en snabbare kontaktväg mellan kommun och allmänhet kan det vara en fördel.

Les radiations sont omniprésentes. Elles ont de nombreuses applications dans des domaines variés: en médecine, elles permettent de réaliser des diagnostiques et de guérir des patients; en communication, tous les systèmes modernes utilisent des formes de rayonnements électromagnétiques; et en science, les chercheurs les utilisent pour découvrir la composition et la structure des matériaux, pour n'en nommer que quelques-unes. Concrètement, la radiation est un processus au cours duquel des particules ou des ondes voyagent à travers différents types de matériaux. La radiation peut être très énergétique, et aller jusqu'à casser les atomes de la matière ordinaire. Dans ce cas, on parlera de radiation ionisante. Il est communément admis que la radiation ionisante peut être bien plus nocif pour les êtres vivants que la radiation non ionisante. Dans cette dissertation, nous traiterons de la radiation ionisante. La radioactivité est le processus d'émission des radiations ionisantes. Elle existe sous forme naturelle, et est présente dans les sols, dans l'air et notre planète entière est bombardée en permanence de rayonnements cosmiques énergétiques. Depuis le début du XXe siècle, les chercheurs sont capables de créer artificiellement de la matière radioactive. Cette découverte a offert de multiples avancées technologiques, mais a eu également de lourdes conséquences pour l'humanité comme l'ont démontrés les évènements de Tchernobyl et de Fukushima ou d'autres accidents dans le monde médical. Cette dangerosité a conduit à l'élaboration d'un système de radioprotection. Dans la pratique, la radioprotection est principalement mise en œuvre en utilisant la méthode ALARA. Cette méthodologie consiste à justifier, optimiser et limiter les doses reçues. Elle est utilisée conjointement avec les limites légales. Le facteur d'optimisation est contraint par le fait que l'exposition volontaire d'un travailleur aux radiations lors d'une opération doit être plus bénéfique que si aucune intervention humaine n'était conduite dans une situation donnée. Dans le monde industriel et scientifique, il existe des infrastructures qui émettent des rayonnements ionisants. La plupart d'entre elles nécessitent des opérations de maintenance. Dans l'esprit du principe ALARA, ces interventions doivent être optimisées pour réduire l'exposition des travailleurs aux rayonnements ionisants. Cette optimisation ne peut pas être réalisée de manière automatique car la faisabilité des interventions nécessite dans tous les cas une évaluation humaine. La planification des interventions peut cependant être facilitée par des moyens techniques et scientifiques comme par exemple un outil informatique. Dans le contexte décrit ci-dessus, cette thèse regroupe des considérations techniques et scientifiques, et présente la méthodologie utilisée pour développer des outils logiciels pour la mise en œuvre de la radioprotection.

Les radiations sont omniprésentes. Elles ont de nombreuses applications dans des domaines variés: en médecine, elles permettent de réaliser des diagnostiques et de guérir des patients; en communication, tous les systèmes modernes utilisent des formes de rayonnements électromagnétiques; et en science, les chercheurs les utilisent pour découvrir la composition et la structure des matériaux, pour n'en nommer que quelques-unes. Concrètement, la radiation est un processus au cours duquel des particules ou des ondes voyagent à travers différents types de matériaux. La radiation peut être très énergétique, et aller jusqu'à casser les atomes de la matière ordinaire. Dans ce cas, on parlera de radiation ionisante. Il est communément admis que la radiation ionisante peut être bien plus nocif pour les êtres vivants que la radiation non ionisante. Dans cette dissertation, nous traiterons de la radiation ionisante. La radioactivité est le processus d'émission des radiations ionisantes. Elle existe sous forme naturelle, et est présente dans les sols, dans l'air et notre planète entière est bombardée en permanence de rayonnements cosmiques énergétiques. Depuis le début du XXe siècle, les chercheurs sont capables de créer artificiellement de la matière radioactive. Cette découverte a offert de multiples avancées technologiques, mais a eu également de lourdes conséquences pour l'humanité comme l'ont démontrés les évènements de Tchernobyl et de Fukushima ou d'autres accidents dans le monde médical. Cette dangerosité a conduit à l'élaboration d'un système de radioprotection. Dans la pratique, la radioprotection est principalement mise en œuvre en utilisant la méthode ALARA. Cette méthodologie consiste à justifier, optimiser et limiter les doses reçues. Elle est utilisée conjointement avec les limites légales. Le facteur d'optimisation est contraint par le fait que l'exposition volontaire d'un travailleur aux radiations lors d'une opération doit être plus bénéfique que si aucune intervention humaine n'était conduite dans une situation donnée. Dans le monde industriel et scientifique, il existe des infrastructures qui émettent des rayonnements ionisants. La plupart d'entre elles nécessitent des opérations de maintenance. Dans l'esprit du principe ALARA, ces interventions doivent être optimisées pour réduire l'exposition des travailleurs aux rayonnements ionisants. Cette optimisation ne peut pas être réalisée de manière automatique car la faisabilité des interventions nécessite dans tous les cas une évaluation humaine. La planification des interventions peut cependant être facilitée par des moyens techniques et scientifiques comme par exemple un outil informatique. Dans le contexte décrit ci-dessus, cette thèse regroupe des considérations techniques et scientifiques, et présente la méthodologie utilisée pour développer des outils logiciels pour la mise en œuvre de la radioprotection. / Radiation is omnipresent. It has many interesting applications: in medicine, where it allows curing and diagnosing patients; in communication, where modern communication systems make use of electromagnetic radiation; and in science, where it is used to discover the structure of materials; to name a few. Physically, radiation is a process in which particles or waves travel through any kind of material, usually air. Radiation can be very energetic, in which case it can break the atoms of ordinary matter (ionization). If this is the case, radiation is called ionizing. It is known that ionizing radiation can be far more harmful to living beings than non-ionizing radiation. In this dissertation, we are concerned with ionizing radiation. Naturally occurring ionizing radiation in the form of radioactivity is a most natural phenomenon. Almost everything is radioactive: there is radiation emerging from the soil, it is in the air, and the whole planet is constantly undergoing streams of energetic cosmic radiation. Since the beginning of the twentieth century, we are also able to artificially create radio-active matter. This has opened a lot of interesting technological opportunities, but has also given a tremendous responsibility to humanity, as the nuclear accidents in Chernobyl and Fukushima, and various accidents in the medical world have made clear. This has led to the elaboration of a radiological protection system. In practice, the radiological protection system is mostly implemented using a methodology that is indicated with the acronym ALARA: As Low As Reasonably Achievable. This methodology consists of justifying, optimizing and limiting the radiation dose received. This methodology is applied in conjunction with the legal limits. The word "reasonably" means that the optimization of radiation exposure has to be seen in context. The optimization is constrained by the fact that the positive effects of an operation might surpass the negative effects caused by the radiation. Several industrial and scientific procedures give rise to facilities with ionizing radiation. Most technical and scientific facilities also need maintenance operations. In the spirit of ALARA, these interventions need to be optimized in terms of the exposure of the maintenace workers to ionizing radiation. This optimization cannot be automated since the feasibility of the intervention tasks requires human assessment. The intervention planning could however be facilitated by technical-scientific means, e.g. software tools. In the context sketched above, this thesis provides technical-scientific considerations and the development of technical-scientific methodologies and software tools for the implementation of radiation protection.In particular, this thesis addresses the need for an interactive visual intervention planning tool in the context of high energy particle accelerator facilities.

This thesis introduces and analyses a unique approach which involved iteratively engaging with stakeholders to generate a film about sea-level rise at a heritage site. The project used fine-scale remote sensing techniques, including airborne and terrestrial laser scanning (TLS), to produce spatially accurate and realistic 3D digital visualisations of projected sea level rise at Cotehele Quay, a site on the River Tamar in Cornwall which is owned and managed by the National Trust. Area residents and stakeholders were involved in a series of focus groups which provided guidance on the integration of the spatial models into a short film. This thesis makes an original contribution to knowledge about how non-scientific audiences understand and interpret visual realism and spatial accuracy when engaged with the process of developing such a tool. Ultimately, the thesis proposes a new kind of visual realism based on this knowledge, known as ‘participatory realism’. The main output of this research was a film, ‘Changing Tides at Cotehele Quay’, which is presently being used by the National Trust as part of their wider communication toolkit. In addition to reflecting on the production of the film, the thesis makes the argument that at present TLS is not being proactively used to engage wider audiences. The research explored how TLS and other spatial data can be used in settings which are more public-facing; the thesis analyses the results of this innovative practice and interrogates the way in which people interacted and responded in the course of their participation.

Les modèles numériques de terrains (MNT) permettent de représenter efficacement la topographie d'une zone géographique donnée. Ces MNT peuvent être issus d'une télé acquisition à l'aide de radars embarqués ou de levés manuels sur le terrain à l'aide d'un tachéomètre. Les MNT constituent le contexte thématique de cette thèse qui est composée en trois parties.<br /><br />Dans un premier temps, nous nous intéressons à la création de ces modèles à partir d'une source importante de données topographiques constituée par les cartes topographiques. Nous présentons une chaîne complète de traitements permettant de générer un MNT à partir d'une carte topographique numérisée. Nous détaillons particulièrement de nouvelles méthodes de reconstruction des courbes de niveaux et d'interpolation de ces courbes pour générer un MNT. Les différents travaux effectués dans cette thématique s'intègrent au sein de la plate-forme logicielle AutoDEM que nous avons développée durant cette thèse.<br /><br />Puis, dans une deuxième partie, nous présentons une nouvelle technique permettant de visualiser des MNT en 3D sur une large gamme de dispositifs allant de stations de travail reliées à de grands écrans jusqu'à des terminaux mobiles (TM) à faibles capacités tels que les PDA ou les téléphones portables. L'intérêt majeur de la technique présentée, qui repose sur un mode connecté client-serveur, réside dans l'adaptation dynamique du modèle 3D aux capacités d'affichage du terminal. Nous nous intéressons également à des techniques de rendu à distance et présentons deux techniques permettant d'offrir d'une part une visualisation interactive temps réel et d'autre part un panorama virtuel à l'utilisateur.<br /><br />Enfin, dans un troisième temps, nous décrivons des techniques nouvelles permettant à un utilisateur mobile disposant d'un TM de naviguer et d'interagir avec des données géographiques (cartes ou plans 2D et scènes 3D). La première est une technique d'interaction tangible et bi-manuelle reposant sur la détection par analyse du flux vidéo d'une cible décrivant un code couleur. La deuxième est une technique de sélection à deux niveaux adaptée aux TM ne disposant pas de dispositif de pointage continu.

Étude portant sur la modélisation d'images a traiter. Application des fonctions spline. Diverses techniques d'approximation sont mises en œuvre et des algorithmes spécifiques sont développés pour s'adapter au volume important des données. L'intérêt de cette représentation confirmée est illustré sur trois exemples d'origine médicale

En chirurgie laparoscopique, les chirurgiens doivent prendre des décisions appropriées en se basant sur une image qui leur offre un point de vue unique du site opératoire. Cette tâche est difficile à réaliser compte tenu du champ de vue limité de l'endoscope et du fait que l'endoscope rigide doit passer par un point d'insertion unique. Ces contraintes obligent les chirurgiens à réaliser des mouvements d'aller-retour avec l'endoscope, alternant entre des vues détaillées et des vues globales de la scène, qui leur permettent de se repérer plus facilement. Dans le but d'observer les parties cachées d'un organe, les chirurgiens aimeraient bien pouvoir changer le point de vue, sans avoir à insérer l'endoscope dans un nouveau point d'insertion. Pour répondre à cette problématique, nous proposons au chirurgien de visualiser une image virtuelle de la cavité abdominale, synthétisée selon un point de vue quelconque. Notre approche est basée sur l'insertion d'un commando de caméras miniatures au sein de la cavité abdominale. Ces caméras sont fixées à la paroi abdominale, aux trocarts ou aux outils chirurgicaux, de sorte qu'au moins l'une d'entre elles soit en mesure de percevoir une information pertinente pour le chirurgien. Les caméras sont regroupées en paires stéréoscopiques pour reconstruire des modèles 3D du site opératoire. Ces modèles fournissent un cadre de référence qui permet la fusion de toutes les images perçues par les caméras, restituée sous forme d'une image stable synthétisée selon tout point de vue. L'image virtuelle est rendue selon le point de vue désiré par le chirurgien, ce qui lui permet d'explorer la cavité abdominale sans intervenir sur les caméras réelles.

L'objectif principal de ces travaux de thèse est d'unifier différentes informations 2D et 3D afin de réaliser une visualisation adaptée dans un environnement client/serveur hétérogène en termes de réseau, de traitement et de ressources mémoire. Dans ce contexte, nous avons exploité la nature multi-résolution de la transformée en ondelettes discrètes (TOD) du codeur JPEG2000. L'unification des données est réalisée par insertion aveugle, synchrone ou partiellement synchrone, des données cachées dans le domaine des ondelettes. Une visualisation 3D classique nécessite au moins deux types de données : une image 2D d'intensité, appelé texture, et une forme 3D pouvant être représentée par une image, un modèle 3D ombré ou un maillage de points. Ce type d'image, parfois également appelé carte de profondeur est une image dans laquelle la valeur des pixels reflète la distance du capteur à la surface par imagerie. La texture est une image 2D couleur qui est apposée sur le modèle 3D après triangulation. Au niveau de l'insertion des données cachées, la carte de profondeur est d'abord transformée dans le domaine des ondelettes tandis que la texture est insérée dans le codeur JPEG2000. Le processus de codage JPEG2000 de la texture est interrompue, et les coefficients 3D sont insérés dans la totalité ou dans un sous-ensemble des sous-bandes de la texture. Les données sont re-intégrées dans le codeur standard de JPEG2000 à l'endroit où l'interruption a été faite. Le fichier résultant peut alors être envoyé à travers tous types de canal de communication comme un autre fichier standard issu du codeur JPEG2000. Les différents niveaux de résolution et le caractère synchronisé de nos algorithmes permettent une visualisation en 3D, même avec peu de sous-bandes de résolution suite à un transfert partiel ou retardé. La méthode permet ainsi d'effectuer une visualisation à partir uniquement d'une fraction des données. Dans ce cas nous remplaçons par des zéros les coefficients des sous-bandes manquantes. La première phase de ce travail a concerné l'imperceptibilité; c'est la raison pour laquelle l'insertion a été réalisée dans les bits de poids plus faibles. La deuxième phase de ces travaux a concerné la robustesse, c'est pourquoi une stratégie d'insertion par étalement de spectres a été utilisée. Au cours de la seconde phase, l'imperceptibilité n'a pas été complètement ignorée, du fait que l'insertion des données est effaçable après l'extraction. Les deux applications principales sont la visualisation 3D de modèles numériques de terrains et de visages. Dans la troisième et dernière phase de ces travaux de thèse, nous avons élargi le problème en essayant de prendre en compte le problème d'assemblage de dalles de niveaux de résolutions différentes sans soudure apparente. Ceci a eté assuré par des fonctions de lissage dans le domaine des ondelettes.