Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Suivi d'ondes“

Dans la zone semi-aride de Tunisie centrale, un grand barrage a été construit en 1982 sur l'oued Zeroud, dont l'infiltration des crues naturelles constituait jadis la principale source d'alimentation des nappes de la plaine de Kairouan. Ce barrage est destiné à l'écrêtement des crues, l'irrigation et à la recharge des nappes à l'aval de la retenue. Entre 1988 et 1996, plus de 70 millions de m3 d'eau ont été mobilisés sous forme d'ondes de lâchers à partir du barrage pour la recharge artificielle par infiltration dans le lit de l'oued. Le suivi des ondes de lâchers est effectué sur 3 stations de contrôle disposées sur une distance de 40 km le long du lit. L'analyse de l'évolution des débits a révélé que la capacité d'infiltration du lit augmente progressivement avant de se stabiliser, mettant en évidence l'effet de l'air sur le processus de recharge. Un modèle conceptuel à réservoirs conjuguant fonctions de production et de transfert avec discrétisation spatiale a permis de modéliser la propagation et l'infiltration des ondes de lâchers le long de l'oued. Son ajustement sur un échantillon de six événements de lâchers a fourni des résultats satisfaisants. Même si la validation reste insuffisante en raison de la rareté des données, ce modèle peut constituer un premier outil d'évaluation de l'efficacité de la recharge et de prédiction de son impact sur la nappe souterraine de la plaine de Kairouan.

La technologie des drones devenant plus accessible et les réglementations nationales encadrant les vols des drones commençant à émerger, de nombreuses sociétés utilisent désormais des drones pour réaliser des acquisitions d'images.Parmi celles-ci AIRINOV a choisi de se spécialiser dans l'agriculture et offre ses services aux agriculteurs ainsi qu'aux expérimentateurs. AIRINOV exploite les drones eBee de senseFly. Le drone a une envergure d'1 m pour un poids de 700 g charge comprise et son vol est entièrment automatique. Le vol est programmé à l'avance puis contrôlé par unauto-pilote connecté à un capteur GPS et à une centrale inertielle embarqués. Ces capteurs enregistrent la position et l'attitude du drone pendant son vol, permettant de géolocaliser les images acquises. Une étude réalisée avec des cibles au sol a permis d'établir que le positionnement absolu des images est de 2,06 m. Toutefois, le recalage sur des points dont on connaît les coordonnées permet d'avoir un géoréférencement avec une précision centimétrique.En parallèle de l'utilisation des appareils photos classiques (RGB), AIRINOV utilise un capteur multispectral quadribande.Les longueurs d'onde de ce capteur sont modulables mais sont généralement vert, rouge, red edge et proche infra-rouge.Ces longueurs d'onde permettent non seulement le suivi d'indices de végétation tels que le NDVI mais également l'accès à des variables biochimiques et biophysiques par inversion d'un modèle de transfert radiatif. Une étude menée conjointement avec l'INRA d'Avignon et le CREAF permet d'accéder au Green Area Index (GAI) et au contenu en chlorophylle (Cab) sur colza, blé, maïs et orge. Cet article présente les résultats d'estimation du GAI avec une RMSE de 0,25 et de Cab avec une RMSE de 4,75 microgrammes/cm2.La qualité des estimations combinée à la forte capacité de revisite du drone ainsi qu'à la multiplicité des indicateurs disponibles démontre le grand intérêt du drone pour le phénotypage et le suivi de plateformes d'essais.

L'élévation de la température de l'eau associée à El Niño Southern Oscillation (ENSO) en 1997/98 a provoqué un blanchissement généralisé des récifs coralliens à l'échelle de la planète. Après cet événement, un peu partout dans le monde, des projets ont été lancés afin d'évaluer les impacts de la phase aiguë de blanchissement. Les données detélédétection ont été largement utilisées pour caractériser et prévoir le blanchissement des coraux. Les images satellites ont permis de développer des outils opérationnels en phase d'alerte de blanchissement. Pourtant, la détection du corail blanchi se cantonne aux épisodes aigus de blanchissement. Jusqu'à présent, il n'existe pas de données de télédétection qui contribuent à un suivi régulier des formes interannuelles de blanchissement dont l'occurrence devrait augmenter en raison des changements climatiques en cours. La principale raison est que, dans les longueurs d'onde du visible, il n'est pas possible d'identifier une signature du blanchissement des coraux sans confusion avec d'autres entités récifales. À partir de l'exemple d'un épisode de blanchissement sur l'île de La Réunion (sud-ouest de l'Océan Indien), cet article présente une nouvelle contribution de la télédétection pour caractériser le blanchissement des coraux, mais aussi et surtout les contraintes et limites méthodologiques de telles méthodologies. L'approche orientée objet et l'analyse diachronique dans un temps très court ouvrent de nouvelles perspectives. Quatre images Spot 5 orthorectifiées ont été utilisées pour tenter de caractériser l'épisode de blanchissement de l'été austral 2003-2004.

Les travaux récents destinés à extraire des informations sur l'état des cultures à partir de données radiométriques montrent l'intérêt d'un suivi réel de la dynamique d'évolution du couvert. En utilisant une démarche de type déterministe, nous proposons un modèle de forme de « profil spectral » (évolution dans le temps des réflectances). Ce modèle est construit à partir de deux sous-modèles : - Un sous-modèle de forme d'évolution de la structure du couvert. Nous avons découpé le couvert en trois strates horizontales qui diffèrent par l'orientation et les propriétés optiques de leurs éléments. Nous avons décrit l'évolution des surfaces de chacune de ces strates en utilisant des lois de croissance ou de sénescence classiques. - Un sous-modèle simple de réponse spectrale du couvert. Nous avons utilisé un formalisme du type loi de Beer. Il permet d'interpréter la réponse spectrale en termes d'amplitude et de vitesse de variation de la réflectance avec l'indice foliaire. Nous avons vérifié sa validité en le comparant au modèle de Suits. Ce modèle est inversible : par ajustement à l'évolution des réflectances mesurées, il permet de déterminer un certain nombre de paramètres caractéristiques de l'évolution des surfaces foliaires ou de l'orientation des éléments du couvert. Il est aussi possible d'utiliser ce modèle pour déduire du profil spectral mesuré la partie photosynthétiquement active absorbée par le couvert, élément essentiel à l'estimation de la production de matière sèche
Recent works connecting remote sensing data to crop parameters show the importance of monitoring the dynamics of canopy's evolution. We have used a determistic way to elaborate a spectral profile shape's model (spectral profile: evolution of the reflectances as function of time). This model is based on two submodels - a submodel describing the shape of the structure evolution of canopies: we have stratified the canopy into 3 horizontal layers differing by the orientation and the optical properties of their elements. We have described the evolution of the area elements of these 3 layers by using classical growth or senescence laws. - A simple submodel of canopies spectral response: we have used a simple formalism similar to Beer's law. It allowed us to understand the spectral response in terms of amplitude and rate of variation of directional reflectance with LAI. We have tested this simple sub-model by comparison with SUITS's model. This model is inversible: we can estimate some parameters characteristic of LAI evolution or of leaf orientation, by adjustment to the measured spectral profile. It is also possible to deduce from the measured spectral profile the P. A. R. Absorbed by the canopy. This element is important to estimate the dry matter production

Le suivi temporel est un processus d'acquisition et d'analyse d'acquisitions multiples répétées au même endroit sur la même cible à différentes périodes de temps. Cela s'applique bien à l'exploration sismique quand les propriétés de la cible varient au cours du temps comme pour les réservoirs pétroliers. Cette technique de sismique, dite 4D en raison de l'intégration du temps dans la construction des images, permet une détection et une estimation des variations du sous-sol survenues lors de l'évolution en temps du milieu. En particulier, dans l'industrie, le suivi et la surveillance peuvent améliorer notre compréhension d'un réservoir de pétrole/gaz ou d'un site de stockage de CO2. Analyser la sismique 4D peut aider à mieux gérer les programmes de production des réservoirs. Ainsi, des acquisitions répétées permettent de suivre l'évolutiondes fronts de fluide injectés: on peut optimiser les programmes d'injection de fluides pour une récupération améliorée des hydrocarbures (enhanced oil recovery). Plusieurs méthodes ont été développées pour l'imagerie variable dans le temps en utilisant les informations des ondes sismiques. Dans ma thèse, je montre que l'inversion de forme d'onde complété (FWI) peut être utilisée pour cette imagerie. Cette m'méthode offre des images sismiques quantitatives haute résolution. Elle est une technique prometteuse pour reconstruire les petites variations de propriétés physiques macro-échelle du sous-sol. Sur une cible identifiée pour ces imageries 4D, plusieurs informations a priori sont souvent disponibles et peuvent être utilisées pour augmenter la résolution de l'image. J'ai introduit ces informations grâce à la définition d'un modèle a priori dans une approche classique FWI en l'accompagnant de la construction d'un modèle d'incertitudes a priori. On peut réaliser deux reconstructions indépendantes et faire la différence les reconstruits: on parle de différence parallèle. On peut aussi effectuer une différence séquentielle o'u l'inversion de l'ensemble de données de la second acquisition, dite moniteur, se fait 'a partir du modèle de base et non plus à partir du modèle utilisé initialement. Enfin, l'approche double-différence conduit à l'inversion des différences entre les deux jeux de données que l'on rajoute aux données synthétiques du modèle de base reconstruit. J'étudie quelle stratégie est à adopter pour obtenir des changements vitesse plus précis et plus robustes. En plus, je propose une imagerie 4D ciblée en construisant un modèle d'incertitude a priori grâce 'a une information (si elle existe) sur la localisation potentielle des variations attendues. Il est démontré que l'inversion 4D ciblée empêche l'apparition d'artéfacts en dehors des zones cibles: on évite la contamination des zones extérieures qui pourrait compromettre la reconstruction des changements 4D réels. Une étude de sensibilité, concernant l'échantillonnage en fréquence pour cette imagerie 4D, montre qu'il est nécessaire de faire agir simultanément un grand nombre de fréquences au cours d'un cycle d'inversion. Ce faisant, l'inversion fournit un modèle de base plus précis que l'approche temporelle, ainsi qu'un modèle des variations 4D plus robuste avec moins d'artéfacts. Toutefois, la FWI effectuée dans le domaine temporel semble être une approche plus intéressante pour l'imagerie 4D. Enfin, l'approche d'inversion 4D régularisée avec un modèle a priori est appliquée sur des ensembles de données réelles d'acquisitions sismiques répétées fournis par TOTAL. Cette reconstruction des variations locales s'inscrit dans un projet d'injection de vapeur pour améliorer la récupération des hydro-carbures: Il est possible de reconstituer des variations de vitesse fines causées par la vapeur injectée.

La surveillance par acoustique passive est un outil d'importance croissante pour l'étude des mammifères marins. Cette thèse pose des nouveaux modèles pour l'étude du plus grand d'entre eux, la baleine bleue (Balaenoptera musculus), qui émet de très basses fréquences. Pour ce faire, nous avons enregistré un corpus inédit dans l'archipel de Humboldt au nord du Chili. Nos données révèlent un chant caractéristique de la baleine bleue 'chilienne', dont nous étudions la structure pulsée et l'évolution au cours des dernières décennies. Le classement en signal tonal ou non-tonal nous permet, en nous focalisant sur la fréquence fondamentale mise à jour, de quantifier la baisse en fréquence des chants et d'effectuer une comparaison des signaux au niveau mondial. Notre troisième contribution est une méthode de localisation mono-hydrophone basée sur des simulations de propagation par éléments spectraux. C'est à notre connaissance le premier modèle de ce type, implémenté en milliers d'heures de calcul haute performance. Nous concluons en soulignant l'intérêt des méthodes en bioacoustique comme moyen de suivi et de connaissance du milieu marin
Passive acoustic monitoring has a growing importance in marine mammals studies. This work is concerned with the largest of marine mammals, the blue whale (Balaenoptera musculus). We obtained a new corpus of acoustic data in the northern part of Chile, in the Humboldt archipelago. We show the presence of a song characteristic of the 'Chilean' blue whale, formerly described in southern Chile and Galapagos islands. Based on this sang type, we propose new methods of analysing and classifying pulsed sounds. Using the fundamental frequency thus obtained, we analyse the blue whale's sang, showing a general evolution of the frequency on a decadal scale. We also construct a method of mono­hydrophone source localisation based on high performance simulation of the acoustic wave field, by spectral elements methods. We conclude emphasizing on the importance of bioacoustic for monitoring the marine world

L'émission d'ultrasons focalisés à forte puissance peut être utilisée pour réaliser l'ablation non-invasive de zones pathogènes, de type cancéreuses par exemple. On distingue deux régimes d'ablations : ablation thermique appelée HIFU (" High Intensity Focused Ultrasound ") et ablation mécanique appelée histotripsie utilisant des ondes de chocs focalisées. Au cours de ma thèse, nous avons développé des méthodes de suivi ultrasonore en temps réel à partir d'une technique d'élastographie quantitative (Supersonic Shear wave Imaging). Nous montrerons que des mesures précises des changements d'élasticité au cours des traitements fournissent un suivi et un guidage avec une robustesse aux mouvements du patient. En effet, l'élastographie nous a permis d'une part de cartographier la température et d'autre part de suivre la formation de lésion en temps réel qu'elle soit de type thermique (HIFU) ou mécanique (histotripsie). Nous aborderons aussi une technique d'inversion totale du front d'onde appliquée à SSI qui améliore la sensibilité à la perte d'information due au bruit et à l'hypoéchogénicité existante dans certaines lésions. Enfin, nous présenterons un nouveau concept de cavité à retournement temporel " réglable " pour l'émission d'impulsions de très fortes pressions à partir d'un nombre limité de transducteurs. Notre prototype a permis de générer des ondes de chocs focalisées au sein d'une étendue considérable et de multiplier par 17 la pression d'une sonde d'imagerie conventionnelle. Ainsi, à partir d'électroniques basse-puissance à faible coût, ce dispositif thérapeutique pourrait avoir de nombreuses applications thérapeutiques limitées actuellement par des contraintes géométriques.

Cette thèse se consacre à la modélisation mathématique du trafic routier à l'aide des lois de conservation hyperboliques. Nous nous intéressons plus particulièrement à l’application des modèles macroscopiques en milieu urbain. Les zones urbaines sont désormais régulièrement confrontées à des niveaux de congestion record et à des épisodes de pollution atmosphérique causés par le trafic routier. L’objectif de cette thèse est alors de développer des modèles de trafic qui représentent de manière réaliste l’évolution des véhicules en milieu urbain. Dans un premier temps, nous considérons le modèle Aw-Rascle-Zhang avec relaxation. Nous construisons une suite de solutions approchées à l'aide de la méthode de suivi des fronts (wave-front tracking en anglais) couplée à une méthode de décomposition temporelle (splitting en anglais) en référentiel Lagrangien. Pour chaque valeur du paramètre de relaxation, nous montrons que cette suite converge vers une solution faible et entropique du système pour une donnée initiale à variation bornée. Par la suite, nous calculons une borne supérieure sur la décroissance des ondes positives. Nous démontrons que les solutions du système convergent vers une solution faible du modèle Lighthill-Whitham-Richards (LWR), c'est à dire vers la solution de la loi de conservation scalaire, lorsque le paramètre de relaxation tend vers zéro. Nous concluons par une discussion sur le caractère entropique de cette solution faible du modèle LWR. Dans un second temps, nous proposons un nouveau modèle macroscopique de trafic routier qui préserve le caractère borné de l'accélération des véhicules. Notre modèle couple une Équation aux Dérivées Partielles (EDP), la loi de conservation scalaire, à plusieurs Équations aux Dérivées Ordinaires (EDO), décrivant la trajectoire de véhicules accélérant à taux constant. Ces véhicules sont traités dans le modèle comme des goulots d'étranglement mobiles. Nous proposons la construction de solutions approchées avec un algorithme de suivi des fronts d'ondes et prouvons l'existence et l'unicité de la solution pour le problème de Cauchy associé à une donnée initiale constante par morceaux. Nous produisons ensuite des simulations numériques de notre modèle dans différentes situations urbaines, allant de la résolution du problème de Riemann à la simulation d'un axe urbain comportant plusieurs feux de signalisation. Enfin nous comparons ces simulations aux solutions du modèle LWR appliqué aux mêmes situations. Pour terminer, nous proposons un nouveau modèle macroscopique de trafic routier avec des stockages tampon (buffers en anglais) aux intersections afin de résoudre le modèle LWR sur des réseaux routiers. Ce modèle utilise des buffers de dimension finie, qui garantissent la propagation de la congestion au sein du réseau. Il comporte également des fonctions de répartition de véhicules aux jonctions qui sont dépendantes du temps, et peuvent dès lors être contrôlées au cours du temps. La dynamique du trafic est d'abord établie à l'aide des lois de conservation hyperboliques, conformément au modèle LWR, puis retranscrite dans une formulation de Hamilton-Jacobi. Nous prouvons alors l'existence, l'unicité et la stabilité des solutions vis à vis des données initiales en résolvant un problème de point fixe dans un espace de Banach approprié. La propriété de stabilité garantit que la solution du problème peut être contrôlée et optimisée en modifiant les fonctions de répartition des véhicules aux jonctions. Cela représente une avancée dans la résolution du problème d'assignation dynamique du trafic routier (Dynamic Traffic Assignment en anglais). Pour finir, nous détaillons l'application du modèle à un réseau routier réaliste comportant plusieurs intersections et des routes de longueur finie
This thesis is devoted to the modeling of traffic flow using hyperbolic conservation laws, with a specific focus on urban applications. Urban areas are today facing severe episodes of air pollution and increasing congestion due to traffic. The objective is to overcome some of the current limitations of macroscopic traffic flow models in urban situations. We first study the seminal Aw-Rascle-Zhang model with relaxation. We prove well-posedness of the model using wave-front tracking approximations and splitting technique in a Lagrangian setting. Besides, we provide an estimate on the decay of positive waves. We then show that the solutions of the Aw-Rascle-Zhang system with relaxation converge to a weak solution of the LWR model when the relaxation parameter goes to zero. Finally, we propose a discussion on the entropy aspect of this weak solution of the LWR model. We then propose a new macroscopic traffic flow model accounting for the boundedness of traffic acceleration, which is required for physical realism. Our model is built on the coupling between the scalar conservation law accounting for the conservation of vehicles and a number of ordinary differential equations describing the trajectories of accelerating vehicles, which we treat as moving constraints. We detail a wave-front tracking algorithm to construct approximate solutions of the model, with general flux functions and show existence of solutions to the Cauchy problem for a piecewise constant initial datum. Finally, we provide numerical simulations of the model in different urban situations, from a single Riemann problem to sequences of traffic lights, and confront the results to numerical simulations of the LWR model. Finally, we introduce a new macroscopic traffic flow model with buffers on road networks. This model features buffers of finite size, enabling backward propagation of congestion on the network, and time-dependent routing functions at the junctions. The dynamics are first defined on the level of conservation laws, and then transformed in an Hamilton-Jacobi formulation. We prove existence, uniqueness and stability of the solutions with respect to the routing ratios and initial datum using a fixed-point problem in a proper Banach space. Thanks to stability, the model provides a controllable framework, using routing ratios as control parameters. This represents an advance towards solving the Dynamic Traffic Assignment (DTA) problem. In the end we detail how this framework applies to a classical road network with several intersections and finite-length links