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This thesis takes place in the context of "smart cities", where the information processing improves the quality of life. It studies the perception of the environment and especially the perception of air pollution in the city using sensors on bikes. The first chapter introduces the technical and scientific challenges in terms of information collection and modeling applied to aerology. The second chapter presents the design of a fleet of mobile instruments for measuring air pollution. We characterize the shape of the sensor network needed for modeling, on the one hand using the literature and on the other hand using a simulation. The third chapter deals with the development of such an instrument. We have built our instrument around a semiconductor metal oxide micro-sensor (MOx sensor) of NO2 and CO, the MiCS-4514, and evaluated its performance in controlled environments. The fourth chapter presents the two deployments of this instrument in the city of Toulouse in France, first with a bicycle rental association and then with bikers from our laboratory, and the dataset collected. Finally, we estimate the pollution levels in NO2 and CO in the city., Cette thèse s'inscrit dans le contexte des « villes intelligentes », où le traitement de l'information améliore la qualité de vie. Elle étudie la perception de l'environnement, et plus particulièrement la perception de la pollution de l'air en ville, à l'aide de capteurs sur vélos. Le premier chapitre introduit les défis techniques et scientifiques, en terme de collecte de l'information et de modélisation, appliqués au domaine de l'aérologie. Le deuxième chapitre s'intéresse à la conception d'une flotte d'instruments mobiles de mesure de la pollution de l'air. Nous caractérisons la forme du réseau de capteurs nécessaire à la modélisation, d'une part à l'aide de la littérature et d'autre part via une simulation. Le troisième chapitre expose notre réalisation d'un tel instrument. Nous l'avons articulé autour d'un micro-capteur à métal-oxyde semi-conducteur (capteur MOx) de NO2 et CO, le MiCS-4514, et évalué ses performances en milieux contrôlés. Le quatrième chapitre présente les deux déploiements de cet instrument dans la ville de Toulouse, d'abord auprès d'une association de location de vélos puis avec des « vélo-taffeurs » de notre laboratoire, et le jeu de données collecté. Enfin, nous estimons les niveaux de pollution en NO2 et en CO dans la ville.

This thesis takes place in the context of "smart cities", where the information processing improves the quality of life. It studies the perception of the environment and especially the perception of air pollution in the city using sensors onbikes. The first chapter introduces the technical and scientific challenges in terms of information collection and modeling applied to aerology. The second chapter presents the design of a fleet of mobile instruments for measuring air pollution. We characterize the shape of the sensor network needed for modeling, on the one hand using the literature and on the other hand using a simulation. The third chapter deals with the development of such an instrument. We have built our instrument around a semiconductor metal oxide micro-sensor (MOx sensor) of NO2 and CO, the MiCS-4514, and evaluated its performance in controlled environments. The fourth chapter presents the two deployments of this instrument in the city of Toulouse in France, first with a bicycle rental association and then with bikers from our laboratory, and the dataset collected. Finally, we estimate the pollution levels in NO2 and CO in the city; Cette thèse s’inscrit dans le contexte des « villes intelligentes », où le traitement de l’information améliore la qualité de vie. Elle étudie la perception de l’environnement, et plus particulièrement la perception de la pollution de l’air en ville,à l’aide de capteurs sur vélos. Le premier chapitre introduit les défis techniques et scientifiques, en terme de collecte de l’information et de modélisation, appliqués au domaine de l’aérologie. Le deuxième chapitre s’intéresse à la conception d’une flotte d’instruments mobiles de mesure de la pollution de l’air. Nous caractérisons la forme du réseau de capteurs nécessaire à la modélisation, d’une part à l’aide de la littérature et d’autre part via une simulation. Le troisième chapitre expose notre réalisation d’un tel instrument. Nous l’avons articulé autour d’un micro-capteur à métal-oxyde semiconducteur (capteur MOx) de NO2 et CO, le MiCS-4514, et évalué ses performances en milieux contrôlés. Le quatrième chapitre présente les deux déploiements de cet instrument dans la ville de Toulouse, d’abord auprès d’une association de location de vélos puis avec des « vélo-taffeurs » de notre laboratoire, et le jeu de données collecté. Enfin, nous estimons les niveaux de pollution en NO2 et en CO dans la ville.

No abstract; pas de résumé

Les recherches menées depuis plusieurs années dans les Alpes du sud ont mis en évidence la présence et l’intense circulation des hommes au cœur des reliefs alpins dès la Préhistoire. Les sites et indices de sites en milieu d’altitude y sont en effet nombreux. L’étude des matières siliceuses et céramiques permet d’identifier des connexions à d’autres territoires et attestent d’échanges et de circulation à plus ou moins longue distance. Il en va de même de la fonction de certains sites à vocation rituelle. S’y ajoute l’image rupestre qui, par le choix des formes et des techniques, invite à considérer des circulations à l’échelle européenne dès le Néolithique. Trois sites emblématiques ont été choisis pour illustrer le propos : l’abri Faravel (Freissinières, Hautes-Alpes, alt. 2 133 m) dans le parc national des Écrins, l’abri des Oullas (Saint-Paul-sur-Ubaye, Alpes-de-Haute-Provence, alt. 2 390 m) et le tertre des Sagnes (Jausiers, Alpes-de-Haute-Provence, alt. 1 900 m), dans la haute Ubaye. Research conducted for over twenty years in the Southern French Alps has highlighted the presence and intensity of human mobility in the core of this region since prehistoric times. Surveyed and excavated sites are numerous in the sub-alpine zone (1,500 – 2,300 m). The study of lithic and ceramic material allows us to consider connections with other territories and infer exchange and circulation networks over a range of distances. The same is true for certain types of ritual sites. The study of rock art, based on the assessment of the similar forms and techniques apparent at a number of sites, allows us to consider the question of the mobility of ideas at the European scale from the Neolithic onwards. Three emblematic sites have been chosen to illustrate this subject: the Faravel rock shelter (Freissinières, Hautes-Alpes, 2,133 m) in Les Écrins National Park, the Oullas shelter (Saint-Paul-sur-Ubaye, Alpes-de-Haute-Provence, 2,390 m) and the Sagnes burnt-mound (Jausiers, Alpes-de-Haute-Provence, 1,900 m) in the Upper Ubaye.

According to the 2015 WHO report, almost half of the world population is exposed to malaria, with the largest number of reported cases in sub-Saharan Africa. Madagascar is one of the countries where malaria is still endemic because of its geographical location. As a matter of fact, the geography and climate of the island gives a specific epidemiological stratification of malaria. There are five malaria epidemiological zones: East, West, South, Highlands and Fringe. The highest incidence is observed on coastal areas, while the lowest incidence is observed on the Central Highlands. This study aims to provide a better understanding of the epidemiology of malaria and to measure the impact of human mobility on transmission from high transmission areas to low transmission areas in order to help better target control actions by public health actors. This study proposes an alternative approach to assess the spatiotemporal dynamics of malaria, quantify the circulation of malaria infection and take into account the mobility of the population to identify the main source and sink areas of malaria. Firstly, through a retrospective analysis of incidence data, this work showed a clear heterogeneity in each stratum, and an increase the Highlands and the Fringe areas. Secondly, regardless of the population density, we have shown that the Highlands and especially the capital of Madagascar, Antananarivo, was a zone at high risk of the importation of malaria. The source areas were mainly in the eastern and the western part of the country. Finally, our field survey highlighted the importance of low inter-district mobility and high intra-district or even intra-communal mobility which should be taken into consideration when assessing the spreading of malaria infection. This study revealed that malaria is very dynamic in Madagascar with a different degree of intensity even if such areas belong to the same stratum. This observation should translate into an adaptation of control strategies. Finally, human mobility plays a leading part in the transmission. At a time when mobile telephony has spread widely in Madagascar, its use to estimate the mobility of populations is becoming a relevant tool to help guide disease control.; D'après le rapport de l'OMS en 2015, près de la moitié de la population mondiale est exposée au risque du paludisme et le plus grand nombre des cas recensés se trouve en Afrique subsaharienne. Madagascar fait partie des pays où le paludisme est encore endémique. La géographie et le climat de l'île se traduisent par une répartition assez particulière du paludisme. Les plus fortes incidences sont observées sur les littoraux alors que les plus faibles le sont sur les Hautes Terres Centrales. Cinq zones épidémiologiques et opérationnelles ont été définies par les services de lutte contre le paludisme : Est, Ouest, Sud, Hautes Terres et les Marges. Cette étude vise à apporter une meilleure compréhension de l'épidémiologie du paludisme et de mesurer l'impact des mobilités humaines sur la transmission des zones à forte transmission vers les zones à faible transmission afin de contribuer à mieux cibler les actions de contrôle par les acteurs de la santé publique. Elle offre une nouvelle approche permettant d'évaluer la dynamique spatio-temporelle du paludisme, de quantifier la circulation de l'infection palustre en tenant compte de la mobilité de la population par l’utilisation des données de téléphonie mobile et d'identifier les principales zones exportatrices et importatrices de la maladie. En premier lieu, à travers une analyse rétrospective des données d'incidence, ce travail a montré une hétérogénéité évidente dans chaque stratification épidémiologique et la recrudescence de la maladie sur les Hautes Terres et les Marges. En second lieu, indépendamment de la densité de la population, nous avons montré que les Hautes Terres et surtout la capitale Antananarivo sont une zone à fort risque d'importation de paludisme et que les zones exportatrices sont surtout situées à l'Est et à l'Ouest. Enfin, notre enquête de terrain a souligné l'importance d'une mobilité inter district faible et d'une mobilité intra district voire intra communale importante qui mériterait d'être prise en compte dans la mesure de la circulation de l'infection palustre. Cette étude a permis de mettre en lumière que le paludisme est très dynamique à Madagascar avec un degré d'intensité différent même si les zones appartiennent à la même stratification. Ce constat devrait se traduire par une adaptation des stratégies de lutte. Enfin, la mobilité humaine joue un rôle important dans la transmission. A l'heure où la téléphonie mobile s'est largement diffusée à Madagascar, son utilisation pour estimer le déplacement des populations devient un outil pertinent pour contribuer à orienter le contrôle des maladies.

The aim of this thesis is to study human activities through the analysis of the signaling flow in cellular data network (GTP). In order to achieve this goal, we implemented a set of tools allowing us to collect, store and analyze this signaling data. We created an architecture independent at most of hardware manufacturers and network operators. Using data extracted by this platform we made three main contributions. In our first contribution, we present the GTP capture and analysis platform in a mobile operator network. This work intends to list the different elements triggering updates and to estimate the temporal and spatial accuracy of the data collected. Next, we present a set of measures that represent the main characteristics of human mobility observed through the mobile signaling data (the inter-arrival time of update messages, the observed distances of hops from cell to cell made by moving users). Finally, we present the analysis of the compromise that was made between the writing/reading performances and the ease of use of the file format for the data storage. In our second contribution, we propose CT-Mapper, an unsupervised algorithm that enables the mapping of mobile phone traces over a multimodal transport network. One of the main strengths of CT-Mapper is its capability to map noisy sparse cellular multimodal trajectories over a multilayer transportation network where the layers have different physical properties and not only to map trajectories associated with a single layer. Such a network is modeled by a large multilayer graph in which the nodes correspond to metro/train stations or road intersections and edges correspond to connections between them. The mapping problem is modeled by an unsupervised HMM where the observations correspond to sparse user mobile trajectories and the hidden states to the multilayer graph nodes. The HMM is unsupervised as the transition and emission probabilities are inferred using respectively the physical transportation properties and the information on the spatial coverage of antenna base stations. Finally, in our last contribution we propose a method for cellular resource planning taking into account user mobility. Since users move, the bandwidth resource should move accordingly. We design a score based method using TV Whitespace, and user experience, to determine from which cell resource should be removed and to which one it should be added. Combined with traffic history it calculates scores for each cell. Bandwidth is reallocated on a half-day basis. Before that, real traces of cellular networks in urban districts are presented which confirm that static network planning is no longer optimal. A dynamic femtocell architecture is then presented. It is based on mesh interconnected elements and designed to serve the score based bandwidth allocation algorithm. The score method along with the architecture are simulated and results are presented. They confirm the expected improvement in bandwidth and delay per user while maintaining a low operation cost at the operator side. In conclusion, this thesis provides an overview of the potential of analyzing the signaling metadata of a network in a broader context that supervision of an operator network, Cette thèse a pour but d’étudier les activités humaines à travers l’analyse du flux de signalisation du réseau cellulaire de données (GTP). Pour ce faire, nous avons mis en place un ensemble d’outils nous permettant de collecter, stocker et analyser ces données de signalisation. Ceci en se basant sur une architecture indépendante au maximum des constructeurs de matériel. À partir des données extraites par cette plateforme nous avons fait trois contributions.Dans une première contribution, nous présentons l’architecture de la plateforme de capture et d’analyse de la signalisation GTP dans un réseau d’opérateur. Ce travail a pour but de faire l’inventaire des différents éléments déclenchant des mises à jour et aussi d’estimer la précision temporelle et spatiale des données collectées. Ensuite, nous présentons une série de mesures, mettant en avant les caractéristiques principales de la mobilité humaine observées au travers de la signalisation mobile (le temps inter-arrivées des messages de mise à jour, la distance observée des sauts entre cellules lors des déplacements des clients). Finalement, nous présentons l’analyse des compromis qui ont été faits entre la rapidité d’écriture/de lecture et la facilité d’usage du format de fichier utilisé lors de l’échange d’informations entre les sondes de capture et le système stockage. Deuxièmement, nous avons été capables de mettre en place un algorithme de reconstitution de trajets. Cet algorithme permet, à partir de données éparses issues du réseau cellulaire, de forger des trajets sur les voies de transport. Il se base sur les données des trajets sous-échantillonnées et en déduit les positions du client sur les voies de communication. Nous avons mis en place un graphe de transport intermodal. Celui-ci porte sur le métro, le train et le réseau routier. Il connecte les différents points entre eux dans chacune des couches de transport et interconnecte les modes de transport entre eux, aux intersections. Notre algorithme se base sur un modèle de chaîne de Markov cachée pour placer sur le graphe les positions probables des individus entre les différentes observations. L’apport de ce travail est l’utilisation des propriétés topologiques du réseau de transport afin de renseigner les probabilités d’émission et de transition dans un modèle non supervisé. Ces travaux ont donné lieu à une publication et à un brevet. Finalement, notre dernière contribution utilise les données issues de la signalisation à des fins de dimensionnement du réseau mobile d’opérateur. Il s’agit de dimensionner dynamiquement un réseau mobile en utilisant les bandes de fréquences dites vTV-Whitespace. Ces bandes de fréquences sont libérées sous certaines conditions aux USA et soumises à vente aux enchères. Ce que nous proposons est un système basé sur un algorithme de qualité d’expérience (QoE) et sur le coût de la ressource radio afin de choisir où déployer des femtocells supplémentaires et où en supprimer en fonction des variations de population par unité d’espace. En conclusion, cette thèse offre un aperçu du potentiel de l’analyse des metadata de signalisation d’un réseau dans un contexte plus général que la simple supervision d’un réseau d’opérateur

This work stands on the close relationship that exists between two areas one use every day, namely transportation and telecommunications. Due to a daily and intensive usage of both networks, actors of each area raise up some needs to ensure delivered services and their quality to their end-users. Then, we propose to the actor of transportation measurement of performed trips that can be treated with the knowledge of the transportation actors trade in order to ease the decision making process on matters that go from land uses up to network operation. The methodologies presented here from trip measurement are based on the exploitation of the digital footprints that are fund within a telecommunication network. Those footprints are reflecting how the network is used and already exist for operating purposes.The methods proposed in this work result from our knowledge of the telecommunication mechanisms and the huge amount of data that are generated at every time and every place where Orange is operating. We introduce that mobile equipment embedded onto individuals of whom we capture their activity can lead to estimate trips attributes, origin-destination trip tables, quality of service indicators and quantification of explain factor of trip choices. We also show how the mining of usage relationship through signaling data can lead to the characterization of land use.; Ce travail de thèse repose sur les intrications entre deux domaines : celui des transports et celui des télécommunications. L’usage intensif et quotidien des réseaux entraîne de la part des acteurs de chacun des domaines des besoins d’analyse pour assurer et garantir la qualité des services fournis aux usagers. Nous nous proposons alors de fournir aux acteurs du transport des mesures des déplacements réalisées à partir de données de signalisation qu’ils pourront traiter avec leur connaissance métier et prendre des décisions sur des sujets étendus allant de l’aménagement du territoire à l’opération des réseaux de transports. Les méthodologies de mesure de déplacements présentées sont basées sur l’exploitation de traces numériques dans les réseaux mobiles. Ces traces sont le reflet de l’usage d’un réseau de télécommunications et existent à des fins d’opération.Les méthodes proposées ici trouvent leur fondement dans notre connaissance du fonctionnement de la téléphonie mobile et sur le traitement des énormes volumes de données que génèrent les terminaux mobiles quotidiennement en tout endroit opéré par Orange. Nous verrons que l’activité de ces terminaux embarqués au niveau de l’individu permettent d’estimer des attributs des déplacements, des volumes par paire origine-destination, des indicateurs de qualité de service ou encore de quantifier des facteurs explicatifs de choix de déplacements. Les relations d’usage explorées au travers de cette signalisation mobile offrent également la possibilité de caractériser l’usage du sol.

Composition du jury : Bernard Vincent, directeur de thèse, EHESS ;Fernando Andrés Robres, directeur de thèse, Universidad Autónoma de Madrid-UAM ;Wolfgang Kaiser, Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, président du jury ;Rafael Benítez Sánchez-Blanc, Universitat de València ;Miguel Ángel de Bunes Ibarra, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas ;Alexandra Merle, Université de Caen. Thèse ÉHESS soutenue en cotutelle, sous la direction de Bernard Vincent et de Fernando Andrés Robres, ment...