Réception des données spatiales et leurs traitements : analyse d'images satellites pour la mise à jour des SIG par enrichissement du système de raisonnement spatial RCC8

De nos jours, la résolution des images satellites et le volume des bases de données géographiques disponibles sont en constante augmentation. Les images de télédétection à haute résolution représentent des sources de données hétérogènes de plus en plus nécessaires et difficiles à exploiter. Ces images sont considérées comme des sources très riches et utiles pour la mise à jour des Systèmes d'Information Géographique (SIG). Afin de mettre à jour ces bases de données, une étape de détection de changements est nécessaire. Cette thèse s'attache à l'étude de l'analyse d'images satellites par enrichissement du système de raisonnement spatial RCC8 (Region Connection Calculus) pour la détection des changements topologiques dans le but de mettre à jour des SIG. L'objectif à terme de cette étude est d'exploiter, de détailler et d'enrichir les relations topologiques du système RCC8. L'intérêt de l'enrichissement, l'exploitation et la description détaillée des relations du système RCC8 réside dans le fait qu'elles permettent de détecter automatiquement les différents niveaux de détails topologiques et les changements topologiques entre des régions géographiques représentées sur des cartes numériques (CN) et dans des images satellitaires. Dans cette thèse, nous proposons et développons une extension du modèle topologique d'Intersection et Différence (ID) par des invariants topologiques qui sont : le nombre de séparations, le voisinage et le type des éléments spatiaux. Cette extension vient enrichir et détailler les relations du système RCC8 à deux niveaux de détail. Au premier niveau, l'enrichissement du système RCC8 est fait par l'invariant topologique du nombre de séparations, et le nouveau système est appelé "système RCC-16 au niveau-1". Pour éviter des problèmes de confusion entre les relations de ce nouveau système, au deuxième niveau, l'enrichissement du "RCC-16 au niveau-1" est fait par l'invariant topologique du type d'éléments spatiaux et le nouveau système est appelé "système RCC-16 au niveau-2". Ces deux systèmes RCC-16 (au niveau-1 et au niveau-2) seront appliqués pour l'analyse d'images satellites, la détection de changements et l'analyse spatiale dans des SIG. Nous proposons à partir de celà une nouvelle méthode de détection de changements entre une nouvelle image satellite et une ancienne carte numérique des SIG qui intègre l'analyse topologique par le système RCC-16 afin de détecter et d'identifier les changements entre deux images satellites, ou entre deux cartes vectorielles produites à différentes dates. Dans cette étude de l'enrichissement du système RCC8, les régions spatiales ont de simples représentations spatiales. Cependant, la représentation spatiale et les relations topologiques entre régions dans des images satellites et des données des SIG sont plus complexes, floues et incertaines. Dans l'objectif d'étudier les relations topologiques entre régions floues, un modèle appelé le modèle topologique Flou d'Intersection et Différence (FID) pour la description des relations topologiques entre régions floues sera proposé et développé. 152 relations topologiques peuvent être extraites à l'aide de ce modèle FID. Ces 152 relations sont regroupées dans huit clusters qualitatifs du système RCC8 : Disjoint (Déconnexion), Meets (Connexion Extérieure), Overlaps (Chevauchement), CoveredBy (Inclusion Tangentielle), Inside (Inclusion Non-Tangentielle), Covers (Inclusion Tangentielle Inverse), Contains (Inclusion Non-Tangentielle Inverse), et Equal (Égalité). Ces relations seront évaluées et extraites à partir des images satellites pour donner des exemples de leur intérêt dans le domaine de l'analyse d'image et dans des SIG. La contribution de cette thèse est marquée par l'enrichissement du système RCC8 donnant lieu à un nouveau système, RCC-16, mettant en ouvre une nouvelle méthode de détection de changements, le modèle FID, et regroupant les 152 relations topologiques floues dans les huit clusters qualitatifs du système RCC8.Nowadays, the resolution of satellite images and the volume of available geographic databases are constantly growing. Images of high resolution remote sensing represent sources of heterogeneous data increasingly necessary and difficult to exploit. These images are considered very rich and useful sources for updating Geographic Information Systems (GIS). To update these databases, a step of change detection is necessary and required. This thesis focuses on the study of satellite image analysis by enriching the spatial reasoning system RCC8 (Region Connection Calculus) for the detection of topological changes in order to update GIS databases. The ultimate goal of this study is to exploit and enrich the topological relations of the system RCC8. The interest of the enrichment and detailed description of RCC8 system relations lies in the fact that they can automatically detect the different levels of topological details and topological changes between geographical regions represented on GIS digital maps and satellite images. In this thesis, we propose and develop an extension of the Intersection and Difference (ID) topological model by using topological invariants which are : the separation number, the neighborhood and the spatial element type. This extension enriches and details the relations of the system RCC8 at two levels of detail. At the first level, the enrichment of the system RCC8 is made by using the topological invariant of the separation number and the new system is called "system RCC-16 at level-1". To avoid confusion problems between the topological relations of this new system, the second level by enriching the "system RCC-16 at level-1" is done by using the topological invariant of the spatial element type and the new system is called "system RCC-16 at level-2". These two systems RCC-16 (at two levels : level-1 and level-2) will be applied to satellite image analysis, change detection and spatial analysis in GIS. We propose a new method for detecting changes between a new satellite image and a GIS old digital map. This method integrates the topological analysis of the system RCC-16 to detect and identify changes between two satellite images, or between two vector maps produced at different dates. In this study of the enrichment of the system RCC8, spatial regions have simple spatial representations. However, the spatial and topological relations between regions in satellite images and GIS data are more complex, vague and uncertain. With the aim of studying the topological relations between fuzzy regions, a model called the Fuzzy topological model of Intersection and Difference (FID) for the description of topological relations between fuzzy regions is proposed and developed. 152 topological relations can be extracted using this model FID. These 152 relations are grouped into eight clusters of the qualitative relations of the system RCC8 : Disjoint (Disconnected), Meets (Externally Connected), Overlaps (Partially Overlapping), CoveredBy (Tangential Proper Part), Inside (Non-Tangential Proper Part), Covers (Tangential Proper Part Inverse), Contains (Non-Tangential Proper Part Inverse), and Equal. These relations will be evaluated and extracted from satellite images to give examples of their interest in the image analysis field and GIS. The contribution of this thesis is marked by enriching the qualitative spatial reasoning system RCC8 giving rise to a new system, RCC-16, implementing a new method of change detection, the model FID, and clustering the 152 fuzzy topological relations in eight qualitative clusters of the system RCC8

Géomatique humanitaire : les systèmes d'information géographique et la sélection des sites pour l'implantation de camp pour personnes déplacées en temps de conflits

Le Haut Commissariat des Nations Unies pour les Réfugiés (HCR) publie chaque année des statistiques alarmantes quant à l'augmentation du nombre de personnes déplacées dans le monde en raison de conflits. Des millions d'individus se retrouvent dans des installations pour réfugiés qui s'étendent sur de vastes espaces et perdurent dans le temps. Le choix rapide d'un emplacement le plus optimal possible s'avère donc indispensable pour l'établissement d'un camp viable. Les systèmes d'infirmations géographiques (SIG), en tant qu'outil d'aide à la décision en matière de sélection de site, peuvent apporter une grande contribution en ce sens. Le présent mémoire présente une recherche exploratoire de l'état des SIG dans le secteur humanitaire, plus précisément dans le cadre de la désignation des sites pour l'implantation de quartiers provisoires pour des populations délocalisées. Premièrement, afin de prendre connaissance des besoins des experts dans le domaine, un inventaire et une analyse des critères de sélection est effectuée. Dans un second temps, une description des logiques de sélection employées donne lieu à une meilleure compréhension des méthodes de travail dans lesquels s'insèrent les critères relevés. Cette stratégie permet d'évaluer la potentielle utilité et faisabilité technique des SIG en réponse aux exigences des travailleurs du milieu. Les possibles raisons de la sous-utilisation des SIG pour la détermination de zones d'hébergement temporaires sont ensuite discutées, dans le but de fournir des pistes de réflexion à de futures recherches visant une optimisation de l'emploi des SIG en faisant face aux impératifs du secteur humanitaire

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

Contribution à la gestion des données géographiques : Modélisation et interrogation par croquis

The Geographic Information Systems (GIS) require special needs to manage their content because they handle data structures are complex and heterogeneous. Such data are often difficult to describe in conventional queries or predicates are based on attributes. The freehand sketches (sketch) is a form of presentation that day was used to visualize, share and save the graphic information. It seems to be easily adaptable to present and examine a flexible GIS dataLes Systèmes d'Information Géographiques (SIG) réclament des besoins particuliers de gestion de leur contenu, parce qu'ils manipulent des données dont les structures sont complexes et hétérogènes. Ces données sont souvent difficiles à décrire par des requêtes classiques ou des prédicats basés sur des attributs. Le croquis à main levée (sketch) est une veille forme de présentation qui a été employée pour visualiser, échanger et enregistrer l'information graphique. Il semble être ainsi facilement adaptable pour présenter et interroger d'une manière flexible les données des SI

Évaluation d'un écosystème pastoral sahélien apport de la géomatique (Oursi-Burkina Faso)

L'objectif principal de cette recherche est la mise au point d'une architecture d'intégration de données socio-bio-géographiques et de données satellitales dans un Système d'Information Géographique (SIG) en vue d'une aide à la prise de décisions dans un environnement semi-aride au nord du Burkina Faso. Elle répond à la question fondamentale de l'interprétation des effets des facteurs climatiques et socioéconomiques sur le milieu pastoral. La recherche s'est appuyée sur plusieurs hypothèses de travail: possibilité d'utilisation de modèle de simulation, d'approche multicritère et de données de télédétection dans un cadre de système d'information géographique. L'évolution spatiotemporelle des paramètres de productivité du milieu a été évaluée par approche dynamique selon le modèle de Wu et al. (1996) qui modélise les interactions entre le climat, le milieu physique, le végétal et l'animal pour mieux quantifier la biomasse primaire. À ce modèle, quatre paramètres ont été intégrés par approche floue et multicritère afin de prendre en compte la dimension socioéconomique de la productivité pastorale (apport majeur de la recherche): la santé, l'éducation, l'agriculture et l'eau. La télédétection (imagerie SPOT) a permis de définir la production primaire à partir de laquelle les simulations ont été réalisées sur 10 années. Les résultats obtenus montrent une bonne corrélation entre biomasse primaire in situ et celle calculée pour les deux modèles, avec toutefois une meilleure efficacité du modèle modifié (4 fois plus) dans les zones de forte productivité où l'on note un taux de surexploitation agricole élevé. À cause de la variabilité spatiale de la production primaire in situ, les erreurs des résultats de simulation (8 à 11%) sont acceptables et montrent la pertinence de l'approche grâce à l'utilisation des SIG pour la spatialisation et l'intégration des différents paramètres des modèles. Les types de production secondaire préconisés (production de lait pendant 7 mois ou de viande pendant 6 mois) sont basés sur les besoins de l'UBT et le disponible fourrager qui est de qualité médiocre en saison sèche. Dans les deux cas de figure, un déficit fourrager est observé. Deux types de transhumance sont proposés afin d'assurer une production durable selon deux scénarios: exploitation rationnelle des unités pastorales selon un plan de rotation annuelle et mise en défens à moyen terme des zones dégradées pour une régénération. Les zones potentielles pour la transhumance ont été déterminées selon les limites acceptables des critères d'exploitation durable des milieux sahéliens définis par Kessler (1994) soit 0,2 UBT.ha[exposant]-1

DE LA MODELISATION A L'EXPLOITATION DES DOCUMENTS A STRUCTURES MULTIPLES

With the recent development of new information and communication technologies, the paper documents are transformed to digital documents. Furthermore, it considers that the document is no longer seen as a whole, or as a monolithic bloc, but as organized entities. Exploiting these documents amount to identify and locate these entities. These entities are connected by relationships to give a "form" to document. Several types of relationships may occur, so that several "forms" of a document emerge. These different materializations of the same document are related to different uses of the same document and are essential for optimal management and shared of holdings. The work presented in this thesis aims to address the challenges of representing different materializations of a document through its representation of entities and their relationships. If those materializations are translated through structures, the issues are related to the representation of multistructured documents. Our work focuses mainly on the modeling, integration and exploitation of multistructured documents: (1) Proposal of multistructured document model. This model incorporates two levels of description: a specific level to describe each document through entities that compose and a generic level to identify document kinds through the grouping of similar structures. (2) Proposal of techniques for extracting structure (implicit or explicit) of a document (the specific level) and classification of this structure with respect to common structures (the generic level). The classification algorithm proposed includes a calculation of distance called "structural" (comparison of trees and graphs). This classification is associated with a process of verification of the "cohesion" of classes and possible reorganization of disrupted classes. (3) Proposal of document exploitation technical from their structures and their contents: (a) a document search that can reproduce documentary granules through criteria based on research of structures and / or content, (b) a multidimensional analysis that is to analyze and visualize the documentary information across multiple dimensions (of structures and / or content). In order to validate our proposals, we have developed a tool for integration and analysis of multistructured documents, called MDOCREP (Multistructured Document Repository). This tool provides on the one hand, the extraction and classification of document structures, and on the other hand, the querying and the multidimensional analysis of documents from their different structures.Avec l'évolution des nouvelles technologies de l'information et de la communication, les documents papier ont laissé la place aux documents numériques. On considère de plus que le document n'est plus vu comme un tout, ni comme un bloc monolithique, mais comme un ensemble organisé d'entités. Exploiter ces documents revient à identifier et retrouver ces entités. Ces dernières sont reliées par des relations permettant de donner une « forme » au document. Plusieurs types de relations peuvent apparaître, de sorte à ce que plusieurs « formes » d'un même document émergent. Ces différentes matérialisations d'un même document sont liées à des usages différents d'un même document et sont primordiales pour une gestion optimale et partagée des fonds documentaires. Les travaux présentés dans cette thèse visent à faire face aux défis de représentation des différentes matérialisations d'un document au travers de la représentation de ses entités et de leurs relations. Si ces matérialisations sont traduites par des structures, les enjeux concernent la représentation des documents à structures multiples. Nos travaux portent essentiellement sur la modélisation, l'intégration et l'exploitation des documents à structures multiples : (1) Proposition d'un modèle de documents multistructurés. Ce modèle intègre deux niveaux de description : un niveau spécifique permettant de décrire chaque document au travers des entités qui le composent et un niveau générique permettant de définir des typologies de documents au travers du regroupement de structures similaires. (2) Proposition des techniques d'extraction de structure (implicite ou explicite) d'un document (niveau spécifique) et de classification de cette structure par rapport à des structures communes (niveau générique). L'algorithme de classification proposé intègre un calcul d'une distance dite « structurelle » (comparaison d'arbres et de graphes). Cette démarche de classification est associée à une démarche de vérification de la « cohésion » des classes et de réorganisation éventuelle des classes perturbées. (3) Proposition de techniques d'exploitation des documents à partir de leurs structures et de leur contenu : (a) une recherche de documents qui permet de restituer des granules documentaires selon des critères de recherches basés sur la ou les structures et/ou le contenu ; (b) une analyse multidimensionnelle qui consiste à analyser et visualiser les informations documentaires selon plusieurs dimensions (de structures et/ou de contenu). Pour valider nos propositions, nous avons développé un outil d'aide à l'intégration et à l'analyse de documents à structures multiples, intitulé MDOCREP (Multistructured DOCument REPository). Cet outil assure d'une part, l'extraction et la classification des structures de documents, et d'autre part, l'interrogation et la restitution multidimensionnelle des documents à partir de leurs différentes structures

Sols et eaux : acquis et perspectives de la recherche agronomique française en zone intertropicale

Ce document reuni 4 articles qui illustrent la production scientifique et les activités des organismes français de recherche dans le domaine de l'agronomie des régions chaudes (zone intertropicale essentiellement). On dispose d'une synthèse des connaissances acquises depuis plus de 40 ans sur les sujets concernant les eaux et les sols ainsi que les méthodes d'évaluation des ressources et leurs techniques d'utilisations