L'AIS : une donnée pour l'analyse des activités en mer

4 pages, session "Mer et littoral"International audienceCette contribution présente des éléments méthodologiques pour la description des activités humaines en mer dans une perspective d'aide à la gestion. Différentes procédures, combinant l'exploitation de bases de données spatio-temporelles issue de données AIS archivées à des analyses spatiales au sein d'un SIG, sont testées afin de caractériser le transport maritime en Mer d'Iroise (Bretagne, France) sur les plans spatiaux, temporels et quantitatifs au cours d'une année

Approche géomatique de la variabilité spatio-temporelle de la contamination microbienne des eaux récréatives

L’objectif général de cette thèse est de caractériser la dynamique des transferts des bactéries fécales à l’aide d’une modélisation spatio-temporelle, à l’échelle du bassin versant (BV) dans une région agricole et à l’échelle événementielle. Ce projet vise à mieux comprendre l'influence des processus hydrologiques, les facteurs environnementaux et temporels impliqués dans l’explication des épisodes de contamination microbienne des eaux récréatives. Premièrement, un modèle bayésien hiérarchique a été développé pour quantifier et cartographier les niveaux de probabilité des eaux à être contaminées par des effluents agricoles, sur la base des données spectrales et des variables géomorphologiques. Par cette méthode, nous avons pu calculer les relations pondérées entre les concentrations d’Escherichia coli et la distribution de l’ensemble des paramètres agro-pédo-climatiques qui régissent sa propagation. Les résultats ont montré que le modèle bayésien développé peut être utilisé en mode prédictif de la contamination microbienne des eaux récréatives. Ce modèle avec un taux de succès de 71 % a mis en évidence le rôle significatif joué par la pluie qui est la cause principale du transport des polluants. Deuxièmement, le modèle bayésien a fait l’objet d'une analyse de sensibilité liée aux paramètres spatiaux, en utilisant les indices de Sobol. Cette démarche a permis (i) la quantification des incertitudes sur les variables pédologiques, d’occupation du sol et de la distance et (2) la propagation de ces incertitudes dans le modèle probabiliste c'est-à-dire le calcul de l’erreur induite dans la sortie par les incertitudes des entrées spatiales. Enfin, une analyse de sensibilité des simulations aux différentes sources d’incertitude a été effectuée pour évaluer la contribution de chaque facteur sur l’incertitude globale en prenant en compte leurs interactions. Il apparaît que sur l’ensemble des scénarios, l’incertitude de la contamination microbienne dépend directement de la variabilité des sols argileux. Les indices de premier ordre de l’analyse de Sobol ont montré que parmi les facteurs les plus susceptibles d’influer la contamination microbienne, la superficie des zones agricoles est le premier facteur important dans l'évaluation du taux de coliformes. C’est donc sur ce paramètre que l’attention devra se porter dans le contexte de prévision d'une contamination microbienne. Ensuite, la deuxième variable la plus importante est la zone urbaine avec des parts de sensibilité d’environ 30 %. Par ailleurs, les estimations des indices totaux sont meilleures que celles des indices de premier ordre, ce qui signifie que l’impact des interactions paramétriques est nettement significatif pour la modélisation de la contamination microbienne Enfin, troisièmement, nous proposons de mettre en œuvre une modélisation de la variabilité temporelle de la contamination microbiologique du bassin versant du lac Massawippi, à partir du modèle AVSWAT. Il s'agit d'une modélisation couplant les composantes temporelles et spatiales qui caractérisent la dynamique des coliformes. La synthèse des principaux résultats démontrent que les concentrations de coliformes dans différents sous-bassins versants se révèlent influencées par l’intensité de pluie. La recherche a également permis de conclure que les meilleures performances en calage sont obtenues au niveau de l'optimisation multi-objective. Les résultats de ces travaux ouvrent des perspectives encourageantes sur le plan opérationnel en fournissant une compréhension globale de la dynamique de la contamination microbienne des eaux de surface.Abstract : The aim of this study was to predict water faecal contamination from a bayesian probabilistic model, on a watershed scale in a farming area and on a factual scale. This project aims to better understand the influence of hydrological, environmental and temporal factors involved in the explanation of microbial contamination episodes of recreational waters. First, a bayesian probabilistic model: Weight of Evidence was developed to identify and map the probability of water levels to be contaminated by agricultural effluents, on the basis of spectrals data and geomorphologic variables. By this method, we were able to calculate weighted relationships between concentrations of Escherichia coli and distribution of key agronomic, pedologic and climatic parameters that influence the spread of these microorganisms. The results showed that the Bayesian model that was developed can be used as a prediction of microbial contamination of recreational waters. This model, with a success rate of 71%, highlighted the significant role played by the rain, which is the main cause of pollution transport. Secondly, the Bayesian probabilistic model has been the subject of a sensitivity analysis related to spatial parameters, using Sobol indications. This allowed (1) quantification of uncertainties on soil variables, land use and distance and (2) the spread of these uncertainties in the probabilistic model that is to say, the calculation of induced error in the output by the uncertainties of spatial inputs. Lastly, simulation sensitivity analysis to the various sources of uncertainty was performed to assess the contribution of each factor on the overall uncertainty taking into account their interactions. It appears that of all the scenarios, the uncertainty of the microbial contamination is directly dependent on the variability of clay soils. Sobol prime indications analysis showed that among the most likely to influence the microbial factors, the area of farmland is the first important factor in assessing the coliforms. Importance must be given on this parameter in the context of preparation for microbial contamination. Then, the second most important variable is the urban area with sensitivity shares of approximately 30%. Furthermore, estimates of the total indications are better than those of the first order, which means that the impact of parametric interaction is clearly significant for the modeling of microbial contamination. Thirdly, we propose to implement a temporal variability model of microbiological contamination on the watershed of Lake Massawippi, based on the AVSWAT model. This is a model that couples the temporal and spatial components that characterize the dynamics of coliforms. The synthesis of the main results shows that concentrations of Escherichia coli in different sub-watersheds are influenced by rain intensity. Research also concluded that best performance is obtained by multi-objective optimization. The results of these studies show the prospective of operationally providing a comprehensive understanding of the dynamics of microbial contamination of surface water

Méthode hybride de reconnaissance d'activités pour les habitats intelligents

Le vieillissement de la population nord-américaine est un problème auquel il faudra faire face dans les prochaines années. L’espérance de vie des êtres humains ne cesse d’augmenter et bien que cela soit une bonne nouvelle, cette situation comporte de nombreux défis auxquels nous devrons trouver des solutions prochainement. Les personnes âgées en perte d’autonomie ont besoin d'aide quotidiennement et les ressources humaines disponibles ne seront certainement pas suffisantes. Pour remédier à la situation, les habitats intelligents sont certainement l’une des solutions les plus viables et prometteuses. Depuis quelques années, nombreuses sont les équipes de chercheurs à travers le monde qui travaillent à développer ce type de résidence. Principalement, les habitats permettraient d’apporter l'aide nécessaire aux personnes âgées afin qu’ils puissent continuer à vivre en toute sécurité et de façon autonome. Pour ce faire, les habitats sont habituellement munis de nombreux capteurs et effecteurs. Précisément, les capteurs permettent de recueillir des informations sur l’environnement et les effecteurs permettent d’interagir avec le résident. Cependant, afin d’être en mesure d’aider les résidents, les informations reçues doivent être traitées par des systèmes intelligents. Ces systèmes complexes tentent de comprendre et reconnaître les activités. Bien que les informaticiens puissent exploiter les algorithmes de reconnaissance existants, le contexte comporte son lot de défis. Le traitement de l’information doit se faire en temps réel et avec des capteurs non intrusifs. Sans compter l’incertitude dans la prise de connaissance qui est omniprésente et la variété des activités possibles qui est l’un des principaux problèmes auxquels les chercheurs font face. D’ailleurs, à ce sujet, les chercheurs s’entendent pour dire que l’utilisation d’un seul type de capteur pour reconnaître l'ensemble des activités est loin d’être suffisante. Des systèmes polyvalents qui utilisent plusieurs agents sont sans contredit nécessaires afin de pallier cette problématique. Afin de trouver des solutions viables, ce mémoire propose d’évaluer et de formaliser un nouveau système qui permet de reconnaître un grand éventail d’activités par sa robustesse et sa diversité. Le nouveau système hybride de reconnaissance d’activités utilise à la fois les informations traitées d’un système de localisation par radiofréquence et d’un système d’analyse de signatures électriques. Par conséquent, la contribution théorique de ce mémoire est de proposer un système hybride utilisant des données hétérogènes. Enfin, la contribution pratique et expérimentale de ce mémoire consiste en l’implémentation du modèle dans un laboratoire à la fine pointe de la technologie. Afin de valider la nouvelle approche, les résultats obtenus seront comparés avec ceux des autres approches connues

La décharge luminescente comme outil analytique. Influence du taux d'émission d'électrons secondaires sur ses caractéristiques

La Spectrométrie à Décharge Luminescente est couramment utilisée pour l'analyse spectrochimique des matériaux et est devenue un outil standard pour l'analyse de la composition en profondeur de matériaux multi-couches. Cette technique permet aussi la quantification en se basant sur le nombre de photons émis par atome pulvérisé et ne dépend que de Z, l'impédance de la décharge employée pour l'analyse. Cette approche est basée sur l'analyse des métaux, sans fondement théorique, et son extension vers l'analyse des matériaux non-conducteurs n'est pas validée. Pour une géométrie fixée, Z dépend essentiellement de la pression du gaz plasmagène et de gamma, le taux d'émission d'électrons secondaires du matériau de la cathode. Ainsi, pour valider la quantification, il est nécessaire de connaître le gamma des différents matériaux et d'établir un classement. Un " effectif gamma " a été déterminé à partir des courbes de Paschen pour différents matériaux conducteurs et non-conducteurs. L'étude a montré que ce coefficient dépend sensiblement de l'état physico-chimique de la surface des électrodes, ces variations (jusqu'à 50%) rendent le résultat difficilement exploitable. En revanche, la détermination de la variation de Z avec la pression, a permis un classement des différents matériaux en fonction de leur gamma : une forte Z correspond à un faible gamma. De plus ces travaux ont montré qu'une variation de la pression du gaz plasmagène peut compenser l'effet de gamma sur l'impédance de la décharge ce qui est primordial pour la procédure de quantification. Afin de valider le procédé, nous avons analysé une couche mince organo-metallique (LiPON) et ainsi montré que la quantification est applicable aux matériaux complexes en couche mince.Glow Discharge Optical Emission Spectrometry (GD-OES) is commonly used for the spectrochemical analysis of materials and has become a standard tool for analyzing depth profile composition of multi-layer materials. This technique allows also quantification based on the number of photons emitted by sputtered atoms and depends only on Z, the impedance of the discharge used for analysis. This approach is based on the analysis of metals, without theoretical foundation, and its extension to the analysis of non-conductive materials is not yet validated. For a fixed geometry, Z depends mainly on the plasma gas pressure and gamma, the secondary electrons emission coefficient of the cathode material. Thus, to validate the quantification, it is necessary to know gamma of different materials and to classify them. An "effective" gamma was determined from the Paschen curves for various conductor materials and non-conductors. The study showed that this coefficient depends strongly on the physico-chemical state of the electrode surface; these variations (up to 50%) make the results hard to use. However, the determination of the variation of Z with the pressure, allowed a classification of materials according to their gamma: a high Z corresponds to a low gamma. Moreover, these studies have shown that a variation of the pressure of plasma gas can compensate the gamma effect on the impedance of the discharge, which is essential for the quantification process. To validate the process, we analyzed a thin organo-metallic (LiPON) and shown that quantification is applicable to complex materials in thin layers