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Measuring concentrations of trace species that may have a significant impact on health, climate or the stability of the ozone layer, is a serious challenge. Future space missions, planned at high sensitivity, will bring progress if and only if the necessary spectral parameters are available. For some species of atmospheric interest such as nitryl chloride (ClNO₂), phosgene (Cl₂CO) and chlorine nitrate (ClONO₂), spectroscopic data are incomplete or almost non-existent. The challenge in this thesis is to get spectroscopic parameters (line positions and intensities or absorption cross sections) for these species in support of atmospheric applications. However, apart from Cl₂CO, spectroscopy of ClNO₂ and ClONO₂ is made difficult by their very complicated chemical synthesis, their reactivity with metals and organic materials, and their instability in the presence of light and heat. Moreover, these molecules are quite heavy (presence of chlorine with its two isotopomers) and exhibit dense spectra that are quite complicated by numerous perturbations affecting vibration-rotation levels.In the case of ClNO₂, spectra were recorded in the range 300 – 900 cm-1 with much improved experimental conditions (high resolution, low temperature, long path, low pressure) using the synchrotron radiation of the AILES beamline at SOLEIL. Precise modelling of the 370 and 790 cm-1 regions has been performed. These regions could be used for a future atmospheric remote sensing by FTIR spectroscopy respectively by FORUM and IASI-NG instruments. The low energy vibrations of ClONO₂ that have been never observed at high resolution before this work were also measured. A first modelling of the torsional region around 120 cm-1 is presented in this thesis. The analysis of these vibrations will be useful for the modelling of hot bands in the atmospheric windows where ClONO₂ is currently detected, and in fine will lead to a much more precise retrieval of the ClONO₂ concentration profile. Regarding Cl₂CO, cross sections have been measured at LISA, on one hand, at room temperature to compare data with previous works and, on the other, in stratospheric conditions to support satellite remote sensing applications., La mesure des concentrations d’espèces à l’état de trace, susceptibles d’avoir un impact notable sur la santé, le climat ou la stabilité de la couche d’ozone constitue un véritable défi. Les prochaines missions spatiales, prévues à haute sensibilité, apporteront un progrès si et seulement si les paramètres spectraux nécessaires sont disponibles. Pour certaines espèces d’intérêt atmosphérique telles que le chlorure de nitryle (ClNO₂), le phosgène (Cl₂CO) et le nitrate de chlore (ClONO₂), les données spectroscopiques sont incomplètes ou quasiment inexistantes. Le défi dans cette thèse consiste à obtenir des paramètres spectroscopiques (positions et intensités de raies ou sections efficaces d’absorption) pour ces espèces, en vue des applications atmosphériques. Cependant, hormis Cl₂CO, la spectroscopie de ClNO₂₂ et ClONO₂ est rendue difficile par leur synthèse chimique très complexe, leur réactivité avec les métaux et les matériaux organiques et leur instabilité en présence de lumière et chaleur. De plus, ces molécules sont assez lourdes (présence du chlore avec ses deux isotopomères) et présentent des spectres denses et assez compliqués par de nombreuses perturbations qui affectent les niveaux de vibration-rotation.Dans le cas de ClNO₂, des spectres ont été enregistrés dans la gamme 300 – 900 cm-1 avec de meilleures conditions expérimentales (haute résolution, basse température, long parcours, faible pression) en utilisant le rayonnement synchrotron de la ligne AILES à SOLEIL. Des modélisations précises des régions à 370 et 790 cm-1 ont été effectuées. Ces régions pourront être exploitées pour une future télédétection atmosphérique par spectroscopie IRTF respectivement par les instruments FORUM et IASI-NG. Les vibrations de basse énergie de ClONO₂ jamais observées à haute résolution avant ce travail ont également été mesurées. Une première modélisation de la région de la torsion vers 120 cm-1 est présentée dans cette thèse. L’analyse de ces vibrations sera utile pour modéliser les bandes chaudes dans les fenêtres atmosphériques où ClONO₂ est actuellement détecté, et in fine permettra d’aboutir à une restitution bien plus précise du profil de concentration de ClONO₂. Concernant Cl₂CO, des sections efficaces ont été mesurées au LISA, d’une part, à température ambiante pour clarifier les données des travaux antérieurs et, d’autre part, dans les conditions stratosphériques en soutien à la télédétection satellitaire.

Measuring concentrations of trace species that may have a significant impact on health, climate or the stability of the ozone layer, is a serious challenge. Future space missions, planned at high sensitivity, will bring progress if and only if the necessary spectral parameters are available. For some species of atmospheric interest such as nitryl chloride (ClNO2), phosgene (Cl2CO) and chlorine nitrate (ClONO2), spectroscopic data are incomplete or almost non-existent. The challenge in this thesis is to get spectroscopic parameters (line positions and intensities or absorption cross sections) for these species in support of atmospheric applications. However, apart from Cl2CO, spectroscopy of ClNO2 and ClONO2 is made difficult by their very complicated chemical synthesis, their reactivity with metals and organic materials, and their instability in the presence of light and heat. Moreover, these molecules are quite heavy (presence of chlorine with its two isotopomers) and exhibit dense spectra that are quite complicated by numerous perturbations affecting vibration-rotation levels.In the case of ClNO2, spectra were recorded in the range 300 – 900 cm-1 with much improved experimental conditions (high resolution, low temperature, long path, low pressure) using the synchrotron radiation of the AILES beamline at SOLEIL. Precise modelling of the 370 and 790 cm-1 regions has been performed. These regions could be used for a future atmospheric remote sensing by FTIR spectroscopy respectively by FORUM and IASI-NG instruments. The low energy vibrations of ClONO2 that have been never observed at high resolution before this work were also measured. A first modelling of the torsional region around 120 cm-1 is presented in this thesis. The analysis of these vibrations will be useful for the modelling of hot bands in the atmospheric windows where ClONO2 is currently detected, and in fine will lead to a much more precise retrieval of the ClONO2 concentration profile. Regarding Cl2CO, cross sections have been measured at LISA, on one hand, at room temperature to compare data with previous works and, on the other, in stratospheric conditions to support satellite remote sensing applications., La mesure des concentrations d’espèces à l’état de trace, susceptibles d’avoir un impact notable sur la santé, le climat ou la stabilité de la couche d’ozone constitue un véritable défi. Les prochaines missions spatiales, prévues à haute sensibilité, apporteront un progrès si et seulement si les paramètres spectraux nécessaires sont disponibles. Pour certaines espèces d’intérêt atmosphérique telles que le chlorure de nitryle (ClNO2), le phosgène (Cl2CO) et le nitrate de chlore (ClONO2), les données spectroscopiques sont incomplètes ou quasiment inexistantes. Le défi dans cette thèse consiste à obtenir des paramètres spectroscopiques (positions et intensités de raies ou sections efficaces d’absorption) pour ces espèces, en vue des applications atmosphériques. Cependant, hormis Cl2CO, la spectroscopie de ClNO2 et ClONO2 est rendue difficile par leur synthèse chimique très complexe, leur réactivité avec les métaux et les matériaux organiques et leur instabilité en présence de lumière et chaleur. De plus, ces molécules sont assez lourdes (présence du chlore avec ses deux isotopomères) et présentent des spectres denses et assez compliqués par de nombreuses perturbations qui affectent les niveaux de vibration-rotation.Dans le cas de ClNO2, des spectres ont été enregistrés dans la gamme 300 – 900 cm-1 avec de meilleures conditions expérimentales (haute résolution, basse température, long parcours, faible pression) en utilisant le rayonnement synchrotron de la ligne AILES à SOLEIL. Des modélisations précises des régions à 370 et 790 cm-1 ont été effectuées. Ces régions pourront être exploitées pour une future télédétection atmosphérique par spectroscopie IRTF respectivement par les instruments FORUM et IASI-NG. Les vibrations de basse énergie de ClONO2 jamais observées à haute résolution avant ce travail ont également été mesurées. Une première modélisation de la région de la torsion vers 120 cm-1 est présentée dans cette thèse. L’analyse de ces vibrations sera utile pour modéliser les bandes chaudes dans les fenêtres atmosphériques où ClONO2 est actuellement détecté, et in fine permettra d’aboutir à une restitution bien plus précise du profil de concentration de ClONO2. Concernant Cl2CO, des sections efficaces ont été mesurées au LISA, d’une part, à température ambiante pour clarifier les données des travaux antérieurs et, d’autre part, dans les conditions stratosphériques en soutien à la télédétection satellitaire.

Ce volume regroupe les textes issus du programme Casdar "Innovation et Partenariat" et "Recherche finalisée et innovation" de 2013. Le colloque de restitution s’est déroulé le 6 février 2019 sous l’égide du GIS Relance Agronomique; The aim of the project was to elaborate methods making it possible to build a tool for predicting grain yield and quality (oil and oleic acid concentrations) of sunflower a few weeks before crop harvest, at the scale of a production area, using a range of models associated with observations of green area index (GAI). GAI was estimated by remote sensing that is supposed to improve the quality of prediction were best suited to territory-scale forecasting among a range of models from the simplest correlative ones (with one or two explanatory variables) to dynamic crop models (SUNFLO, SAFY). The interest of using assimilation techniques of GAI data into dynamic crop models to improve the accuracy of prediction was also evaluated. With the perspective of building an operational forecast tool, other related issues were studied: (i) simple and rapid methods of GAI estimation at field level to facilitate the set up of networks of "ground truth" devices for the calibration of biophysical models, (ii) creation of a database of cultural practices, initial crop conditions (input data of crop models), production (yield, oil and oleic acid contents: key data forbuilding and evaluating prediction models) and satellite images on several hundreds of agricultural plots, (iii) method for estimating the date of crop emergence (seldom available, but essential for some crop models) by satellite remote sensing and (iv) mapping with remote sensing all the sunflower fields of a territory during the growing season. The main result was that simple correlative models with one or two explanatory variables (maximum GAI at anthesis and duration of the GAI after flowering) seem to be the most relevant ones for predicting sunflower performance at the scale of a territory.; L’objectif du projet est de proposer des méthodes permettant à terme de construire un outil de prévision du rendement et de la qualité (teneur en huile et teneur en acide oléique) du tournesol quelques semaines avant sa récolte, à l’échelle d’un bassin de collecte, à l’aide de modèles plus ou moins complexes associés à des observations d’états de culture (GAI: green area index) acquises par voie satellitaire et supposées améliorer la qualité de prédiction des modèles. Il s’agit donc d’identifier les types de modèles les mieux adaptés à la prévision à l’échelle territoriale parmi une gamme de modèles allant des modèles corrélatifs les plus simples (à une ou deux variables explicatives) aux modèles de cultures dynamiques plus ou moins spécifiques (SUNFLO, SAFY). L’intérêt des techniques d’assimilation de données de GAI acquises par télédétection dans les modèles dynamiques de culture pour en améliorer la qualité de prédiction est également évalué. Des sujets périphériques à ces problématiques, mais incontournables dans l’objectif d’élaborer les modèles et de construire un outil de prévision opérationnel, sont étudiés: (i) détermination de méthodes simples et rapides d’estimation du GAI au sol afin de faciliter la constitution de réseaux de dispositifs de «vérité terrain» nécessaires à la calibration des modèles biophysiques, (ii) constitution d’une base de données d’itinéraires techniques, de contextes de culture (données d’entrée des modèles de culture), de production (rendement, teneurs en huile et en acide oléique: données indispensables pour construire et évaluer les modèles de prédiction) et d’images satellitaires sur plusieurs centaines de parcelles agricoles, (iii) estimation de la date de levée de la culture (rarement disponible, mais indispensable pour certains modèles de culture) par voie satellitaire et (iv) localisation de toutes les parcelles de tournesol d’un territoire en cours de campagne, à l’aide de la télédétection.Le principal résultat est que les modèles corrélatifs simples à une ou deux variables explicatives (GAI maximal au cours du cycle et persistance du GAI pendant la phase reproductive du cycle) paraissent les plus pertinents pour prédire le rendement à l’échelle de parcelles au sein d’un territoire.

Wetlands are threatened by climate change and the anthropization of natural environments. Satellite remote sensing is useful for environmental monitoring at large areas. However, when it comes to the study of hydrological dynamics, a significant temporal resolution is essential. The latter is difficult to reach with optical satellite imagery because of the cloud cover that masks the ground. Radar sensors are well suited to the characterization of hydrological dynamics thanks to the sensitivity of their measurements in the presence of water, whatever the vegetation in place. As a result, all Synthetic Aperture Radar (SAR) acquisitions are available, both day and night, regardless of cloud cover.Satellite radar remote sensing has gone through a revolution with the launch of the Sentinel-1A satellite, followed by its twins Sentinel-1B by the European Space Agency as part of the Copernicus program in 2014. These sensors acquire C-band data (λ = 5.6 cm) on a regular basis on Europe and their distribution is free for all users. Their temporal frequency initially of 12 days has decreased to 6 days from the end of 2016. This work aims at evaluating the potential of these data with high temporal resolution for the monitoring of water bodies and wetlands.The first part of this thesis focuses on water bodies mapping. We found confusion in the C-band radar response between water surfaces and that of some bare soils. We showed that the winter period is the least ambiguous and that the VH polarization is the most suitable for the mapping of water surfaces. Four methods of water detection have been compared. It appears that the use of unsupervised methods without a priori data is not conceivable and that the methods taking into account the spatial neighborhood give better results. Temporal filtering has been developed and has improved detection and avoided confusion between bare soil and permanent water surfaces. Water surfaces of more than 0.5 ha are more than 80% likely to be detected.A second part of this thesis is devoted to the monitoring of wet grasslands by radar remote sensing. The use of fully polarimetric data has shown that the VV/VH partial polarimetry configuration available on the Sentinel-1 sensor is able to characterize the prairial floods with or without vegetation. A method taking into account the temporal neighborhood allowed to process a series of 14 Sentinel-1 images to obtain 14 flood maps. The accuracy of floods maps at the intra-parcel scale has been estimated, it appears that if the precision is relatively good (80%), but the recall is rather low (40%). This method allow to establish intra- and inter-annual monitoring.This thesis has shown the potential of high temporal resolution radar images for the mapping of the water surfaces and for the monitoring of a wetland meadow, Les milieux humides sont menacés par le changement climatique et l'anthropisation des milieux naturels. La télédétection est un moyen efficace de suivre des variables environnementales sur de grands espaces. Cependant, lorsqu’il s’agit de l’étude de la dynamique hydrologique, une résolution temporelle importante est indispensable. Or celle-ci est difficilement accessible par l'imagerie optique satellitaire du fait de l’important couvert nuageux qui masque le sol. Les capteurs radars, travaillant dans le domaine des micro-ondes, sont tout particulièrement adaptés à la caractérisation des dynamiques hydrologiques grâce à la sensibilité de leurs mesures en présence d’eau et ce quelque soit la végétation en place. Il en découle que toutes les acquisitions Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO) sont exploitables, acquises de jour comme de nuit, quel que soit le couvert nuageux.Récemment la télédétection radar satellitaire a vécu une véritable révolution grâce au lancement du satellite Sentinel-1A en 2014 suivi de son jumeaux Sentinel-1B deux ans plus tard par l'Agence Spatiale Européenne dans le cadre du programme Copernicus. Ces capteurs acquièrent des données en bande C (λ = 5,6 cm) sur toute l'Europe chaque 12 jours par satellite et leur diffusion est libre et gratuite pour tous. Le présent travail de thèse vise à évaluer le potentiel de ces données à haute résolution temporelle pour le suivi des surfaces d'eau et des milieux humides.Dans une première partie consacrée à la cartographie des surfaces d'eau, nous avons identifié une confusion la réponse radar en bande C des surfaces d'eau et celle de certains sols nus. Nous avons alors montré que la période hivernale est celle qui présente le moins d’ambiguïté et que la polarisation VH est la plus adaptée à la cartographie des surfaces en eau. Quatre méthodes de détection des zones en eau ont été comparées, il résulte que l’utilisation de méthodes non-supervisées sans données a priori n'est pas envisageable et que les méthodes prenant en compte le voisinage spatial donnent de meilleurs résultats. Un filtrage temporel a été mis au point et a permis d'améliorer la détection et de s'affranchir des confusions entre sols nus et surfaces d'eau permanentes. Les surfaces d'eau de plus de 0,5 ha ont plus de 80 % de chances d'être détectées.Un second volet de cette thèse est consacré au suivi d'une zone humide prairiale par télédétection radar. L'utilisation d'images pleinement polarimétriques a montré que la configuration de polarimétrie partielle VV/VH disponible sur le capteur de Sentinel-1 permet de caractériser l'inondation prairiale avec ou sans végétation. Une méthode prenant en compte l'information de voisinage temporel a permis de traiter une série de 14 images Sentinel-1 pour obtenir 14 cartes d'inondation pour l’année 2015. Une estimation de la précision à l'échelle intra-parcellaire a été mise au point, il apparaît que si la précision est relativement bonne (80 %), le rappel est assez bas (40 %). Cette méthode permet d'établir des bilans d'évolution intra- et inter-annuels.Cette thèse a montré le potentiel de l'utilisation d'images radar à haute résolution temporelle tant pour la cartographie des surfaces en eau que pour le suivi d'une zone humide prairiale

International audience; In order to study the role of agricultural potential in the evolution of settlement patterns during the Roman period, this project establishes an archaeological approach to characterize the environment. This study is particularly interested in classifying terrains regarding their relative dryness or wetness by using medium resolution remote sensing (Landsat). This type of approach orients the study towards reflections on ancient land improvements, and leads us to a number of questions on the subject of human-environment interactions. These questions are presented using two examples, connecting modelling of the terroirs, settlement pattern, and morphology of the field systems; Étudier le rôle qu’ont pu jouer les potentialités agronomiques des terres dans l’évolution du peuplement antique nécessite une approche archéologique des écosystèmes exploités. Dans cette perspective, nous nous sommes intéressés à la question de la gestion du comportement hydrique des terrains, en faisant usage des ressources de la télédétection satellitaire à moyenne résolution (Landsat). Ce type d’approche oriente l’étude vers une réflexion sur les aménagements anciens et pose un certain nombre de questions sur les interactions homme-milieu. Ces questions sont présentées à partir de deux exemples, confrontant modélisation des terroirs, trame des établissements et morphologie agraire

This thesis aims to study the evolution of ancient settlement patterns in a relatively small area, located in the interior Languedoc (south-eastern France), on the hinterland of the major center of the region. This work is inspired by research conducted in the last decades on the ancient settlement pattern of eastern Languedoc. The specific contribution of this work lies in the further analysis of the role of the geographical environment - physical and human - in the changing of land use, studied over the long term, 7th century BC till the 7th century AD. Two lines of research have been developed: characterization of agrarian and pastoral resources - notably by making use of satellite remote sensing - and communication network modeling - based on optimal path method. Based on a study area rich in archaeological documentation (collected through systematic field survey programs carried out in the late 70s and late 90s), this methodological work is a part of the research program ArchaeDyn.; Cette étude d'archéologie spatiale s'intéresse à l'évolution du peuplement antique dans une zone relativement restreinte, située dans l'arrière-pays languedocien, en marge des pôles majeurs du peuplement régional. Ce travail s'inscrit dans la lignée des recherches consacrées au peuplement ancien du Languedoc oriental effectuées ces dernières décennies. La contribution spécifique de ce travail réside dans une analyse plus poussée du rôle du milieu géographique - physique et humain - dans l'évolution de l'occupation du sol, appréhendée sur la longue durée, du VIIe siècle avant J.-C. au VIIe siècle après J.-C. Deux axes de recherche ont été développés : la caractérisation des ressources agropastorales - en faisant notamment usage des ressources de la télédétection satellitaire -, et la modélisation du réseau de communication - conçue par la méthode des cheminements optimaux. S'appuyant sur un secteur d'étude riche du point de vue de la documentation archéologique (recueillie dans le cadre de programmes de prospection pédestre systématique réalisés entre la fin des années 70 et la fin des années 90), ce travail méthodologique s'intègre dans le programme de recherche ArchaeDyn.

In spite of the numerous functions and services they provide, wetlands are among the most threatened habitats in the world. The Camargue wetlands do not escape from the impacts of global changes and are increasingly managed to improving yield of agricultural and socio-economic activities. Remote sensing has long been considered as a promising complementary tool for wetland monitoring. Here we show that multi spectral and temporal data issued from high-resolution satellite images combined with a single field campaign permit a wetland follow-up that is replicable over time without re-sampling. We developed robust and reliable models to characterize the evolution of vegetation and flooded areas within marshes enclosing helophytes and hydrophytes, which are well-represented habitats supporting bird species of conservation or economic concern in the Camargue. We used two statistical approaches. The first one is qualitative and determines the presence of certain vegetation types and the presence of water in differing conditions of vegetation density. The second approach is quantitative and permits the monitoring of vegetation parameters that are associated with ecological requirements of vulnerable birds in reed marshes. These models will be most useful for proposing management practices conciliating the preservation and durable use of Mediterranean wetlands., Au rang des milieux naturels les plus menacés, les zones humides remplissent pourtant un grand nombre de fonctions utiles à l'homme. Les milieux naturels de Camargue n'échappent pas aux impacts des changements globaux et subissent une artificialisation croissante de leur gestion, motivée par l'intensification des pratiques agricoles et des usages socio-économiques. La télédétection a été présentée comme un outil complémentaire prometteur pour le monitoring des zones humides. Nous montrons dans cette étude qu'elle permet, aujourd'hui, grâce au mode multitemporel et multispectral des satellites de dernière génération, de s'affranchir d'un ré-échantillonnage jusque là nécessaire à la reproductibilité des méthodes traditionnelles. Pour deux habitats naturels dominants de Camargue abritant des populations d'oiseaux vulnérables ou à fort intérêt cynégétique, nous avons élaboré des formules fiables et reproductibles permettant de caractériser l'évolution de communautés végétales et d'obtenir une vision mensuelle des zones inondées sur l'ensemble du delta. La méthodologie employée se base sur deux types de méthodes statistiques. La première, qualitative, détermine la présence de groupements végétaux, puis de l'eau à travers une végétation plus ou moins dense. La seconde, quantitative, permet de suivre des paramètres déterminant la qualité et l'intérêt avifaunistique des roselières de Camargue. Les modèles élaborés dans cette étude seront d'une grande valeur pour proposer des modes de gestion adaptés aux objectifs de préservation et de développement durable des zones humides méditerranéennes.

A methodology dedicated to the assessment of soil susceptibility to ground movements has been developed by BRGM and implemented in hazard areas in Bolivia, Columbia and Taiwan. The approach is based on the valorisation by GIS of the combination of visual interpretation and computer analysis of remote sensing data. The resulting maps show the usefulness of Spot imagery in natural hazard assessment., Les niveaux de sensibilité des sols aux mouvements de terrain ont été cartographiés dans différents bassins de risques en Bolivie, en Colombie et à Taïwan, selon une méthodologie développée au BRGM et fondée en partie sur l’extraction visuelle et numérique d’informations contenues dans les données de télédétection spatiale stéréoscopiques et leur gestion-valorisation dans un SIG. Ces cartes font apparaître l’intérêt de l’imagerie Spot pour la gestion du risque naturel., Se cartografiaron varios niveles de sensibilidad de los suelos a los deslizamientos en distintas condiciones regionales de riesgos (Bolivia, Colombia y Taiwan), según una metodología desarrollada por el BRGM. Ésta se basa en la extracción visual y numérica combinada de las informaciones contenidas en los datos estereoscópicos de teledetección espacial y su valorización por medio de un SIG. Los mapas obtenidos subrayan el interés de los datos de Spot para la gestión de los riesgos naturales., Scanvic Jean-Yves. Observation spatiale et SIG: des outils pour cartographier les zones sensibles aux mouvements de terrain. In: Mappemonde, 1994/4. Les risques naturelles. pp. 44-47.