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Thèses soutenues
 
 
Thèses 2020

Soutenance de thèse de Guilhem Marre 24/09/20
Guilhem Marre
Soutenance de thèse le 24/09/2020 : "Développement de la photogrammétrie et d’analyses d’images associées pour le suivi d’habitats et de structures sous-marines."

Thésard : Guilhem Marre
Contact - Lieu d'accueil : 
Tél. : 
Organisme d'accueil : 
Directeur(trice) de thèse : Sandra Luque (INRAE).
Autre(s) encadrant(s) : 
Tuteur entreprise : 
Axe(s) Tetis concerné(s) :
École doctorale : 
Début - Fin :  ? - 24/09/2020

 

GMarre photogramRésumé : La Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin (2008) a étendu les efforts de conservation de la Directive Cadre sur l'Eau de 2000 au milieu marin, en engageant les pays européens à atteindre un bon état écologique de leurs masses d'eau côtières d'ici à 2020.
Il s'agit de suivre l'état des écosystèmes marins et de mettre en œuvre une gestion intégrée permettant une utilisation durable des ressources.
C'est dans ce contexte qu'Andromède Océanologie a développé des réseaux de suivis des deux habitats marins les plus riches et les plus sensibles de Méditerranée, les herbiers à posidonie et les récifs coralligènes, et s'est positionnée depuis plusieurs années sur le développement de méthodes innovantes pour l'étude des communautés benthiques.
La photogrammétrie, développée initialement pour mesurer des objets à partir de clichés pris depuis différents points de vue, a connu ces dernières années un essor avec l'évolution exponentielle de la puissance de calcul.
Elle permet désormais de reconstituer des paysages entiers en trois dimensions avec une incroyable précision.
Or la difficulté d'accès au monde sous-marin limite considérablement la capacité d'acquisition de données. La photogrammétrie pourrait donc permettre, à partir d'une acquisition très rapide sous l'eau, de reproduire, puis d'étudier et de suivre dans le temps un habitat complexe. 
L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes basées sur la photogrammétrie et appliquées aux suivis écologiques en milieu marin. Elle répondra à trois objectifs principaux : l'amélioration et la standardisation de l'acquisition photographique pour la production des modèles 3D, le développement d'indicateurs basés sur les modèles (diversité et vitalité des récifs coralligènes, cartographie fine des herbiers à posidonie, ...), et enfin l'intégration de ces indicateurs aux suivis menés par la société.

Mots clés : Habitats marins - Reconstructions 3D - Reconnaissance d'images - Cartographie - Qualité écologique - Suivis.
Laurence Defrise 03/03/2020
Le 03/03/2020 à 14h00, soutenance de thèse de Laurence Defrise
Terres agricoles face à la ville : logiques et pratiques des agriculteurs dans le maintien des espaces agricoles à Antananarivo, Madagascar

14H 00 : Laurence Defrise, soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulée "Terres agricoles face à la ville : logiques et pratiques des agriculteurs dans le maintien des espaces agricoles à Antananarivo, Madagascar", encadré par Jean-Philippe Tonneau (UMR Tetis) (directeur de thèse) et co-encadré par Perrine Burnod (UMR Tetis) et Elodie Valette (UMR Innovation).
Il a été préparé à AgroParisTech (école doctorale ABIES) et à l'UMR Tetis, CIRAD.

Thésard : Laurence Defrise
Contact- Lieu d’accueil : AgroParisTech, rue Claude Bernard 16 Paris, amphithéâtre Tisserand
Tél. : 33 (0)4 67 55 86 15
Directeur(trice) de thèse : Jean-Philippe Tonneau, Perinne Burnod, Elodie Valette
Composition du jury :
Mme Laurence Roudart Université Libre de Bruxelles Rapportrice
♦ 
M. Eric Leonard IRD Rapporteur Mme Monique Poulot Moreau Université de Paris Ouest Présidente de jury M.
♦ 
Christophe Soulard INRA Examinateur
♦ 
Mme Josélyne Ramamonjisoa Université d’Antananarivo Examinatrice

Résumé : En Afrique, les agglomérations urbaines ont les taux de croissance les plus élevés du monde. Elles accueilleront 64 % de la population du continent en 2050. Les villes s’étendent et font pression sur les espaces agricoles qui les entourent et qui, aussi, les alimentent.En conséquence, les espaces agricoles, souvent présentés comme des réserves foncières pour l’extension des villes, sont le lieu de forte compétition entre usages.
Cette concurrence parfois aiguë pour l’accès à la terre conduit à de nouveaux rapports de force entre acteurs de l’agricole et acteurs de l’urbain. Dans des contextes de pluralité des droits sur la terre, se pose la question des moyens dont disposent les agriculteurs pour sécuriser leur accès aux facteurs de production et éviter leur dépossession foncière. Dans cette double perspective, l’analyse de l’incidence de l’avancée urbaine sur les usages des sols et sur la répartition des droits sur la terre est essentielle tant pour planifier les villes futures que pour sécuriser les droits à la terre des citoyens.
Antananarivo, capitale de Madagascar constitue un cas d’étude du renouvellement des relations entre urbain et agricole dans une ville en extension rapide. L’agriculture y est au cœur du système urbain. Source d’aliments pour les urbains, elle représente une activité économique clé pour un tiers des ménages et joue un rôle majeur dans la protection de la ville contre les inondations. Mais elle évolue vite du fait d’une croissance démographique rapide, de l’arrivée massive de jeunes sur le marché de l’emploi, du renforcement des inégalités socio-économiques et d’une forte instabilité (politique, climatique, budgétaire).
Pour analyser ces évolutions, la thèse s’inscrit dans une démarche de recherche-action pluridisciplinaire. Elle appréhende les recompositions plurielles du foncier agricole dans l’aire urbaine d’Antananarivo : recompositions spatiales, sociales et juridiques. Elle mobilise des concepts et méthodes issus de la géographie – discipline principale de la thèse - mais aussi de l’agronomie et de l’économie. Les analyses spatiales montrent que l’agriculture ne fait pas que disparaître face à la ville ; elle se maintient et se transforme au contact de l’urbain.
Les analyses qualitatives et quantitatives reposant sur des entretiens auprès des ménages indiquent que les agriculteurs urbains détiennent encore des terres agricoles en 2017, mais sur de très petites surfaces et qu’ils sont soumis à une forte pression foncière. L’absence de mesures d’accompagnement à cette agriculture urbaine et le manque de reconnaissance des droits des ménages agricoles pourraient contribuer à une déprise rapide des activités agricoles avec des impacts notables pour la ville en termes d’approvisionnement alimentaire, de protection contre les inondations et de renforcement des inégalités socio-foncières.
Ces résultats invitent à discuter des orientations futures de la planification urbaine et de la réforme foncière afin de tenir compte des enjeux agri-urbains.

Mots-clés : Agriculture urbaine, systèmes fonciers, Antananarivo, analyses spatiales, sécurisation foncière, politiques foncières.
 

Thèses 2019

Marc Lang - 09/2019
Marc Lang

Caractérisation de l’hétérogénéité spatiale de milieux naturels à partir d’imagerie optique très haute résolution spatiale : cas d’application aux milieux méditerranéens de garrigue.

Thésard : Marc Lang
Contact-Lieu d’accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 54 87 54
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse : 
Encadrement à Tetis : Jean-Baptiste Feret (Irstea), Samuel Alleaume (Irstea) Axe(s)
Tetis concerné(s) : AMoS
Début - Fin : 10/2015 - 09/2018 
Résumé : La cartographie des habitats naturels et semi-naturels est une contribution essentielle à la mise en œuvre de politiques de conservation du patrimoine naturel aux échelles nationale (ex. Stratégie nationale pour la biodiversité) et européenne (ex. Natura 2000). Dans le cas des habitats (semi-) naturels méditerranéens, des études visant au développement de méthodes de télédétection ont été réalisées, souvent limitées par la disponibilité des données. Le lancement récent de capteurs prometteurs (Landsat-8, Spot 6/7, Pleiades, Sentinel 1.) ainsi que le lancement prochain d’autres capteurs (en particulier les Sentinels 2) combinés avec la mise en place du Pôle thématique surfaces continentales Theia permettent d’accéder à une nouvelle génération de données de télédétection dont les résolutions spatiale et temporelle sont particulièrement adaptées au suivi et à la caractérisation des habitats naturels. Les dispositifs actuels et à venir permettent d’envisager la mise au point de méthodes généralisables pour la cartographie fine des habitats s’appuyant sur une typologie hiérarchisée et basées sur la fusion de ces données multi-capteurs. Ces méthodes seront valorisées dans le cadre du CES produits Theia " Cartographie physionomique de la végétation naturelle " et du projet CarHAB.
Ce projet de thèse a pour objectifs : 
          1) de développer des méthodes de fusion combinant des images issues de capteurs de résolutions spatiale et temporelle différentes, ainsi que des variables environnementales spatialisées. Les images à haute répétitivité temporelle contribueront à la compréhension de la dynamique de la phénologie de la végétation (Landsat-8 et Sentinels 1 et 2), alors que les images de très haute résolution spatiale permettront d’apprécier finement la structure des habitats naturels (couvertures nationales Spot 6/7) ;
           2) d’explorer le potentiel des images disponibles à chaque niveau de la typologie hiérarchisée EUNIS pour les habitats (semi-) naturels ouverts méditerranéens ;  
          3) de contribuer à l’élaboration d’indicateurs écologiques spatialisés à partir des méthodes développées, dans un contexte d’appui aux politiques publiques environnementales.

 

Mots-clés : télédétection, milieux semi-naturels méditerranéens, fusion de données
Ibrahim El Moussawi - 12/2019
Ibrahim El Moussawi

Synthetic Aperture Radar : Algorithms and Applications in Forests and Urban Areas.

Thésard : Ibrahim El Moussawi 
Contact- Lieu d’accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 54 87 54 
Organisme d'accueil : IRSTEA
Encadrement à Tetis : HO TONG MINH Dinh)
Autre(s) encadrant(s) : 
Axe(s) Tetis concerné(s) : ATTOS
Début - Fin : 01/12/2016 - 12/2019 
Contexte/Cadre du thésard : 
Résumé :Les mesures de radar à synthèse d'ouverture (SAR) sont sensibles à la phase qui est directement convertie en distance en fonction de la vitesse de l'onde. La portée de notre travail est de mettre en œuvre des algorithmes SAR pour la télédétection de scénarios naturels, ces scénarios seront en imagerie 3D des forêts et de surveillance de l'affaissement des terres dans les zones urbaines.
 
Le Tomography SAR (Tomo-SAR) est une nouvelle technique largement utilisée pour suivre le carbone forestier dans l'espace et le temps 3D. Nous voulons présenter nos progrès en matière de SAR imagerie tomographique au Gabon Lope Park, et le rapport de l'état de l'utilisation de la bande L processeur NASA / JPL UAVSAR pour la structure 3D des forêts, et au Lidar terrestre (TLS) Lidar processeur. 
L'interférométrie SAR (InSAR) et l'interférométrie à diffusion persistante (PSI) jouent un rôle déterminant dans la surveillance des glissements de terrain et de l'affaissement des terres au sens large. Les zones côtières sablonneuses du Liban sont aujourd'hui exposées à un prélèvement d'eau excessif dans les puits d'eau souterraine.
Les zones connues pour leur vitalité, leur forte inflation démographique et leur nombre de bâtiments surpeuplés sont alors menacées de déformations dangereuses entraînant des glissements de terrain et des catastrophes. 
Un besoin important pour le CNRS-L Visant à avoir émerge des systèmes d'alerte précoce et l'affaissement du sol má cartes de glissement de terrain de Cung pour tout le pays, le gouvernement prendra le relais có la fréquence des catastrophes de précautions. A cet égard, notre objectif est de formuler une subsidence cartographique pour le Liban à l'aide de différents outils PSI.

Jacques Fize - 30/09/2019
Jacques Fize

Mise en correspondance de données textuelles hétérogènes fondée sur la dimension spatiale.

Thésard : Jacques Fize
Contact - Lieu d'accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 54 86 28
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : Mathieu Roche (Cirad)
Encadrement à Tetis : Maguelonne Teisseire (Irstea)
Axe(s) Tetis concerné(s) : SISO
Début - Fin : 01/10/2016 - 30/09/2019
Contexte : Ainsi, le site autour du Lac Alaotra à Madagascar a été longtemps observé / instrumenté à travers de nombreux projets pluridisciplinaires (menés par des agronomes, géographes, sociologues, etc.).
Cette région rizicole particulièrement productive (plus de 100.000 ha de rizières) est le fruit de questions de recherche cruciales en agronomie comme l’étude sur la concentration des terres et leur évolution, en lien avec les grands aménagements ou l’évolution des pratiques agricoles dans la région.
Ces questions sont abordées par des géographes et/ou agronomes du Cirad impliqués dans le projet.
Dans le cadre de cette thèse, des jeux de données liés à la biodiversité et issus d'Irstea seront également considérés.
Résumé : Depuis quelques années, le volume des données disponibles croît sans cesse (infobésité) en raison des nombreuses améliorations technologiques (stockage, collecte, diffusion, etc.). 
Même si les systèmes offrent des résultats toujours plus satisfaisants, la recherche d’information (RI) à travers les données hétérogènes est une tâche particulièrement difficile. Cette thèse s’intéresse à cette problématique en permettant de lier des données de nature différente syntaxiquement et sémantiquement (rapports, littérature grise, publications scientifiques, réseaux sociaux, etc.).
Pour cela, nous proposons des approches originales de représentation et de mise en relation des données textuelles selon trois axes : thématique, spatial et temporel. Les méthodes proposées s’appuieront sur des approches interactives avec l’utilisateur (par exemple, Active Learning, Relevance Feedback)  pour améliorer les méthodes de RI et de fouille de données.

Mots-clés : fouille de données, recherche d’information, big data, données hétérogènes.
Ali Nasrallah - 31/05/2019
Ali Nasrallah

Crop mapping and yield estimation of wheat in the Bekaa plain of Lebanon.

Thésard : Ali Nasrallah 
Contact - Lieu d'accueil : : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. :33 (0)4 67 54 87 54 
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse :  Nicolas Baghdadi (Irstea)
Encadrement à Tetis :
Autre(s) encadrant(s) : 
Axe(s) Tetis concerné(s) : ATTOS
Contexte/Cadre du thésard : 
Début - Fin : 01/06/2016 - 31/05/2019 ?
Résumé : Avec une production mondiale dépassant 750 millions de tonnes en 2017, le blé est considéré comme un aliment de base pour la population mondiale. La cartographie et la surveillance du blé pourraient alors être des outils très efficaces pour atteindre les Objectifs de Développement Durable (ODD2- Faim « zéro »).
Au Liban, dans le but d’assurer une sécurité alimentaire nationale, le blé reçoit un soutien financier et technique du gouvernement. Pourtant, de nombreuses erreurs dans l’estimation des superficies de blé à travers le pays se produisent principalement en raison des proclamations malhonnêtes des agriculteurs et de l’absence d’une cartographie du blé par imagerie satellitaire.
 Dans ce contexte, le travail de la thèse se compose en trois parties principales : 
         ♦ proposer une approche innovante pour une cartographie précoce du blé, 
         ♦ examiner la capacité du nouveau satellite radar, Sentinel-1, à surveiller la culture du blé en identifiant les principales étapes phénologiques,
        ♦ tester l’hypothèse que la diversité en termes de rotation, association culturale, gestion des cultures et pratiques agricoles peut augmenter la flexibilité, la résilience et la productivité du système de culture. Les résultats de cette recherche seraient d’une grande importance, en particulier pour un pays méditerranéen comme le Liban, où la sécurité alimentaire est un problème critique. En outre, s’appuyer sur des données de télédétection gratuites permettrait de fournir des informations essentielles au système d’aide à la décision du gouvernement libanais pour ce qui concerne la production alimentaire, la gestion et le soutien financier aux agriculteurs.

Thèses 2018

Cédrine Madera 21/11/2018
Cédrine Madera

L’évolution des systèmes et architectures d’information sous l’influence des données massives : les lacs de données.

Thésard : Cédrine Madera 
Contact - Lieu d'accueil : 
Tél. : 
Organisme d'accueil : 
Directeur(trice) de thèse : Anne Laurent, André Miralles, Thérèse Libourel.
Président : Marianne Huchard
Jury : Anne Laurent, André Miralles, Thérèse Libourel, Marianne Huchard, Franck Ravat, Claire Noy
Date de soutenance : 21/11/2018
Résumé : La transformation digitale place au coeur de son action la mise en valeur des données. Cela entraîne une accélération de l’évolution du système d’information, qui doit s’adapter. Le phénomène des données massives joue le rôle de catalyseur de cette évolution. Sous son influence apparaît un nouveau composant du système d’information : le lac de données. Loin de remplacer les systèmes décisionnels qui composent le système d’information, les lacs de données viennent compléter les architectures des systèmes d’information.
Dans un premier temps nous nous intéressons aux facteurs qui influencent l’évolution des systèmes d’information tels que les nouveaux logiciels, les nouvelles technologies d’infrastructure mais aussi l’utilisation qui est faite des systèmes décisionnels.
Sous l’influence des données massives nous étudions l’impact que cela entraîne notamment avec l’apparition de nouvelles technologies comme Apache Hadoop ainsi que les limites actuelles des système décisionnels. Les limites rencontrées par les systèmes décisionnels actuels imposent une évolution au système d ’information qui doit s’adapter et qui donne naissance à un nouveau composant : le lac de données.
Dans un deuxième temps nous étudions en détail ce nouveau composant, formalisons notre définition, donnons notre point de vue sur son positionnement dans le système d’information ainsi que vis à vis des systèmes décisionnels.

Samiha Fadloun - 05/11/2018
Samiha Fadloun

Visualisations pour la veille en épidémiologie animale.

Thésard : Samiha Fadloun
Contact - Lieu d’accueil : Lieu d’accueil : LIRMM, Université Montpellier, CC477, 161 rue Ada, 34095 Montpellier Cedex 5 - France
Tél. : +33/0 467 41 85 85
Organisme d'accueil : Université de Montpellier & Ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche scientifique algérien
Directeur(trice) de thèse : Pascal Poncelet (Université de Montpellier)
Encadrement à Tetis : Mathieu Roche (Cirad) Autre(s) encadrant(s) : Arnaud Sallaberry (Université Paul-Valéry Montpellier 3)
Tetis concerné(s) : SISO 
Début – Fin : octobre 2015 - novembre 2018
Contexte/Cadre du thésard : Collaboration TETIS/LIRMM/ASTRE
Résumé : De nombreux documents concernant l'émergence, la propagation ou le suivi de maladies humaines et animales sont quotidiennement publiés sur le Web.
Pour prévenir l'expansion des maladies, les épidémiologistes doivent constamment rechercher ces documents et les étudier afin de détecter les foyers de propagation le plus tôt possible. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux deux activités liées à ce travail de veille dans le but de proposer des outils visuels permettant de faciliter/accélérer l'accès aux informations pertinentes.
Nous nous focalisons sur les maladies animales, qui ont été moins étudiées et qui pourtant peuvent avoir de lourdes conséquences sur les activités humaines (maladies transmises d'animaux à humains, épidémies dans les élevages, ...).
La première activité du veilleur consiste à collecter les documents issus du Web. Pour cela, nous proposons EpidVis, un outil visuel permettant aux épidémiologistes de regrouper et structurer les mots-clés nécessaires à leurs recherches, construire visuellement des requêtes complexes, les lancer sur différents moteurs de recherche et visualiser les résultats retournés.
La seconde activité du veilleur consiste à explorer un grand nombre de documents concernant les maladies. Ces documents contiennent non seulement des informations telles que les noms des maladies, les symptômes associés, les espèces infectées, mais aussi des informations de type spatio-temporelles. Nous proposons EpidNews, un outil de visualisation analytique permettant d'explorer ces données en vue d'en extraire des informations. Les deux outils ont été réalisés dans le cadre d'une étroite collaboration avec des experts en épidémiologie. Ces derniers ont réalisé des études de cas pour montrer que les fonctionnalités des propositions étaient complètement adaptées et permettaient de pouvoir facilement extraire de la connaissance.

 

Mots-clés : visualisation d'informations, visualisation analytique, veille épidémiologique animale.
Lynda Khiali - 09/2018
Lynda Khiali

Fouille de données à partie de séries temporelles d'images satellitaires.

Thésard : Lynda Khiali
Contact - Lieu d'accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 54 86 28
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse : Maguelonne Teisseire (Irstea)
Encadrement à Tetis : Dino Ienco (Irstea)
Axe(s) Tetis concerné(s) : SISO
Contexte/Cadre du thésard : Programme AVEROES
Début - Fin : 09/2015 - 09/2018
Résumé : L’analyse automatique d’images satellitaires permet d’explorer les territoires pour suivre et comprendre les dynamiques présentes dans ces régions. Cette analyse ne cible plus le pixel mais plutôt les objets. Ainsi les images sont d’abord segmentées. La segmentation est un processus qui regroupe les pixels selon des critères d’homogénéité, afin de pouvoir identifier des entités qui correspondent le plus possible à la réalité. L’étape suivante est la classification qui permet de labéliser les objets pour produire une cartographie qui se rapproche le plus de la vérité terrain. L’objectif de cette thèse est d’améliorer les techniques de Classification Orientée Objets (COO). En effet, le processus de classification se déroule en deux étapes : l’étape d’apprentissage ou de construction du modèle et l’étape de classification qui exploite le modèle construit sur les données d’apprentissage. Les données d’apprentissage consistent en un ensemble d’objets pré-étiquetés par l’expert.
L’objectif est d’exploiter des techniques d’apprentissage actives qui, contrairement aux méthodes aléatoires, se basent sur des heuristiques pour une sélection plus efficace de ces jeux. Ce qui permettra de réduire l’effort demandé à l’expert et d’améliorer la performance des algorithmes de classification. Aussi, le processus de classification suit l’hypothèse i.i.d (independently and identically distributed) qui considère chaque objet de façon indépendante. Or, la dimension spatiale de l’image permet d’intégrer les informations du voisinage, ce qui peut améliorer les résultats de la classification.
Une autre dimension à considérer est temporelle. En effet, les méthodes de classification orientée objets considèrent une image à un moment donné et il devient important de s’appuyer sur les évolutions temporelles afin d’identifier des modèle de comportement d’objets.  Plus d'information : Résumé

 

Mots-clés : fouille des données, apprentissage automatique, information spatiale.
Corentin Leroux
Le 27/11/2018 à 13h30, soutenance de thèse de Corentin Leroux

Vous inscrire pour assister à la soutenance (la présentation sera en anglais) 

13h30 : Corentin Leroux, soutiendra publiquement ses travaux de thèse en Génie des procédés intitulés "Traitement et valorisation d’informations spatialisées en Agriculture de Précision: Application aux données de rendement intra-parcellaires" dirigés par Monsieur Bruno Tisseyre.
 

Thésard : Corentin Leroux
Contact - Lieu d'accueil : Campus La
Gaillarde, Montpellier SupAgro, amphi 208
(accès au site – 2 Place Viala)
Composition du jury :
M. Bruno Tisseyre, Montpellier SupAgro, Directeur de thèse
 M. Alex McBratney, University of Sydney, Rapporteur
 Mme Ruth Kerry, Brigham Young University, Rapporteur
 M. James Taylor, Irstea,, Examinateur
 M. Christian Germain, Bordeaux Sciences Agro, Examinateur
 M. Jean-Michel Roger, Irstea, Examinateur ·
 M. Hazaël Jones, Montpellier SupAgro
 M. Olivier Strauss, LIRMM

Résumé :
L’agriculture de précision (AP) est un domaine qui associe les technologies de l’information et de la communication (TIC) géoréférencées pour améliorer la gestion des agrosystèmes. Une des informations pionnières et symboliques de l’agriculture de précision est la donnée de rendement issue de capteurs embarqués sur moissonneuses batteuses. Associés à la localisation par satellites (GNSS) des machines, ces capteurs permettent de réaliser des cartes de rendement intra-parcellaires à haute résolution spatiale.
Les cartes de rendement constituent une source d’information pour caractériser la variabilité spatiale du résultat de l’itinéraire de production et prendre d’éventuelles décisions pour la conduite et/ou le pilotage de la culture mise en place l’année suivante. Elles sont toutefois aujourd’hui sous exploitées voire non utilisées par les professionnels du secteur agricole pour un certain nombre de raisons : chaine de traitement non fiabilisée, cartographies non simplifiées, manque de services opérationnels basés sur les données de rendement…
Bien que plusieurs travaux se soient déjà intéressés au traitement de la donnée de rendement lorsque les capteurs ont été mis en place, il est considéré ici que les technologies digitales ont significativement évolué depuis les premiers développements des capteurs de rendement, e.g. amélioration des réseaux de communication, logiciels de gestions parcellaires sur le cloud, exploitations agricoles de plus en plus connectées.Ces nouveaux facteurs imposent un certain nombre de contraintes associées aux méthodes de traitement de l’information, avec notamment la nécessité d’une automatisation importante (pour limiter les interventions manuelles), ou encore une certaine robustesse (au vu de la diversité des données à traiter).
Cette disruption digitale du secteur agricole demande de revisiter les méthodes existantes de traitement des données de rendement afin de prendre en compte ce nouveau contexte auquel fait face le secteur agricole.
L’objectif étant d’(i) évaluer la performance et l’intérêt des méthodes existantes dans ce contexte digital, et (ii) identifier des pistes d’amélioration et de nouvelles questions scientifiques pertinentes en fonction des obstacles rencontrés. Dans ce travail de thèse, plusieurs méthodes de traitement de la donnée de rendement ont été proposées pour transformer la donnée brute de rendement en couches d’informations et de décisions. 
Trois axes principaux ont été étudiés :
      (1) la qualité de la donnée,
      (2) la représentation spatiale de la donnée, et
      (3) l’interprétabilité de la donnée. Plus particulièrement, une méthode de filtrage a tout d’abord été mise en place pour améliorer la fiabilité des données brutes de rendement en sortie des capteurs (1). Cette approche est originale parce qu’elle permet de prendre en compte le processus de collecte des données des capteurs embarqués et parce qu’elle peut être appliquée à des données spatiales irrégulièrement réparties dans l’espace.Deux méthodes de zonage ont ensuite été implémentées pour délimiter des unités de rendement homogènes à partir de cartographies annuelles ou multi-temporelles de rendement (2).
La procédure de zonage est intéressante dans le sens où elle peut être aussi appliquée à des données irrégulièrement réparties dans l’espace et que l’approche incorpore des considérations opérationnelles (expertise de l’agriculteur, taille des machines agricoles).Finalement, un arbre de décision a été proposé pour aider les utilisateurs à choisir un descripteur de variabilité intra-parcellaire lors de leurs travaux avec des données spatialisées (3).
L’ensemble des méthodes ont été développées en suivant les principales contraintes fixées d’automatisation, de robustesse, et de non-supervision.

Mots-clés : Agriculture de Précision, Données de rendement intra-parcellaires, Filtrage, Zonage, Géostatistiques, Variabilités intra-parcellaires spatiale et temporelle
 

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Beatrice Bellon - 24/05/2018
Beatrice Bellon

L'agronomie des paysages aux Suds : analyse régionale par télédétection de la sécurité alimentaire et des risques environnementaux liés à l'agriculture.

Thésard : Beatriz Bellón
Contact- Lieu d’accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 55 86 15
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : Agnès Bégué (Cirad, UMR TETIS)
Encadrement à Tetis : 
Autre(s) encadrant(s) : Danny Lo Seen (Cirad), Valentine Lebourgeois (Cirad)
Axe(s) Tetis concerné(s) : ATTOS
Début - Fin : 01/2015 - 24/05/2018 
Contexte/Cadre du thésard : Projet Union européenne FP7 SIGMA
Résumé : Dans le monde, les systèmes agricoles sont largement déterminés par l’environnement physique et socio-économique.
Ces systèmes sont des marqueurs des activités humaines, et peuvent être caractérisés par un niveau de résilience, de productivité, et de risques environnementaux qui leur sont associés. Ainsi la typologie et la cartographie des systèmes agricoles à l’échelle régionale peuvent être considérées comme une étape préliminaire à toute évaluation agronomique (en termes de production agricole) et environnementale. Les systèmes agricoles sont généralement décrits par les espèces cultivées, leur rotation et par les pratiques associées aux cultures (irrigation, fertilisation, travail du sol, etc.). A l’échelle locale, des travaux récents montrent la capacité de la télédétection à cartographier un grand nombre de ces pratiques (double culture, date et mode de récolte, structure des plantations…). A l’échelle régionale, la question de l’identification des systèmes agricoles reste entière.
A cette échelle, l’information spatiale est généralement trop peu résolue pour permettre l’identification des variables descriptives traditionnelles des systèmes agricoles. 
Il est nécessaire de trouver des descripteurs indirects de ces systèmes. Le paysage, avec sa dynamique saisonnière, semble être l’échelle pertinente permettant de faire le lien entre le terrain et les images de télédétection. Le paysage reflète l’organisation spatiale des activités de l’agriculture ; le paysage est généralement visible sur les images, contrairement aux parcelles de culture. 
L’intérêt et l’originalité de cette approche paysagère dynamique, que l’on pourrait qualifier d’ "agronomie des paysages", a été montré par une étude récente sur le sud Mali, où les trois principaux systèmes agricoles de la région ont pu être cartographiés à partir de descripteurs spectraux, spatiaux et temporels issus d’images MODIS. 
L’objectif de cette thèse est d’identifier et de cartographier les principaux systèmes de culture de deux régions du monde, le Burkina Faso en Afrique de l’Ouest et l’état de Tocantins au Brésil, à partir d’une approche de type « agronomie des paysages », et de relier ces systèmes à des niveaux de productivité agricole et de risques environnementaux.

 

Mots-clés : Agronomie des paysages, Télédétection, Systèmes agricoles.
Mohamad Choker - 30/04/2018
Mohamad Choker

Estimation de la rugosité du sol en milieux agricoles à partir de données Sentinel-1.

Thésard : Mohamad Choker
Contact - Lieu d’accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 54 87 24
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse : Nicolas Baghdadi (Irstea) 
Encadrement à Tetis : 
Autre(s) encadrant(s) : Mehrez Zribi (Cesbio)
Axe(s) Tetis concerné(s) : ATTOS
Début – Fin : 06/2015 - 30/04/2018
Contexte/Cadre du thésard : Projet Tosca ASCAS 
Résumé : La télédétection spatiale est d’une importance primordiale pour la cartographie et la surveillance des problèmes environnementaux. Son intérêt réside dans la capacité des capteurs satellitaires spatiaux à fournir des informations globales et permanentes de la planète ou, aux échelles locale à régionale, à fournir une vision spatialisée et répétitive des territoires et écosystèmes. La télédétection radar a montré son grand potentiel ces dernières années dans la caractérisation des états de surface du sol (état hydrique,Estimation des paramètres du sol et de la végétation par couplage des données sentinelles radar et optique rugosité, végétation). L’état de la surface du sol, et en particulier l’humidité et la rugosité, exerce une influence fondamentale sur la répartition de la pluie entre infiltration, rétention superficielle et ruissellement. Il a un rôle essentiel dans les processus hydrologiques de surface et ceux associés à l’érosion et aux processus d’évapotranspiration. La caractérisation et la prise en compte de ces conditions de surface constituent actuellement un enjeu important pour la modélisation à base physique des processus hydrologiques ou pour le couplage surface-atmosphère. Dans ce cadre et depuis plusieurs années, plusieurs études scientifiques ont montré le potentiel des données micro-ondes actives dans l’estimation de l’état hydrique du sol et de sa rugosité de surface.Les nouveaux systèmes SAR (Synthetic Aperture Radar) ont permis d’ouvrir de nouvelles perspectives pour l’observation de la terre grâce à l’amélioration de la résolution spatiale (métrique sur TerraSAR-X et COSMO-SkyMed), aux modes d’acquisition multi-polarisation et polarimétrique, et à la disponibilité de données en bandes X, C et L (TerraSAR-X, COSMO-SkyMed, RADARSAT-2, ALOS/PALSAR). La disponibilité depuis peu du nouveau capteur radar bande C Sentinel-1 (S1) et le lancement programmé du capteur optique Sentinel-2 (S2) rend indispensable l’évaluation de la synergie entre les différents capteurs Sentinels radar et optique afin d’améliorer la caractérisation des états de surface du sol et des paramètres de la végétation.Cette proposition de thèse a pour objectif de montrer l’apport des données Sentinels (optique et radar) pour une meilleure caractérisation des paramètres du sol et de la végétation.Nos travaux seront menés d’une part pour interpréter/valider les données des nouveaux capteurs Sentinel-1/2, et d’autre part pour extraire les paramètres du sol et de la végétation nécessaires aux diverses thématiques comme par exemple l’hydrologie de surface et l’agriculture. Nos équipes travaillent depuis de nombreuses années sur la modélisation des interactions des ondes électromagnétiques avec la surface des sols (avec et sans végétation). Elles ont développé d’une part des modèles pour simuler le signal radar et d’autre part des méthodes d’inversion pour estimer le contenu en eau du sol, la rugosité du sol ou des paramètres de végétation. Cette thèse permettra de proposer des approches multi-capteur (optique et radar) dans le but de mieux caractériser différents paramètres du sol et de la végétation. Les méthodes actuelles d’estimation de l’humidité du sol à partir d’images radar sont relativement robustes dans le cas d’un sol nu. En présence de végétation, l’estimation de l’humidité du sol nécessite une caractérisation du couvert végétal. Cette dernière est possible à partir de données optiques (le signal radar enregistré sur une image radar correspond à la somme d’une contribution du sol et d’une contribution de la végétation). L’arrivée des capteurs Sentinel-2 (S2) avec une revisite de 5 jours (une fois les deux capteurs S2A et S2B lancés) permettra de caractériser très précisément la végétation (NDVI, LAI …). L’opportunité de coupler des images radar et optique pour l’estimation de l’humidité du sol est donc possible maintenant grâce aux nouveaux capteurs S1 et S2. Les verrous liés au couplage radar/ optique pour la caractérisation des états de surface du sol concerne principalement la modélisation du signal radar en fonction des paramètres du sol et de la végétation.
Pour répondre à ces questions, trois axes de recherche sont proposés : 
     1. Pour inverser le signal radar et estimer la rugosité et l’humidité du sol, il est indispensable de disposer soit d’un modèle de rétrodiffusion capable de reproduire le signal radar, ou d’une grande base de données expérimentales reliant le coefficient de rétrodiffusion d’une part aux différents paramètres du sol (rugosité, humidité), et d’autre part aux paramètres instrumentaux des capteurs radars (incidence, polarisation, longueur d’onde). Réaliser une base de données représentative de toutes les conditions physiques possibles de la surface du sol aux différentes configurations radars nécessiterait un investissement financier et humain très important. L’utilisation d’un modèle de rétrodiffusion radar dans la procédure d’inversion des images radar suppose qu’il est bien calibré et donc capable de simuler correctement des données radars mesurées par satellites.De nombreuses études ont montré que les modèles disponibles ne simulent pas correctement le signal radar, ce qui limite leur utilisation dans les processus d’inversion du signal radar. Dans cette thèse, le thésard testera les différents modèles de rétrodiffusion radar (Oh, Dubois, IEM, I-IEM, AIEM, EAIEM, IEM-Baghdadi …) en utilisant des bases de données (signal radar et données in situ de paramètres du sol) acquises par de nombreuses équipes Européennes (Françaises, Italiennes et Belges) sur de nombreux sites en Europe. Dans cette première partie de la thèse, il est question de valider sur une large base de données l’étalonnage effectué par Baghdadi et al. (2002, 2004, 2006, 2011, 2015) sur le modèle de rétrodiffusion radar IEM (Integral Equation Model ; Fung, 1994). En effet, Baghdadi et al. (2002, 2004, 2006, 2011, 2015) ont proposé un étalonnage semi-empirique du modèle IEM dans le but de mieux reproduire le coefficient de rétrodiffusion radar sur des sols nus en milieu agricole. Cet étalonnage du modèle IEM a été effectué en utilisant de nombreuses bases de données avec différents paramètres instrumentaux (longueurs d’onde, incidence et polarisation). 
Pour les modèles Oh et Dubois, nous pourrions proposer une nouvelle calibration grâce à la large base de données qui sera disponible dans le cadre de cette thèse. 
      2. Estimation à partir de données radar Sentinel-1 des paramètres physiques tels que la rugosité, l’humidité et la carte des zones irriguées. Nous travaillerons sur trois sites d’étude: un en France (prairies irriguées), un en Tunisie (sols nus, céréales) et un en Espagne (céréales). Il s’agit de réaliser des nouveaux développements méthodologiques pour accompagner le nouveau capteur radar Sentinel-1. Des campagnes terrain auront lieu sur nos sites d’étude avec des passages du satellite Sentinel-1 à différentes configurations radar (polarisation et angle d’incidence). Les mesures terrain concerneront principalement la rugosité du sol, l’humidité du sol, les paramètres de végétation (LAI, …). 
     3. Analyser le couplage et la complémentarité radar-optique (Sentinels 1 et 2) pour une caractérisation précise des paramètres du sol et de végétation.

Mots-clés : Mots-clés : SAR, télédétection, géomatique.
Sarah Zenasni - 05/01/2018
Sarah Zenasni
Extraction d'information spatiale à partir de données textuelles non-standards.

Thésard : Sarah Zenasni
Contact- Lieu d’accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 54 87 20 
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : TEISSEIRE Maguelonne
Encadrement à Tetis : Mathieu Roche (Cirad)
Autre(s) encadrant(s) : 
Axe(s) Tetis concerné(s) : SISO
Début - Fin : 01/2015  
Contexte/Cadre du thésard : MSH-M-Senterritoire
Résumé : Actuellement, les Systèmes d’Information Géographique (SIG) sont utilisés pour gérer les informations spatiales provenant de la cartographie ou de bases de données géographiques.
Avec les informations aujourd’hui disponibles sur le Web, toujours plus nombreuses (infobésité), de nouvelles sources de médias peuvent être exploitées pour extraire des informations géographiques (information spatiale, temporelle et thématique) à partir de données textuelles.
La thèse se situe dans un tel contexte global, l’objectif étant de proposer une typologie de relations entre entités spatiales permettant d’identifier, finement et de manière automatique, des relations spatiales exprimées dans les textes. 

Mots-clés : Recherche d’information géographique, données hétérogènes, système d’information géographique, entités spatiales, fouille de textes, traitement automatique du langage naturel.
Antoinette Denenodji - début 2018
Antoinette Denenodji

Evolution des agricultures sous les effets de la variabilité climatique dans la vallée inférieure du fleuve Logone au sud-ouest du Tchad

Thésard : Antoinette Denenodji 
Contact-Lieu d’accueil : Université de Maroua-Cameroun
Tél. : +237 22 29 19 87
Fax : +237 22 29 19 88
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : 
Gonne B.
Encadrement à Tetis : 
Agnès Bégué (Cirad, UMR TETIS)
Autre(s) encadrant(s) : Pr Gonné Bernard (Université de Maroua-Cameroun) 
Axe(s) Tetis concerné(s) : ATTOS
Contexte/Cadre du thésard : Dans le cadre du renforcement des capacités des formateurs, le SCAC France, en accord avec le gouvernement tchadien, octroie des bourses pour la formation des formateurs. Ce qui a permis notre formation doctorale à l’école doctorale de Maroua au Cameroun. 
Début - Fin :  12/2013 - Début 2018 ?? 

Résumé : 
L'objectif principal de ce travail de thèse est l’étude des conditions environnementales dans la vallée inférieure du fleuve Logone, en particulier du régime spatio-temporel des crues du Logone en modélisant les changements d’occupation du sol de la vallée selon différents scénarios, afin d’évaluer l’impact des changements simulés sur la fonctionnalité de ces terres : déterminer les facteurs de changements, construire des scénarios de type prospectifs (des scénarios d’extension ou d’intensification des surfaces propices aux agricultures irriguées et de décrue).
La télédétection peut contribuer à identifier et à évaluer les cultures évoluées. L’utilisation de séries temporelles d’images à moyenne résolution spatiale a déjà fait ses preuves dans le domaine du suivi des crues (voir les travaux récents de Leauthaud et al., 2013). Le but de cette étude est de fournir aux agriculteurs et aux décideurs, aussi bien locaux qu’internationaux, des informations fiables sur les terres à potentiel agricole, sur les plantes adaptées aux conditions climatiques actuelles et sur les différentes techniques de labours afin de mieux planifier et gérer ces ressources.

 

Mots-clés : Evolution, agriculture, variabilité climatique, vallée inférieure, Logone, sud-ouest du Tchad.  
Emile Ndikumana - 12/2018 
Emile Ndikumana

Etude de la végétation à partir de nouveaux capteurs satellitaires radar.

Thésard : Emile Ndikumana
Contact- Lieu d'accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 54 87 54
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse : Nicolas Baghdadi (Irstea) 
Encadrement à Tetis : 
Autre(s) encadrant(s) : Dinh HO TONG MINH
Axe(s) Tetis concerné(s) : ATTOS
Début – Fin : 01/2016 - 12/2018 
Résumé : Le riz étant l'aliment le plus consommé dans le monde, il est primordial de faire un suivi de sa culture et d’améliorer sa productivité. Le suivi et la cartographie des parcelles de cette culture exigent des technologies adaptées et la télédétection en est une.
Les données de télédétection par satellite offrent une grande possibilité de faire un suivi et de fournir des informations sur les champs de riz à une échelle et une période données.
Les techniques de télédétection radar sont particulièrement intéressantes car, contrairement aux techniques de télédétection optique, l'acquisition des images est indépendante des conditions météorologiques et des conditions de luminosité (jour, nuit).
Les capteurs optiques sont limités par la couche de nuages atmosphériques dans des zones tropicales et subtropicales où la culture du riz est pratiquée majoritairement ; les systèmes radar à synthèse d'ouverture (SAR) ont la capacité de pénétrer la couche atmosphérique jusqu'au sol. Les données SAR sont aussi bien adaptées pour distinguer le riz des autres types de couverture végétale à cause de la réponse spécifique du radar face à la végétation inondée. Le capteur Sentinel-1 de l'Agence Spatiale Européenne a la capacité d'acquérir des images sur n'importe quelle zone géographique. Avec l'arrivée récente de ce nouveau capteur Sentinel-1 (bande C), il est également possible d'acquérir des images radar avec une répétitivité temporelle de 3 jours. Cette recherche examine la pertinence d'utiliser les images Sentinel-1 pour faire un suivi et cartographier la culture du riz. Les images radar Sentinel-1, bien adaptées pour le suivi de la culture du riz, seront utilisées pour le suivi et la cartographie des parcelles de riz dans les zones du Mekong (Vietnam) et de la Camargue (France). 
Le travail de recherche adoptera les étapes suivantes: 
          1) acquisition et traitement des images radar ; 
          2) collecte des données in situ ; 
          3) modélisation du signal radar et cartographie des parcelles de riz par imagerie radar, avec utilisation d'un modèle de croissance.  

Mots-clés : radar, Sentinel-1, riz.
Christian Golcher - 09/2018
Christian Golcher

Compréhension des dynamiques spatiales activités humaines-qualité des eaux pour un système de gestion durable du bassin versant du río Liberia, Pacifique Nord du Costa Rica : construction partagée d’un système de connaissance.

Thésard : Christian Golcher
Contact - Lieu d'accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 54 86 28
Mail : préThis email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : Marie-George Tournoud (Université de Montpellier)
Encadrement à Tetis : Muriel Bonin (Cirad), Flavie Cernesson (AgroParisTech)
Autre(s) encadrant(s) :
Axe(s) Tetis concerné(s) : USiG
Contexte/Cadre du thésard : ANR Artemisia
Début - Fin : 02/2015 - 09/2018
Résumé : Le Nord-Pacifique du Costa Rica est un territoire qui constitue la frontière sud du corridor sec Mésoaméricain. Il s’agit d’un espace qui doit affronter la vive menace du changement et la variabilité climatique.
Elle affronte ainsi des processus de dégradation environnementale, qui endurcit les conditions de vie des populations qui sont dans la pauvreté, l’exclusion et la marginalisation. Dans ce contexte, l’une des ressources naturelles les plus sensibles –sinon la plus sensible de toutes- est l’eau étant donné, en premier lieu, le besoin d’une quantité et d’une qualité suffisantes pour satisfaire les besoins des différents usages –y compris l’usage écologique. Produit de la dynamique de centralisation du pouvoir politique et économique donné au Costa Rica, le Guanacaste est un territoire ou s’expriment les inégalités –voire les contradictions- politiques, économiques et sociales (Edelman, 1985). Malgré l’encadrement national existant de politiques, normes, réglementations et institutions issues de la conservation et de l’aménagement durable des ressources naturelles dans ce contexte, on perçoit un processus de dégradation ayant des causes naturelles (érosion, transport de sédiments), mais également lié à des externalités dérivées de l’activité humaine. 
Afin d’expliquer et de comprendre le manque de prise de responsabilités dans la mise en œuvre de politiques locales visant au développement humain durable, et notamment à l’amélioration de la qualité de vie des populations, on peut considérer qu’il s’agisse là d’un déficit de connaissances partagées des processus socio-écologiques présents sur place. Au-delà, néanmoins, il est possible qu’il s’agisse encore d’un symptôme de la concentration historique du pouvoir politico-économique et par conséquent de contradictions d’échelles entre les politiques et les normes centrales et la réalité au niveau local.

Mots-clés : aménagement du territoire, écosystèmes aquatiques, réseau de mesure, occupation du sol, usages de l’eau.
Antonio Villanueva fin 2018
Antonio Villanueva

Services écosystémiques et paysage : Interactions dans un système socio-écologique à la périphérie de la Ville de Mexico

Thésard : Antonio Villanueva
Contact - Lieu d'accueil : Cirad - UMR Tetis, Campus international de Baillarguet, 34398 Montpellier Cedex 5, France
Tél. :33 (0)4 67 59 39 65
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : Jacques Imbernon (Cirad)
Encadrement à Tetis : 
Autre(s) encadrant(s) :Eugenio Figueroa (Universidad de Chile)
Axe(s) Tetis concerné(s) : USiG
Contexte/Cadre du thésard : ANR SELINA
Début - Fin : 10/2013 - 2018
Résumé : Les modes actuels d’utilisation du sol et d’aménagement du territoire dans les socio-écosystèmes de la région centrale volcanique du Mexique participent au processus de fragmentation du paysage et à la disparition progressive des écosystèmes forestiers. Dans une optique de conservation de la biodiversité associée à ces écosystèmes, il est essentiel de caractériser ce processus et d’identifier ses impacts en évaluant la valeur des pertes liées à la dégradation des écosystèmes forestiers.
Le concept de services écosystémiques (SE), initié afin de soutenir les efforts de conservation des écosystèmes et de la biodiversité et omniprésent dans la conception des politiques de préservation de la biodiversité (Marie et al., 2012 ; Haines-Young and Potschin, 2013), est mobilisé pour cette thèse. Mais quantifier la valeur de ces services, en particulier la valeur de la biodiversité, reste un sujet de débats car les dimensions à prendre en compte sont multiples. En considérant les socio-écosystèmes et leurs impacts sur les services écosystémiques, nous avons pris en compte l’espace à la fois comme support des processus en jeu et comme objet d’analyse. 
La zone d’étude de ce projet correspond à une zone de conservation forestière dans l’axe volcanique central du Mexique, appelée " Bosque de agua ". Elle inclut les aires naturelles protégées " Desierto los Leones " et « El Ajusco ", ainsi que le " corridor Écologique Chichinautzin ". Cette zone subit une pression anthropique importante du fait de sa proximité avec la mégapole de Mexico DF et les métropoles de Toluca et Cuernavaca. L’analyse de la dynamique des services écosystémiques dans les socio-écosystèmes du Bosque de agua est menée sur une période relativement longue, entre 1986 et 2014. 
 Les objectifs spécifiques de cette recherche sont : 
               ♦ Modéliser les services écosystémiques entre 1986 et 2014 en lien avec la dynamique paysagère provoquée par les pressions anthropiques 
              ♦ Analyser la perception sociale des services écosystémiques par les acteurs locaux.
            Comparer l’analyse des services écosystémiques à dire d’experts et la perception des acteurs locaux.
            Mesurer les impacts de la dynamique spatiale sur les services écosystémiques à l’échelle de paysage et évaluer les coûts d’opportunité de la dégradation des écosystèmes forestiers dans le contexte des politiques publiques de paiements pour services environnementaux (PSE). 
             ♦ Hiérarchiser les zones les plus sensibles à protéger pour assurer la provision des services écosystémiques dans cet axe volcanique central du Mexique. La méthodologie est structurée en trois étapes. Des analyses spatiales mobilisent les outils de télédétection pour faire la modélisation spatiale des services écosystémiques. Un important travail de terrain permet de réaliser des enquêtes auprès des acteurs locaux et de valider les premiers résultats. Enfin, une analyse comparative entre la modélisation des services écosystémiques et la perception des acteurs locaux est faite pour mettre en évidence les différences et similitudes.

 
Mots-clés : services écosystémiques, socio-écosystèmes, modélisation, perception sociale, forêt tempérée, Mexique.

Thèses 2017

Françoise Vernier - 11/12/2017

Françoise Vernier

Un système d’information collaboratif en appui à la gouvernance des territoires d’action agro-environnementale à enjeu eau-pesticides.

Thésard : Françoise Vernier
Lieu d'accueil : IRSTEA Bordeaux (ETBX) 50, Avenue de Verdun BP3 33610 CESTAS
Tél. : 33 (0)5 57 89 08 36
Mail : préThis email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Organisme d'accueil : Irstea Directeur(trice) de thèse : Jean-Philippe Tonneau (UMR TETIS Cirad)
Encadrement à Tetis :
Autre(s) encadrant(s) :André Miralles (UMR TETIS Irstea)
Axe(s) Tetis concerné(s) : UsIG
Contexte du thésard : DP SISTO - BTP Sécurité alimentaire
Début – Fin : 12/2013 - 12/12/2016 (demande de prolongation de 6 mois)
Thèse soutenue le : 11/12/2017
Contexte/Cadre du thésard
Résumé : La pollution diffuse par les pesticides est en enjeu majeur de société en raison de leur impact sur l’état des hydrosystèmes et sur la santé humaine. Depuis des années, les politiques publiques tentent de limiter l’usage des pesticides et d’améliorer la qualité des eaux. Toutefois, les tonnages de pesticides utilisés par l’agriculture stagnent ou même augmentent, la pollution des eaux reste préoccupante. Face à ce constat d’échec, les politiques publiques, en quête d’une plus grande efficacité, se territorialisent et se veulent plus participatives. Les acteurs en charge des programmes d’action agro-environnementaux ont besoin de disposer de méthodes et d’outils permettant d’évaluer l’impact des actions et d’assurer la gouvernance des programmes et des territoires.
La thèse propose la démarche " Système d’Information en appui à la Gouvernance des Programmes d’Action " (SIGPA). Cette démarche s’appuie sur des scénarios d’évolution du territoire d’action co-construits avec les acteurs, simulant des trajectoires d’évolution des systèmes et des pratiques agricoles.
Le système d’information, conçu pour être collaboratif et évolutif, est construit autour d’un entrepôt de données qui permet la restitution d’indicateurs environnementaux ou économiques, mobilisés par le programme d’action à différents niveaux de granularité spatiale (îlot du RPG, sous-bassin, zone prioritaire...). Cette démarche a été conçue pour un suivi pluriannuel des programmes d’action qui se succèdent ou se superposent sur un territoire et préfigure un observatoire agro-environnemental

Mots-clés : Système d’information – pesticides – gouvernance - réseau d’acteurs - entrepôt de données spatial - observatoire agro-environnemental.
Gabriel Poujol - 06-12-2017

Gabriel Poujol
Les circuits vivriers du corridor Ouagadougou-Accra : conditions d’un développement inclusif.

Thésard: Gabriel Poujol 
Lieu d'accueil : 
Tél. :  
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : Imbernon Jacques
Encadrement à Tetis : JP Tonneau(Cirad, TETIS)
Autre(s) encadrant(s) :  Axe(s)
Tetis concerné(s) : USiG
Contexte du thésard :  
Début – Fin : 
Thèse soutenue le : 06/12/2017
HAL :  cliquez ici 
Résumé : Depuis la colonisation, les corridors de transport ouest-africains ont créé pour les pays sans littoral une dépendance économique pénalisante vis-à-vis de l'extérieur. Les importations massives de produits manufacturés ne sont pas compensées par l'export de matières premières. Le marché africain n'est pas encore le marché des Africains et cela freine le développement des territoires.
Dans le corridor de transport reliant Ouagadougou à Accra, en Afrique de l’Ouest, les défis de l'intégration régionale et de la sécurité alimentaire se cristallisent dans les circuits vivriers marchands. Les échanges qui s’y déroulent cadencent la mobilité des denrées entre les bassins de production excédentaires et les bassins de consommation déficitaires.
Dans l’espace constitué par le Burkina Faso et le Ghana, caractérisé par un gradient écologique entre le Sahel et la côte qui différencie fortement les potentialités agricoles, la thèse met en perspective ces défis avec le développement des territoires.
Elle analyse le potentiel inclusif des circuits vivriers marchands à travers l’exemple de l’igname, du maïs et du niébé dans le corridor qui relie Ouagadougou à Accra. Après une analyse des pratiques transactionnelles de ces circuits basés sur des enquêtes réalisées auprès des commerçants et transporteurs sur le terrain, nous simulons les échanges potentiels à l’aide d’un modèle gravitaire.
Nous nous appuyons pour cela sur des données relatives à la production, au commerce, et à la consommation et nous estimons l’accessibilité spatiale à l’aide de données routières localisées. Entre le disponible alimentaire et la demande des ménages, localiser ces échanges et leurs parcours questionne l’articulation des échelles du commerce vivrier, ainsi que la complémentarité des lieux et des activités au regard des liens entre agriculture, commerce et transport identifiés comme porteurs d’un développement spatialement inclusif.
Dans un contexte de villes secondaires, de marges et de frontières, notre approche explore les interactions spatiales induites par le commerce de produits vivriers alimentaires ; le but étant de proposer des recommandations techniques à portée opérationnelle et politique et de contribuer à la réflexion sur l’intégration régionale et la sécurité alimentaire.

 

Mots-clés : corridor, accessibilité, réseaux, flux vivriers, inclusion, circuits vivriers.
Julie Chaurand - 08/11//2017

Julie Chaurand

La cohérence interterritoriale des projets de continuités écologiques. L’exemple de la politique Trame verte et bleue en France.

Thésard: Julie Chaurand
Lieu d'accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 33 (0)4 67 54 87 16 
Mail : préThis email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse : Jean-Philippe Tonneau (Cirad)
Encadrement à Tetis : Jennifer Amsallem (Irstea)Autre(s) encadrant(s) :Jacques Baudry (Inra Rennes) Axe(s)
Tetis concerné(s) : USiG
Début – Fin : 10/2014 - 11/2017
Thèse soutenue le : 08/11//2017
Contexte/Cadre du thésard : Financement : ½ Irstea, ¼ Région Bretagne, ¼ Région Languedoc-Roussillon - Ecole doctorale ABIES à AgroParisTech Paris
Agritrop :  cliquez ici
Résumé : La Trame verte et bleue (TVB) a pour objectifs la préservation et la remise en bon état des continuités écologiques. Cette politique publique, en articulant sociétés et nature dans un système « socio-écologique », est multi-échelles et se décline du national au régional au local. La cohérence de la TVB entre les échelles spatiales et de gouvernance est cadrée dans la loi française.Mais une importante marge d’appréciation de la politique est laissée aux territoires, ce qui est paradoxalement à la fois source de cohérence et d’incohérence. Un équilibre est à trouver entre les différentes fonctions du territoire et entre les territoires, impliquant des compromis entre acteurs aux intérêts distincts. 
Notre recherche s’appuie sur le concept de « cohérence territoriale » que nous définissons selon deux dimensions : écologique et sociétale. Les services écosystémiques contribuent à lier les deux dimensions, tandis que les processus de gouvernance à l’œuvre doivent permettre de construire cette articulation. Nous proposons une grille d’analyse de cette cohérence territoriale multi-dimensionnelle de la TVB, assortie de critères déclinés en indicateurs.Pour la dimension écologique, nous adaptons 4 critères définis par l’OSPAR (Convention pour la protection du milieu marin de l'Atlantique du nord-est, en vigueur depuis 1998) concernant le bien-fondé/viabilité, la représentativité, la réplication et la connectivité. 
Nous ajoutons un critère relatif à la complémentarité des différentes fonctions dédiées à ces continuités, ainsi que deux critères relatifs à la pertinence des outils de gouvernance mobilisés et à la qualité des interactions. Nous appliquons actuellement cette grille sur nos territoires d’étude « emboités » en Bretagne et en Languedoc-Roussillon (-Midi-Pyrénées). Une importante analyse et comparaison des projets des territoires ayant trait tout ou partie à la TVB (par exemple, Schéma régional de cohérence écologique-SRCE, Schéma de cohérence territoriale-SCoT, Plan local d’urbanisme-PLU) est réalisée et sera complétée par des entretiens semi-directifs auprès des acteurs à différentes échelles.

Mots-clés : Continuités écologiques, cohérence territoriale, politique publique Trame verte et bleue, inter-échelles, socio-écosystème, multifonctionnalité, document d’urbanisme. 
Anissou Bawa - 12/07/2017

Anissou Bawa

Mutations des périphéries urbaines au sud du Togo : des espaces ruraux à l'épreuve du peuplement et de la marchandisation des terres.

Thésard: Anissou Bawa 
Lieu d'accueil :  Campus international de Baillarguet - TA C-91 / F (Bât. F, Bur. 207 B) ; 34398 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : (0)4 67 59 39 66
Organisme d'accueil : Cirad
Encadrement à Tetis : Jacques Imbernon
Autre(s) encadrant(s) : 
Tetis concerné(s) : USiG
Début – Fin : 03/12/2012 - 07/2017
Thèse soutenue le : 12/07/2017
Résumé  : Cette recherche porte sur les mutations paysagères et les stratégies foncières locales mises en œuvre par les exploitants agricoles à la périphérie de la ville de Lomé au Togo.
Elle s’appuie sur une approche pluridisciplinaire qui intègre des questions sur la démographie, l’occupation des sols, la marchandisation des terres et les perceptions des différents acteurs de ces espaces. Des méthodes à la fois qualitatives et quantitatives sont mises en œuvre ; mobilisant des données démographiques à l’échelle la plus fine, des images satellitaires sub-métriques, une base de données sur les prix des terres, une série d’entretiens auprès d’informateurs-clé impliqués dans le foncier et une enquête quantitative auprès d’un large échantillon d’exploitants agricoles. 
Les résultats montrent que les périphéries de la ville de Lomé se recomposent aujourd’hui dans leur structure économique, leur organisation spatiale et leur tissu social. Cette recomposition s’inscrit dans un mouvement général de croissance démographique forte, engagé depuis la deuxième moitié du XXème siècle et qui se manifeste à la fois par l’augmentation rapide du nombre de localités peuplées et par la croissance démographique des localités elles-mêmes. Près de 15 nouvelles localités apparaissent chaque année dans cette petite région et le nombre des localités de plus de 1000 habitants a augmenté de 80 à 168 entre 1970 et 2010. Le volume important de la population ainsi que la croissance rapide sont une dimension essentielle du développement. Cette densification du peuplement est à la fois une cause et une conséquence de la course effrénée à la terre qui est observée à la périphérie de Lomé.
 Les trois-quarts des transferts fonciers sont maintenant monétarisés dans cet espace. Pourtant le marché foncier dynamique demeure encore en grande partie informel et non régulé par les pouvoirs publics. Les acquisitions foncières dans ces espaces périphériques sont en effet destinées en majorité à l’urbanisation (66 %). De fait la diminution rapide des terres agricoles qui en résulte constitue un défi majeur pour l’agriculture, surtout périurbaine.
Tous les ans, une grande proportion des terres agricoles est convertie en bâti : 26 % dans les périphéries proches de la ville de Lomé et 7 % dans les périphéries plus éloignées, notamment au-delà de 25 km. La grande majorité des acquéreurs (93 %) réside dans des centres urbains proches et ces urbains sont souvent des cadres de l’administration (24 %). L’offre de terres pour le logement, limitée face à la forte demande, vient essentiellement de deux filières : la filière coutumière informelle, prédominante (77,5 %), et la filière privée formelle (22,5 %). Si la filière coutumière permet aux ménages à faibles ou moyens revenues d’accéder à la propriété foncière, elle ne garantit pas la sécurité de la tenure et les prix restent élevés par rapport au pouvoir d’achat des populations. La structuration de ces filières d’approvisionnement en terre pour le logement sera déterminante pour que l’urbanisation ainsi que le processus de peuplement contribuent à une croissance plus inclusive et à une prospérité partagée et ne constitue pas une opportunité manquée pour l’agriculture.
 Cette marchandisation des terres permet toutefois aux femmes, longtemps marginalisées par la tenure foncière coutumière, d’accéder à la terre. Contrairement aux hommes, ces femmes perçoivent la croissance urbaine comme une opportunité pour leur exploitation agricole et leurs stratégies foncières visent au maintien de l’agriculture. Les femmes deviennent sans doute des acteurs importants pour le maintien des activités agricoles dans ces espaces périphériques sous tension autour des villes africaines.

Vijay Ingalalli - 27/02/2017

Vijay Ingalalli

Fouille de données de graphes complexes et évolutifs pour la détection de patterns à différents niveaux de granularité et de temporalité : application aux dynamiques d’occupation du sol par télédétection.

Thésard: Vijay Ingalalli 
Lieu d'accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 33 (0)4 67 54 87 54
Mail : nom.préThis email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse : Dino Ienco (Irstea)
Encadrement à Tetis : 
Autre(s) encadrant(s) : Pascal Poncelet (Lirmm) Axe(s)
Tetis concerné(s) : SISO
Début – Fin : 02/2014 - 02/2017
Thèse soutenue le : 27/02/2017
Résumé : Real world datasets are often represented by networks with multiple relations between two entities, which can be modeled as multigraphs. Such multigraphs are present in a plethora of domains as in remote sensing (segmented images), social networks, chemistry and bioinformatics. These multigraphs could further have an additional complexity of dynamically changing over time, with nodes and edges being added or removed.
The objective of this thesis is to extract useful and interesting knowledge from such rich multigraph data, by exploiting the graph theoretic principles. This PhD work aims at contributing novel approaches for graph data mining that can be applied to real world data sets like remote sensing data, satellite data and many more. 

Mots-clés :  Remote Sensing Data, Data Mining, Graph Theory, Multigraphs. 


Thèses 2016

Manizeh Rajab Pourrahmati - 19/12/2016

Manizeh Rajab Pourrahmati

Investigating the possibility of forest volume estimation using Lidar, radar and optical images (Case study: Nowshahr Forests in Mazindaran).

Thésard : Manizeh Rajab Pourrahmati
Contact- Lieu d’accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 (0)4 67 54 87 54
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse : Nicolas Baghdadi (Irstea)
Encadrement à Tetis : 
Autre(s) encadrant(s) : Ali A. Darvishsefat (University of Tehran, Iran), Valéry Gond (Cirad)
Axe(s) Tetis concerné(s) : ATTOS
Début – Fin : 11/2013 - 11/2016
Thèse soutenue le : 19/12/2016
HAL :  cliquez ici
Résumé : Measuring biophysical parameters of forest is necessary for forest ecosystem management. Tree’s height has a primary and fundamental importance among all others.The information about vertical structure of forest is important for ecosystem health assessment, site fertility, biomass and carbon cycle measurement and monitoring. Many studies have been performed using airborne Lidar to estimate different forest parameters like tree and forest height (Andersen et al., 2006; Chen & hay, 2011; Khorrami et al., 2014), volume (Tonolli et al., 2011; Mohammadi, 2013), basal area (Drake et al., 2002; Mohammadi, 2013), Leaf area index (Zhao & Popescu, 2009; Sabol et al., 2014), and biomass (Gleason & Im, 2012; Takagia et al., 2015). The critical point about airborne Lidar is that it is expensive and also the capacity to collect annual data over whole countries does not currently exist.
Global studies on vegetation dynamics necessitate the use of large footprint full-waveform Lidar abroad a spaceborne platform. Employing spaceborne Lidar for estimation of forest biophysical parameters over large extent area was investigated since ICESat was launched into the space in 2003. Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) on board ICESat has been used to retrieve forest canopy height and biomass since 2005 over planted (e.g. Rosette et al., 2008a; Baghdadi et al., 2014) or natural forests including coniferous (Lefsky et al., 2005; Lefsky et al., 2007; Chen, 2010; Duncanson et al., 2010; Saatchi et al., 2011), deciduous (Lefsky et al., 2007; Mitchard et al., 2012) and mixed coniferous-deciduous forests (Sun et al., 2008; Xing et al., 2010). 
The most concerning point about GLAS data is waveform extent broadening over sloped area (mainly because of the large footprint size -about 70 m), and difficulties of canopy top and ground peak identification due to mixed vegetation and ground returns (Lefsky et al., 2005; Lefsky et al., 2007; Chen, 2010). Chen (2010) has illustrated terrain slope effects and also plant size and distribution on canopy height estimation. This is very challenging in our study since commercial forests in the north of Iran are mostly mountainous with considerable slopes.
Complex structure of forests in the north of Iran, vertically and horizontally, even and uneven aged stands, presence of diverse broadleaf species, severe topography, etc., brought into question the capability of GLAS data to estimate the forest canopy height and volume in such complexity.However a few literatures evaluated capability of optical images, airborne Lidar and Radar data for estimating forest volume/biomass in Iran (Khorrami et al., 2008; Kalbi et al., 2013; Mohammadi, 2013; Ghasemi et al., 2001) and two studies employed the synergy of optical and radar data to provide biomass map (Attarch & Gloaguen, 2014; Amini & Tetuko Sri Sumantyo, 2011).
 There has not been any investigation using spaceborne Lidar or combination of that with other sources of remote sensing data up to now. This study aimed first to investigate capability of GLAS data for estimation of forest canopy height and volume in part of mountainous forests of Iran. To overcome slope effects, numerous parametric and nonparametric regressions were developed based on metrics derived from GLAS waveforms (user defined metrics and metrics derived using statistical methods like principal component analysis (PCA) and wavelet transformation (WT)), and also terrain index extracted from DEM. Consequently, it was suggested to improve the predictions by combining Lidar, Radar and optical data.Finally, providing an integrated map of forest height and volume was on the agenda. 
Overall, the objectives of this research are:
     ♦ Estimation of maximum canopy height and Lorey’s height using ICESat/GLAS data 
     ♦ Estimation of forest volume using ICESat/GLAS data 
     ♦ Producing forest height/volume map using a combination of ICESat/GLAS, ALOS/PALSAR and optical images. The questions associated with the research objectives are: 
      ♦ Does GLAS estimate forest height/volume in mountainous forests of Iran with a suitable accuracy? 
      ♦ What is the preferable statistical method (multiple linear regression, artificial neural network, random; forest) for forest height/volume estimation using GLAS in our study area ? Improve the predictions ? And does the resolution of DEM affect performance of the developed model ? - Will indices extracted from radar and optical images improve height and volume result ? 
     ♦ Is there any possibility of providing forest height or volume map with a suitable accuracy in such high heterogeneity of horizontal and vertical structure ?

 

Mots-clés :  Forest canopy height, Volume, ICESat GLAS, ALOS PALSAR, Optical images, Parametric and non-parametric statistical methods. 
Camille Jahel - 07/12/2016

Camille Jahel

Caractérisation de la dynamique des « systèmes de culture » en zone soudano-sahélienne de l’Afrique de l’Ouest par modélisation spatialisée des cultures et analyse de séries temporelles d’images satellite.

Thésard: Camille Jahel
Lieu d'accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 33 33 (0)4 67 54 87 54
Organisme d'accueil : Cirad Directeur(trice) de thèse : Agnès Bégué (CIRAD, UMR TETIS)
Encadrement à Tetis : Danny Lo Seen (Cirad)Autre(s) encadrant(s) : Agnès Bégué et Christian BaronAxe(s)
Tetis concerné(s) :
AMoS
Début – Fin : 02/2014 - 01/2017
Thèse soutenue le : 07/12/2016
Agritrop : cliquez ici
Contexte : Dans un contexte de sécurité alimentaire, l’évolution prévue de la population ainsi que les scénarios de changements globaux pointent l’absence de cohérence et de pertinence des outils et méthodes disponibles actuellement pour estimer et analyser les tendances des productions agricoles à des échelles allant de la parcelle à la région. Cette absence est d’autant plus criante pour les pays en voie de développement. Dans ces pays, les réseaux d’information sont réduits, la superficie moyenne des parcelles cultivées est très petite (1/2 ha), l’organisation des parcelles cultivées est très fragmentée, leur gestion très variable et enfin les moyens alloués très faibles.
Si des scénarios de tendances à l’échelle d’une parcelle ou d’un système d’exploitation sont applicables, il est difficile de les transposer et d’en estimer leur performance à des échelles adaptées aux prises de décisions et d’aménagement, qui doivent pouvoir s’effectuer aux échelles des régions administratives et des pays ou groupes de pays (Baron et al., 2005). En effet, pour ces types d’exploitations, ou encore dans des zones présentant une très grande dynamique d’occupation des sols, il est très difficile d’en estimer la variabilité spatiale, les superficies concernées ainsi que leurs dynamiques temporelles à des échelles appropriées à un contexte de suivi des risques saisonniers, d’aménagement du territoire et de gouvernance. L’estimation des rendements se base sur des modèles contraints par des processus climatiques locaux, des pratiques agricoles locales (espèces, variétés, intensification) et sa traduction en production doit intégrer les modes de gestion du terroir que l’on englobera dans ce contexte d’étude comme «système de culture " (Leenhardt et al., 2010 ; Traoré et al., 2011). Pouvoir répondre aux questions posées par la sécurité alimentaire et les tendances observées et à venir implique de changer d’échelle et de passer de la parcelle (ou groupe de parcelles cultivées) à la région.
Ce changement d’échelle bute sur un ensemble de problèmes qui rendent les méthodes utilisées peu fiables :
          1)
un réseau sol, alimentant les variables de forçage des modèles, clairsemé et déséquilibré,
          2) un accès réduit et aléatoire à ce réseau en temps réel ou semi réel (tous les 10 jours), 
          3) un environnement climatique très variable non seulement spatial mais aussi saisonnier et inter-annuel,
          4) des pratiques anthropiques diversifiées,         
          5) des superficies très petites et fragmentées. 
Plusieurs études et indicateurs permettant d’estimer les performances et l’intérêt des satellites de moyenne résolution et hautes résolutions dans la description de l’utilisation des sols et de sa dynamique, et plus récemment dans la cartographie des systèmes de culture (e.g. Vintrou et al., 2012). Nous nous intéressons à l’objet " système de culture " dont l’échelle est pertinente à la fois pour le lien avec le terrain – elle reflète l’organisation spatiale des activités de l’agriculture – et aussi pour une analyse par télédétection, car cette organisation est généralement visible sur les images, contrairement aux parcelles de culture. 
Résumé : L’objectif est d’étudier et de documenter la variabilité des " systèmes de culture " en zone soudano-sahélienne de l’Afrique de l’ouest pour évaluer la possibilité de leur suivi par des séries temporelles d’images moyenne résolution. Cette évaluation utilisera une approche de changement d’échelle basée sur la modélisation de dynamiques spatiales qui combine différentes sources d’information provenant de réseaux sols, de cartes thématiques, de modèle de culture (SARRA-H) et d’images satellites. 
Méthodes : Plusieurs " systèmes de culture " (SdC) choisis pour représenter la diversité des SdC rencontrés dans le pays seront étudiés plus en détail : 
          1) leurs contenus (% des différents types de culture, jachères, forêts, pâturages, sols nus) ainsi que leurs organisations spatiales (à l’aide de métriques qu’il s’agira d’identifier) seront décrits à partir d’images satellites HRS et THRS (Haute et Très Haute Résolution Spatiale) et d’autres sources de données,
          et 2) les SdC seront modélisés à l’aide d’un langage de modélisation de dynamiques spatiales à base de graphes d’interaction (Ocelet ; Degenne et al., 2010 ; Degenne, 2012) en utilisant la description faite en (1). Ocelet, qui est aussi un environnement de développement de modèles, permet de recomposer un SdC à partir de ses constituants (parcelles de culture, ou autres entités spatiales), et de simuler leurs évolutions tout en tenant compte des possibles interactions entre eux. Le modèle SARRA-H (Baron et al., 2003) sera intégré au modèle de SdC comme modèle de culture pour différentes céréales (mil, sorgho, maïs) et permettra de simuler une diversité de pratiques : variétés culturales, stratégies, gestions de semis et de récolte. 
Une fois le modèle spatialisé construit, il servira à : 
          i) étudier comment les évolutions des différents constituants des SdC sont perçues dans les séries temporelles d’images de moyenne résolution,
          et ii) vérifier si ces séries d’images peuvent à l’inverse être utilisées pour améliorer l’estimation par le modèle de la production des SdC. On aurait alors un outil permettant d’analyser les prospectives d’adaptation des systèmes de culture dans différents scénarios de changements globaux. Cette modélisation à l’échelle de SdC, prenant en compte son hétérogénéité intrinsèque, n’a jamais été tentée auparavant, en raison de la difficulté du problème de changement d’échelle.

 

Référence : Baron C, Sultan B, Balme M, Sarr B, Traoré SB, Lebel T, Janicot S, Dingkuhn M, 2005. From GCM grid cell to agricultural plot : Scale issues affecting modelling of climate impact. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Biologcial sciences, 360 (1463) : 2095-2108. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2005.1741 Baron C, Dingkuhn M, Maraux F, Sarr M, 2003. SARRA-H : Système d'Analyse Régional des Risques Agroclimatiques-Habillé (System for Regional Analysis of Agro-Climatic Risks. Decision support tools for smallholder agriculture in Sub-Saharan Africa : A practical guide, . - Muscle Shoals : IFDC. Degenne P, 2012 .
Une approche générique de la modélisation spatiale et temporelle : application à la modélisation des paysages. Thèse présentée pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Paris-Est, Spécialité : Informatique, dans le cadre de l'Ecole Doctorale MSTIC.
Thèse soutenue le 13 mars 2012 à L’université Paris-Est – Marne-la-Vallée. Degenne P, Ait Lahcen A, Curé O, Forax R, Parigot D, Lo Seen D, 2010. Modelling with behavioural graphs. Do you speak Ocelet?
International Congress on Environmental Modelling and Software, July 5-8, Ottawa, Ontario, Canada. Leenhardt D, Angevin F, Biarnès A, Colbach N, Mignolet C, 2010. Describing and locating cropping systems on a regional scale. A review.
Agronomy for Sustainable Development, 30:131–138. Traoré SB, Alhassane A, Muller B, Kouressy M, Somé L, Sultan B, Oettli P, Siéné L, Ambroise C, Sangaré S, Vaksmann M, Diop M, Dingkuhn M, Baron C, 2011. “Characterizing and modeling the diversity of cropping situations under climatic constraints in West Africa”. 
Atmos. Sci. Let., DOI: 10.1002/asl.332. Vintrou E, Desbrosse A, Bégué A, Traoré S, Baron C, Lo Seen D, 2012. Crop area mapping in West Africa using landscape stratification of MODIS time series and comparison with existing global land products. International journal of applied earth observation and geoinformation, 14 (1) : 83-93. http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.jag.2011.06.010 
Mots-clés :  modélisation spatialisée, changement d’échelle, dynamiques agraires, télédétection, Burkina Faso. 
Etienne Podge - 03/10/2016

Etienne Podge

Développement et gouvernance des territoires ruraux Une analyse des dynamiques d’interaction dans deux dispositifs institutionnels en Amazonie brésilienne .

Thésard: Etienne Podge 
Lieu d'accueil :  
Tél. : 
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : Antoine Torre
Encadrement à Tetis :
Autre(s) encadrant(s) : Marc Pirraux
Tetis concerné(s) : USiG
Début – Fin : 
Thèse soutenue le : 03/10/2016
Irstea doc : cliquez ici

 

Clotilde Lebreton - 20/01/2016

Clotilde Lebreton

Gouvernance(s) sur un volcan. controverses, arrangements et reconfigurations autour des instruments participatifs d’une aire naturelle protégée mexicaine (le nevado de toluca).

Thésard: Clotilde Lebreton
Lieu d'accueil :  Mexique
Tél. : 
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : Arnould P.
Encadrement à Tetis : Jacques Imbernon 
Autre(s) encadrant(s) : 
Tetis concerné(s) : USiG
Début – Fin : 01/10/2012 - 20/01/2016
Thèse soutenue le : 20/01/2016
Agritrop : cliquez ici 
Résumé : Instruments phares des politiques de conservation depuis 150 ans, les aires naturelles protégées (ANP) atteignaient 206 585 unités en janvier 2015. Si leur rôle dans le maintien de la biodiversité et les services écosystémiques a été mis en évidence dans différentes études ces espaces continuent de faire l’objet de nombreuses controverses tant d’un point de vue écologique (représentativité des écosystèmes, superficie protégée inadaptée, etc.) que socio-politique (impacts sociaux, régime de gouvernance, etc.). La reconnaissance du coût social imposé aux populations locales par les modèles de gestion dits ‘ségrégatifs’ (les Parcs Nationaux) a conduit à l’adoption progressive de modèles de gestion ‘intégrés’ (les Réserves de Biosphère) à partir des années 1970. 
Cette évolution est à mettre en parallèle avec d’une part, l’émergence au XXème siècle de l’environnement comme catégorie politique de la pensée de l’action et d’autre part, la remise en question des modes de gouvernement et du rôle de l’Etat dans la conduite des affaires publiques. Ainsi sous l’injonction internationale à la participation, de nouvelles modalités de gouvernance (partagée, privée, communautaire) vont se dessiner, invitant de nouveaux acteurs dans la gestion des aires naturelles protégées et remodelant les politiques de conservation à l’échelle internationale comme nationale.
 Le Mexique n’est pas exempt de ces remises en question et ses nouvelles orientations stratégiques pour l’environnement en général et les aires naturelles protégées en particulier, se concentrent notamment sur la « gouvernance ». De nouveaux programmes d’appui aux communautés ont ainsi été développés pour les inciter à participer à la gestion des ressources naturelles communes. Cependant un statut de protection restrictif comme celui de Parc National ne permet pas la mise en place de la totalité de ces programmes excluant notamment ceux concernant le développement de projets productifs. Pour contourner cette limite, une vingtaine d’aires naturelles protégées mexicaines ont ou vont ainsi changer de statut d’ici 2018. 
Le Parc National Nevado de Toluca représente l’un des premiers espaces protégés à avoir été déclassifié au statut d’Aire de Protection de la Faune et de la Flore, afin de permettre aux 54 communautés agraires réparties sur le territoire de mettre en place des projets productifs et participer in fine à la conservation de l’espace protégé. Cette stratégie correspond au modèle de la conservation intégrative qui se déploie à l’échelle mondiale et qui rejoint les orientations actuelles de l’Union internationale pour la conservation de la Nature (UICN). Mêlant action publiques, modèles de gestion locale et dynamiques écologiques, le Nevado de Toluca constitue ainsi un laboratoire in situ qui permet de comprendre comment les notions de gouvernance environnementale et de participation mises en avant dans les programmes gouvernementaux se traduisent sur le terrain. 
Ce laboratoire permet d’évaluer plus spécifiquement comment les instruments de gestion participative, tels que la gestion forestière communautaire, les paiements pour services environnementaux et les programmes de reforestation, ont modifié les pratiques locales de gestion et in fine, les dynamiques écologiques forestières. 
Puis, l’analyse des dispositifs participatifs établis dans le cadre du changement de catégorie et de l’élaboration du plan de gestion permet de mieux comprendre l’appropriation de l’injonction internationale à la participation par le gouvernement mexicain ainsi que ses effets, attendus ou non, sur la gouvernance de l’aire naturelle protégée. Cette recherche mobilise la notion de gouvernance territoriale pour appréhender les processus de coordination des acteurs, ainsi que la construction de la territorialité et l’appropriation des ressources naturelles. Cette notion permet de combiner un ensemble de théories et connaissances telles que le cadre heuristique des systèmes socio-écologiques, la sociologie des instruments de l’action publique ou encore la théorie des biens communs, pour une analyse des dynamiques institutionnelles, et en particulier des changements au sein des systèmes de règles et de leurs conséquences écologiques. Cette recherche combine trois échelles d’analyse pertinentes pour éclairer la confrontation entre politique publique et pratiques locales (communautés, aire protégée et niveaux supra-étatiques) et elle considère deux périodes temps: avant et après le changement de catégorie de l’aire protégée. 
Les paiements pour services environnementaux présentés généralement comme une stratégie de conservation plus efficiente que les projets intégrés, semblent être, sur le Nevado de Toluca, des instruments moins performants socialement et écologiquement que la gestion forestière communautaire. Les instruments de gestion participative ont néanmoins en commun de reproduire les injustices sociales du système agraire mexicain. Par ailleurs, malgré des processus participatifs limités, la recatégorisation a conduit à des controverses, alliances et innovations sociotechniques, qui reconfigurent les modalités de gouvernance du territoire. La gouvernance environnementale en particulier s’est élargie à de nouveaux acteurs horizontalement et elle fait appel à des instruments basés sur le partenariat, des accords volontaires et une planification stratégique. 
Si le gouvernement ne cède pas pour autant son pouvoir de décision, des arrangements informels viennent s’insérer dans cette nouvelle configuration et constituent des formes de contre-pouvoirs. L’institutionnalisation de la participation ne conduit pas à l’éradication des conflits et à la production d’un consensus.
 Au contraire, elle met en lumière la dimension agonistique des politiques de conservation. Mais les résistances déployées face aux instruments participatifs contribuent à leur transformation et elles constituent des vecteurs d’apprentissage entre leurs concepteurs et leurs utilisateurs. 

Mots-clés :  gouvernance environnementale, aire naturelle protégée, Mexique, participation, conflits, gestion forestière communautaire, paiements pour services environnementaux, biens communs


Thèses 2015

Mathieu Castets - 15/12/2015

Mathieu Castets

Pavages réguliers et modélisation des dynamiques spatiales à base de graphes d'interaction : conception, implémentation, application.

Thésard: Mathieu Castets
Lieu d'accueil :  Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : (0)4 67 54  87 64
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse  : Poncelet P.
Co-directeur de thèse : Danny Lo Seen
Encadrement à Tetis : Pascal Degenne
Autre(s) encadrant(s) : 
Tetis concerné(s) : AMoS
Début – Fin : 01/10/2012 - 15/12/2015
Thèse soutenue le : 15/12/2015
HAL :  cliquez ici 
Résumé : La modélisation et la simulation de dynamiques spatiales, en particulier pour l'étude de l'évolution de paysages ou de problématiques environnementales pose la question de l'intégration des différentes formes de représentation de l'espace au sein d'un même modèle. Ocelet est une approche de modélisation de dynamiques spatiales basée sur le concept original de graphe d'interaction. Le graphe porte à la fois la structure d'une relation entre entités d’un modèle et la sémantique décrivant son évolution.
Les relations entre entités spatiales sont ici traduites en graphes d'interactions et ce sont ces graphes que l'on fait évoluer lors d'une simulation. Les concepts à la base d'Ocelet peuvent potentiellement manipuler les deux formes de représentation spatiale connues, celle aux contours définis (format vecteur) ou la discrétisation en grille régulière (format raster). Le format vecteur est déjà intégré dans la première version d'Ocelet.
L'intégration du format raster et la combinaison des deux restaient à étudier et à réaliser. L'objectif de la thèse est d'abord étudier les problématiques liées à l'intégration des champs continus et leur représentation discrétisée en pavage régulier, à la fois dans le langage Ocelet et dans les concepts sur lesquels il repose.
Il a fallu notamment prendre en compte les aspects dynamiques de cette intégration, et d'étudier les transitions entre données géographiques de différentes formes et graphe d'interactions à l'aide de concepts formalisés. Il s'est agi ensuite de réaliser l'implémentation de ces concepts dans la plateforme de modélisation Ocelet, en adaptant à la fois son compilateur et son moteur d'exécution. 
Enfin, ces nouveaux concepts et outils ont été mis à l'épreuve dans trois cas d'application très différents : deux modèles sur l’île de la Réunion, le premier simulant le ruissellement dans le bassin versant de la Ravine Saint Gilles s'écoulant vers la Côte Ouest de l'île, l’autre simulant la diffusion de plantes invasives dans les plaines des hauts à l'intérieur du Parc National de La Réunion. 
Le dernier cas décrit la spatialisation d'un modèle de culture et est appliqué ici pour simuler les rendements de cultures céréalières sur l’ensemble de l’Afrique de l’Ouest, dans le contexte d'un système d'alerte précoce de suivi des cultures à l'échelle régionale.

 

Mots-clés :  Graphes d'interaction, Modélisation, Images de télédétection, Pavages réguliers.

 

Mohamed El Hajj - 08/12/2015

Mohamed El Hajj

Utilisation de la télédétection optique et radar pour le suivi et la gestion de prairies irriguées.

Thésard : Mohamad EL HAJJ
Contact- Lieu accueil : Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tel. : 33 (0)4 67 54 87 54
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse :  Nicolas Baghdadi (Irstea: UMR TETIS)
Encadrement à Tetis :
Autre(s) encadrant(s) : Gilles Belaud, co-directeur de thèse (Irstea/SupAgro: UMR G-eau)
Axe(s) Tetis concerné(s) : ATTOS
Thèse soutenue le :  
Irstea Doc :  cliquez ici
Résumé : Dans un contexte d’accroissement des tensions sur les ressources en eau, la recherche d’une meilleure productivité agricole de l’eau d’irrigation amène à optimiser les calendriers d’arrosage en fonction des états hydriques des sols et des stades de développement de la culture. La télédétection spatiale permet aujourd’hui de fournir des informations spatialisées en temps quasi-réel sur les caractéristiques du sol et de la végétation. En particulier, les données radar ont montré un fort potentiel pour l’estimation de l’humidité du sol. De même, les données optiques sont utilisées depuis longtemps pour estimer les paramètres relatifs à la végétation (indice foliaire, biomasse, rendement).
Ces informations peuvent être intégrées dans des modèles de culture pour simuler en temps réel l’évolution du rendement. L’objectif général de la thèse a été de montrer comment les informations issues de la télédétection spatiale à haute résolution spatio-temporelle permettent de retrouver les dynamiques hydriques et végétatives d’un périmètre irrigué. La démarche repose sur des expérimentations menées sur un système de prairies irriguées, avec des observations spatiales et au sol à haute répétitivité temporelle, et sur l’utilisation d’un modèle de culture. Le premier volet de la thèse évalue le potentiel des données radar à suivre l’état hydrique d’un sol cultivé.
La bande X (3 cm de longueur d’onde) a été choisie puisque les capteurs radar en bande X permettent un suivi des parcelles avec une forte répétitivité temporelle, et des acquisitions à une très haute résolution spatiale (environ 1 m), adaptée à des parcelles de petite taille. Les résultats ont montré que le signal radar en bande X permet de suivre l’évolution de l’humidité du sol même en présence d’un couvert végétal dense. De plus, les résultats ont montré que les données radar sont capables d’identifier les apports d’eau même si l’image radar est acquise trois jours après l’achèvement de l’irrigation. Le deuxième volet évalue le potentiel du couplage radar-optique pour estimer l’humidité du sol en présence de la végétation. Les résultats ont montré que la polarisation HH combinée avec un paramètre de la végétation, dérivée à partir des données optiques, permet d’estimer l’humidité du sol avec une précision de l’ordre de 5 vol.%.
 La méthodologie développée dans cette partie de la thèse permet de proposer une approche multi-capteur (optique et radar) pour une cartographie opérationnelle de l’humidité du sol en présence de végétation. La troisième partie de la thèse étudie le potentiel des données spatiales (radar et optique) pour alimenter un modèle de culture représentant l’évolution de la biomasse en temps réel. Cette partie s’appuie sur le modèle PILOTE, permettant de prédire la sensibilité de la culture au stress hydrique, et d’intégrer des critères de déclenchement des arrosages et de fauche des prairies. 
Les résultats ont montré que l’intégration dans PILOTE d’informations estimées à partir des données spatiales (LAI, dates des coupes et irrigations) permet de prédire le rendement avec une bonne précision. La pertinence des informations spatiales peut ainsi être analysée en termes de fréquence d’acquisition et de précision des estimations produites, ouvrant des perspectives pour l'application de la télédétection à haute résolution temporelle à la supervision et la gestion des apports d’eau dans les périmètres irrigués. 

Mots-clés : RSO (Radar à Synthèse d'Ouverture), modélisation du signal, inversion du signal, humidité du sol, modèle de culture, assimilation de données, gestion d'irrigation, prairies irriguées.
Louise Leroux - 04/12/2015

Louise Leroux

Suivi et caractérisation des dynamiques de la production agricole en Afrique de l'Ouest par télédétection à moyenne résolution spatiale .

Thésard: Louise Leroux
Lieu d'accueil :  Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : (0)4 67 55 86 15
Organisme d'accueil : Cirad
Directeur(trice) de thèse : Agnès Bégué
Encadrement à Tetis :
Autre(s) encadrant(s) : 
Tetis concerné(s) : ATTOS
Début – Fin : 17/12/2012 - 04/12/2015
Thèse soutenue le : 04/12/2015
Irstea doc : cliquez ici

Résumé  




Aujourd’hui estimée à 831 millions, la population africaine devrait atteindre les 3.8 milliards à l’horizon 2100. A ces changements démographiques se surimposent de profondes modifications environnementales, notamment climatiques, qui, dans une région où l’agriculture est dominée par les cultures pluviales, impacteront négativement les productions agricoles. 
Par conséquent, les moyens de suivre la production agricole doivent être renforcés afin de réduire la vulnérabilité des populations à l’insécurité alimentaire et permettre la mise en place de mesures d’adaptation et de gestion du risque.
Dans ce contexte, la télédétection, de par sa vision synoptique, actualisée et objective sur l’état de la surface terrestre, constitue une source d’information pertinente pour le suivi de l’agriculture à l’échelle régionale et son utilisation dans le cadre des systèmes de suivi de la sécurité alimentaire (SAP) pourrait être renforcée. 


Cette thèse se propose d’explorer de nouvelles pistes méthodologiques pour le suivi et la caractérisation de la production agricole en Afrique de l’Ouest dans les SAP à partir des possibilités offertes par la télédétection à moyenne résolution spatiale.
Plus spécifiquement nous abordons le suivi des surfaces cultivées et le suivi des rendements pour les aspects conjecturels et le suivi des tendances de la production de biomasse pour les aspects structurels.

Dans un premier temps, nous avons cherché à évaluer la qualité et la fiabilité du produit MODIS Land Cover (LC) pour l’estimation et la localisation des surfaces cultivées à l’échelle régionale. 
Au travers d’une comparaison avec des statistiques agricoles, nous avons montré d’une part une bonne capacité du produit à estimer et reproduire la variabilité interannuelle des surfaces à l’échelle nationale.
D’autre part, nous avons mis en évidence une corrélation significative (r=0.62) entre la fragmentation des paysages agricoles et la précision du produit qui nous a permis d’obtenir une cartographie des erreurs du produit MODIS LC l’échelle régionale.
Si une part importante des erreurs d’omission (12%) et de commission (20%) reste incompressible en raison de la résolution du produit et de l’hétérogénéité spatiale des paysages agricoles africains, nous avons montré la méthode de Pareto qu’un gain important de précision pourrait être obtenu en adaptant les algorithmes actuels.

La seconde partie de cette thèse a été consacrée au suivi des rendements au Niger.
Pour aller vers une estimation spatialisée des rendements, deux approches utilisant des données de télédétection et le modèle de culture SARRA-H ont été comparées:
       (i) un modèle empirique basé sur le NDVI pour estimer la biomasse aérienne et sur le CWSI pour l’indice de récolte et
       (ii) le modèle SARRA-H alimenté par des données d’estimation des précipitations par satellite. Comparés aux statistiques agricoles, le premier modèle permet de bien reproduire la variabilité interannuelle des rendements (r=0.82) due à une prise en compte de l’ensemble des facteurs impactant les rendements, tandis que le second modèle donne davantage une indication sur les rendements atteignables.

Enfin, dans la troisième partie de cette thèse, l’analyse des tendances de séries temporelles de NDVI MODIS a permis de mieux caractériser les dynamiques de la production de biomasse à l’échelle régionale et à l’échelle locale au Niger. A l’échelle du Sahel nous montrons que les tendances à l’augmentation de la production de biomasse sont principalement dues à des conditions climatiques plus favorables, tandis que la réduction de la production de biomasse est expliquée par une combinaison de facteurs climatiques et humains, mais aussi uniquement par les activités anthropiques. Ces résultats régionaux ont été évalués à l’échelle locale, autour de la ville de Niamey, où les facteurs déterminants de la production de biomasse ont été estimés en mettant en relation les tendances de NDVI avec différents facteurs environnementaux, démographiques et d’accessibilité par un algorithme de RandomForest. Les résultats montrent que les changements dans la production de biomasse sont déterminés à la fois par la pluviométrie, mais également par les types de sol et les contraintes d’accessibilité physique.

Cette thèse, à la fois par les méthodes mises en place et par les résultats obtenus, offre de nouvelles perspectives pour le suivi de l’agriculture à l’échelle régionale contribuant ainsi au renforcement de l’efficacité des SAP autant dans leur fonction d’alerte que dans leur fonction de surveillance ; l’arrivée prochaine des données Sentinel-2 à haute résolution spatiale et temporelle devrait permettre de considérablement renforcer notre démarche. 

Mots-clés :  Sécurité alimentaire, production agricole, Afrique de l’Ouest, Niger, MODIS, série temporelle, NDVI, analyse de tendances, rendements, surfaces cultivées, statistiques agricoles.
Mohammad Merheb - 09/10/2015

Mohammad Merheb

Hydrologie des bassins versants Libanais dans le contexte Méditerranéen .

Thésard: Mohammad Merheb
Lieu d'accueil :  Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : 
Organisme d'accueil : 
Directeur(trice) de thèse : Nicolas Baghdadi
Encadrement à Tetis :  
Autre(s) encadrant(s) : 
Tetis concerné(s) : ATTOS
Début – Fin : 
Thèse soutenue le : 09/10/2015
Irstea Doc  : cliquez ici

 

Marc Bouvier - 26/06/2015

Marc Bouvier

Caractérisation des structures forestière par lidar aéroporté pour l’évaluation de la ressource et le suivi de la biodiversité floristique".

Thésard: Marc Bouvier
Lieu d'accueil :  Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : (0)4 67 54  87 19
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse : Sylvie Durrieux
Encadrement à Tetis :
Autre(s) encadrant(s) : 
Tetis concerné(s) : ATTOS
Début – Fin : 01/10/2011 - 26/06/2015
Thèse soutenue le : 26/06/2015
Irstea Doc  : Cliquez ici
Résumé : Cette thèse traite du développement de nouveaux modèles statistiques pour la caractérisation des structures forestières à partir de données lidar. Le lidar est une technologie de télédétection active basée sur l'analyse d'un faisceau de lumière rétrodiffusé.
Embarqué sur une plateforme aéroportée, il permet de décrire les peuplements sur de grandes surfaces afin d'améliorer les inventaires forestiers traditionnels.
L'identification de nouvelles variables lidar pour caractériser les différents aspects des structures forestières a permis une meilleure prise en compte de la complexité des peuplements. Ces variables ont permis d'améliorer les modèles existants pour la cartographie de la ressource.
Les modèles ont été validés sur différents types de peuplements, présentant des structures de complexités variées.
Les différentes sources d’erreur qui affectent la précision de ces modèles ont été hiérarchisées afin de fournir des recommandations pour l'évaluation de la ressource par lidar aéroporté et les campagnes d’acquisitions de données associées.
Des modèles ont aussi été développés pour l’évaluation de la biodiversité en intégrant de nouvelles variables lidar afin de décrire les structures forestières.
La dépendance de la diversité et de la richesse floristique à la structure tridimensionnelle des peuplements a été mise en avant, confirmant le potentiel du lidar pour l’étude de la biodiversité.

Mots-clés :  Télédétection, Lidar aéroporté, Structure forestière, Ressource forestière, Analyse de sensibilité, Biodiversité floristique
Ibrahim Fayad - 15/06/2015

Ibrahim Fayad
Estimation de la hauteur des arbres à l'échelle régionale : application à la Guyane française.

Thésard: Ibrahim Fayad
Lieu d'accueil :  Maison de la Télédétection - 500 rue Jean-François Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
Tél. : (0)4 67 54  87 24
Organisme d'accueil : Irstea
Directeur(trice) de thèse : Nicolas Baghdadi
Encadrement à Tetis :
Autre(s) encadrant(s) : 
Tetis concerné(s) : ATTOS
Début – Fin : 19/03/2012 - 15/06/2015
Thèse soutenue le : 15/06/2015
Irstea Doc  : cliquez ici
Résumé : La télédétection contribue à la cartographie et à la modélisation des paramètres de la forêt. Ce sont les systèmes optiques et radars qui sont les plus généralement utilisés pour extraire des informations utiles à la caractérisation des paramètres forestiers.
Ces systèmes ont montré des résultats satisfaisants pour estimer, par exemple, la biomasse dans certains biomes. Cependant, ils présentent des limitations importantes pour des forêts ayant un niveau de biomasse élevé. En revanche, la télédétection LiDAR s’est avérée être une bonne technique pour l'estimation des paramètres forestiers tels que la hauteur de la canopée et la biomasse. Alors que les LiDAR aéroportés acquièrent en général des données avec une forte densité de points mais sur des petites zones en raison du coût de leurs acquisitions, les données LiDAR satellitaires acquises par le système spatial (GLAS) ont une densité d'acquisition faible mais avec une couverture géographique mondiale. Il est donc utile d'analyser la pertinence de l'intégration des hauteurs estimées à partir des capteurs LiDAR et des données auxiliaires (géologiques, météorologiques, pente, indices de végétation, etc.) afin de proposer une carte de la hauteur des arbres avec une bonne précision et une résolution spatiale élevée. En outre, l'estimation de la hauteur des arbres à partir des formes d’onde GLAS avec ses grandes empreintes est difficile compte tenu de l'interaction complexe entre les formes d'onde LiDAR, le terrain et la végétation, en particulier dans les forêts tropicales et équatoriales denses.
Par conséquent, la recherche menée dans cette thèse vise à :
     1) Estimer et valider la hauteur des arbres en utilisant des données acquises par des LiDAR aéroportés et satellitaire (capteur GLAS).
     2) évaluer le potentiel de la fusion des données LiDAR (avec les données aéroportées ou satellitaires) et des données auxiliaires pour l'estimation de la hauteur des arbres à une échelle régionale.Ce travail de recherche a été effectué sur la Guyane française. L'estimation de la hauteur des arbres en utilisant les données aéroportées a été réalisée en utilisant un algorithme simple, qui extrait d'abord les points haut de la canopée et ceux du sol, puis interpole la hauteur de la canopée en utilisant les points du sol et les points hauts de la canopée. 
Les résultats ont indiqué une EQM sur les estimations de la hauteur de la canopée de 1,6 m. Ensuite, le potentiel de GLAS pour l'estimation de la hauteur des arbres a été évalué en utilisant des modèles de régression linéaire (ML) ou Random Forest (RF) avec des métriques provenant de la forme d'onde et de l'analyse en composantes principales (ACP). Les résultats ont montré que les modèles d’estimation des hauteurs des arbres avaient des précisions semblables en utilisant soit les métriques LiDAR ou les composantes principales (PC) (EQM ~ 3,6 m). Toutefois, un modèle de régression (ML ou RF) basé sur les composantes principales obtenues à partir des formes d’onde GLAS est une alternative intéressante pour l'estimation de la hauteur des arbres, car il ne nécessite pas l'extraction de certaines métriques à partir des formes d'onde LiDAR qui sont en général difficiles à dériver dans les forêts denses, telle que la Guyane française. Finalement, la hauteur des arbres extraite à la fois des données LiDAR aéroporté et GLAS a servi tout d'abord à spatialiser la hauteur des arbres en utilisant les données environnementaux cartographiées disponibles (géologiques, météorologiques, la pente, indices de végétation, etc.). En utilisant la régression RF, la spatialisation de la hauteur des arbres a montré une EQM sur les estimations de la hauteur de la canopée de 6,5 m à partir de GLAS et de 5,8 m à partir du LiDAR aéroporté. Ensuite, afin d'améliorer la précision de la spatialisation de la hauteur de la canopée, la technique régression-krigeage (krigeage des résidus de la régression du Random Forest) a été utilisée. Les résultats de la régression-krigeage indiquent une diminution de l'erreur quadratique moyenne de 6,5 à 4,2 m pour les cartes de la hauteur de la canopée à partir de GLAS, et de 5,8 à 1,8 m pour les cartes de la hauteur de la canopée à partir des données LiDAR aéroporté. Enfin, afin d'étudier l'impact de l'échantillonnage spatial des futures missions LiDAR sur la précision des estimations de la hauteur de la canopée, six sous-ensembles ont été extraits de de la base LiDAR aéroporté.Ces six sous-ensembles de données LiDAR ont respectivement un espacement des lignes de vol de 5, 10, 20, 30, 40 et 50 km (correspondant à une densité de 0,29, 0,11, 0,08, 0,05, 0,04, 0,03 points / km², respectivement). Finalement, les résultats indiquent qu’en utilisant la technique régression-krigeage, l’erreur quadratique moyenne sur la carte des hauteurs de la canopée était de 1,8 m pour le sous-ensemble ayant des lignes de vol espacées de 5 km, et a augmentée jusqu’à 4,8 m pour le sous-ensemble ayant des lignes de vol espacées de 50 km.