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This PhD. aims at assessing the ability of emerging fluvial remote sensing techniques (such as terrestrial and topo-bathymetric LiDAR, hyperspectral imaging, and thermal infrared imaging) to characterize and monitor fluvial corridors. The study site is the lower basin of the Ain River which is affected by a range of issues related to channel incision, and is the location of a gravel augmentation project. First, we use hyperspectral imaging to predict channel bathymetry for a reference discharge and depths up to 2.5 meters along a river reach of 20 km. This allows us to confirm the ability of hyperspectral optical models to be extrapolated to a long river reach, and to retrieve with a single campaign bathymetric data for multiple discharge conditions. We study the errors occurring along the 20 km reach and then we use the same methodology to identify morphological changes occurring between 2015 and 2022 and to therefore evaluate its applicability for change monitoring. Second, we combine forestry field surveys with LiDAR and hyperspectral data in order to characterize the riparian forest. We demonstrate the ability of such datasets to describe morphological changes along an age gradient and to predict the degree of hydrological connection of the riparian forest. Changes in the physical site conditions of the riparian forest due to channel incision leads to dryer forest conditions, and suggests the presence of potential water stress at the plot level. Third, we explore this water stress hypothesis by using thermal infrared imaging and eco-physiological field measurements. While mounting thermal infrared sensors on an airborne vector can enable water stress characterization, targeting a specific acquisition window or acquiring multiple campaigns is required to detect stress conditions due to their variability during summer. This work then allows us to make recommendations for both the management and restoration of fluvial systems and the use of remote-sensing data to characterize and monitor such environments.; Cette thèse explore le potentiel des outils émergents de télédétection fluviale (LiDAR terrestre et bathymétrique, imageur hyperspectral, imageur infra-rouge thermique) pour la caractérisation et le suivi des corridors fluviaux. Le cadre géographique d’application est la basse vallée de l’Ain, concernée par des enjeux liés à l’incision du chenal et par un projet de recharge sédimentaire. Dans un premier temps, l’imagerie hyperspectrale nous permet de restituer les profondeurs d’eau sur un linéaire de 20 kilomètres pour un débit de référence et des profondeurs allant jusqu’à 2,5 mètres. Cela nous permet de confirmer la possibilité d’extrapoler un modèle sur un long linéaire fluvial, et de restituer des profondeurs d’eau pour différents débits à partir d’une même campagne. Nous évaluons les erreurs survenant sur l’ensemble du linéaire, puis ré-exploitons les méthodes développées pour identifier les changements morphologiques survenus entre 2015 et 2022 et éprouver la robustesse de ces méthodes pour le suivi. Dans un second temps, nous couplons inventaire forestier et données LiDAR et hyperspectrales pour caractériser la forêt riveraine. Nous montrons que ces données décrivent bien les changements morphologiques des peuplements le long d’un gradient d’âge et permettent de prédire le niveau de connectivité hydrologique des ripisylves. La modification des conditions physiques des milieux forestiers entraînée par l’incision du chenal conduit à un assèchement du milieu et nous amène à identifier un stress hydrique potentiel des peuplements. Dans un troisième temps, nous explorons ce stress hydrique potentiel à partir de campagnes aéroportées d’imagerie infrarouge thermique et de relevés de terrain écophysiologiques. Bien que l’usage de caméras thermiques sur des plateformes aéroportées permette de caractériser le stress hydrique, la saisonnalité du phénomène nécessite de réaliser des acquisitions multiples ou durant une fenêtre spécifique afin de bien le détecter. L’ensemble de ces travaux nous permet de formuler des recommandations à la fois pour la gestion des milieux fluviaux et pour l’usage de données de télédétection dans les campagnes de monitoring de ces environnements.

En 1750 et 1751, une campagne hydrographique est réalisée dans le golfe de Gascogne à la demande du Dépôt des cartes et plans de la Marine. Cette campagne a pour but de vérifier et de corriger des cartes marines déjà publiées de la même région. Pendant la mission, plus de 350 sondes à plomb suiffé sont relevées dans le golfe afin de mesurer la profondeur de l’eau et pour lever des échantillons du fond marin à différents points. En étudiant les diverses archives provenant de cette campagne, la chaîne de production des savoirs hydrographiques en jeu au XVIIIe siècle est exposée et déconstruite. Elle englobe chaque étape dans le processus de construction de cartes marines, de l’émergence d’un besoin aux travaux sur le terrain et à leur utilisation finale. Les archives contiennent également les données hydrographiques brutes récoltées pendant la mission. Une méthodologie pour le traitement et l’analyse de ces données hydrographiques historiques est proposée et détaillée. La chaîne de traitement passe par la transcription des données des sources archivistiques à leur standardisation et classification selon des données de référence. Les données historiques ainsi traitées sont ensuite comparées et analysées par rapport à des données actuelles équivalentes. La méthodologie développée implique l’utilisation d’outils en humanités numériques, surtout pour la visualisation via la mise en carte des données historiques traitées.

International audience; RESUMEN Se estudian, mediante el análisis de observaciones y simulaciones numéricas, las inundaciones causadas por frentes fríos intensos y cómo éstas podrían cambiar en diferentes escenarios de aumento del nivel del mar en la Laguna de Términos, México. El modelo numérico de circulación oceánica utilizado es el Finite-Volume Community Ocean Model (el forzamiento meteorológico proviene de simulaciones de alta resolución con el modelo Weather Research and Forecasting (WRF). Las simulaciones oceánicas se llevaron a cabo utilizando mallas no estructuradas y configuraciones con la posibilidad de inundación y secado en las celdas. Los resultados de las simulaciones numéricas se compararon con observaciones. Teniendo en cuenta el nivel del mar actual, un evento intenso de Norte inunda un área de 940 km 2 , que actualmente está cubierta por manglares. Esto indica que los Nortes son importantes en la irrigación de extensas áreas de manglar. Para los escenarios de aumento del nivel del mar de 0.25, 0.50 y 0.75 m, las áreas inundadas se incrementan en 297, 1062 y 2152 km 2 , respectivamente, lo cual implica un aumento considerable en las áreas inundadas en Isla del Carmen. Se sugiere considerar estos resultados en la planificación a largo plazo. ABSTRACT Floods caused by intense cold fronts and how they could change under different scenarios of sea level rise in the Terminos Lagoon, Mexico, are studied through the analysis of observations and numerical simulations. The numerical ocean model used is the Finite-Volume Community Ocean Model (FVCOM) of the Marine Ecosystem Dynamics Modeling Laboratory of the University of Massachusetts-Dartmouth, and the meteorological forcing comes from high-resolution simulations with the Weather Research and Forecasting model (WRF). The ocean simulations were carried out using unstructured meshes with the possibility of flooding and drying in their cells. Results of the numerical simulations were compared against observations. Considering the current mean sea level, an intense northern cold front event (or Norte) floods an area of 940 km 2 that is currently covered by mangroves. This indicates that Nortes are important in the irrigation of extensive mangrove areas. Under scenarios of sea level rise of 0.25, 0.50 and 0.75 m the flooded areas increase by 297, 1062 and 2152 km 2 , representing a considerable increase in the areas flooded at Isla del Carmen. It is suggested to consider this situation in long-term planning.

Updating nautical charts is essential to ensure the safety of navigation. Assessing the status of these charts is a complex task for national hydrographic services. This complexity is driven by the limited resources available to assess the changing nature of near-shore bathymetry in a simple and reliable way. This work uses a procedure developed by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) to assess the adequacy and suitability of nautical charts with some kinds of data: Satellite Derived Bathymetry (SDB), vessel traffic data (AIS), bathymetric database... The method developed here was implemented in the context of the analysis of the hurricane Irma’s consequences on the island of Saint-Martin and aims to be integrated into a decision support tool.; La mise à jour des cartes marines est indispensable pour assurer la sécurité de la navigation. L’évaluation de l’état de ces cartes représente une tâche complexe pour les services hydrographiques nationaux. Cette complexité est induite par le peu de moyens disponibles pour évaluer la nature changeante de la bathymétrie côtière d’une manière simple et fiable. Ce travail exploite une procédure mise au point par la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) permettant d’évaluer l’adéquation et l’exhaustivité des cartes marines avec un certain nombre de données : bathymétrie par télédétection satellitaire (SDB), données de trafic maritime (AIS), base de données bathymétriques… La méthode développée ici a été mise en oeuvre dans le contexte de l’analyse des conséquences du cyclone Irma sur l’île de Saint-Martin et vise à être intégrée à un outil d’aide à la décision.

International audience; To perform long-term and long-range missions, underwater vehicles need reliable navigation algorithms. This paper considers multi-beam Terrain Aided Navigation which can provide a drift-free navigation tool. This leads to an estimation problem with implicit observation equation and unknown likelihood. Indeed, the measurement sensor is considered to be a numerical black box model that introduces some unknown stochastic noise. We introduce a measurement updating procedure based on an adaptive kernel derived from Approximate Bayesian Computational filters. The proposed method is based on two well-known particle filters: Regularized Particle Filter and Rao-Blackwellized Particle Filter. Numerical results are presented and the robustness is demonstrated with respect to the original filters, yielding to twice as less non-convergence cases. The proposed method increases the robustness of particle-like filters while remaining computationally efficient.

Ce rapport présente les résultats du suivi géomorphologique et sédimentaire du tronçon court-circuité du barrage de Poutès (Haut Allier) réalisé pour EDF dans le cadre de l'étude d'impact du réaménageemnt de l'ouvrage (état initial avant réaménagement).

En octobre 2017 démarrait le projet ModLac sur le fonctionnement hydrogéologiquedu lac de Créteil, émergence de la nappe alluviale dans l’aire de confluence de la Marne à la Seine. Ce projet a été porté par la ville de Créteil et par le Conservatoire national des arts et métiers (Cnam). Il est né d’un groupe de travail qui réunissait les acteurs du lac : le territoire GPSEA, la ville de Créteil, la SEMAEC, la DSEA pour le département 94, le SMEAG (Île-de-loisirs) pour la Région Île-de-France, et le Cnam pour le MESRI. Après trois réunions préparatoires du groupe de travail qui ont eu lieu à partir de 2015, une série de 5 réunions d’avancement sur 9 mois en 2017-2018 se sont tenues, la dernière le 02 juillet 2018, avec un diaporama de résultats complet (Fouché et al., 2018) et une animation hydrogéologique au pas journalier. Une note bibliographique a été rédigée (Nasri & Fouché, 2018) pour inventorier les méthodes de quantification de flux à l’interface lac / nappe phréatique, en soulignant le cas des lacs de gravières, et pour comparer les ordres de grandeur de flux dans différentes circonstances. Un mémoire d’ingénieur du Cnam a été réalisé (Brun, 2019) sur la partie géomatique et géologique du projet. Une communication scientifique a eu lieu en juin 2019 au colloque SimHydro qui s’est tenu à Sophia Antipolis (Fouché et al., 2019 a).

Bathymetry is a key parameter for marine renewable energies development. The current acquisition these data is made by acoustic sounders on board ships. Synthetic Aperture Radar (SAR) images can be used to acquire bathymetric maps whose resolution could satisfy the actors of the MRE. The objective of the thesis is the evaluation of the potential of new satellites carrying radar imagers for bathymetry estimation and mapping. Repetition of measurements of the Sentinel-1 mission provides Synthetic Aperture Radar (SAR) images of the same area every 6 days. This ability to capture images with sea states very different from one to another allows increasing the probability of capturing favorable conditions to estimate bathymetry with methods exploiting the swell bottom interaction. The approach proposed in this thesis is the use of wave propagation for the purpose of estimating depth. First, the use of a phase-resolved wave propagation model (Boussinesq Ocean & Surf Zone model) allowed establishing, testing and developing a method of bathymetry estimation on several free surfaces of the ocean. With favorable conditions, SAR images of the ocean can be considered as a linear representation of the sea state. Secondly, we adapted and apply the method implemented on the model to SAR images. Simple approaches of data fusion have been applied to exploit of the repetitiveness of the Sentinel-1 mission. Results obtained are able to satisfy the needs of actors in the domain of MRE. The prospects of this work are presented in this document.; La bathymétrie est un paramètre clé pour le développement des énergies marines renouvelables. L’acquisition actuelle de ces données est faite par des sondeurs acoustiques embarqués sur navires. Les images satellites des Radar à Synthèse d'ouverture (RSO) peuvent être utilisées pour obtenir des cartes bathymétriques dont la résolution est adaptée aux besoins des acteurs des EMR. L’objectif de la thèse est l’évaluation du potentiel des nouveaux satellites embarquant des imageurs radar pour l’estimation de la bathymétrie. La répétition de la mesure de la mission Sentinel-1 permet d’obtenir des images RSO d’une même zone tous les 6 jours. Cette capacité à imager des conditions de mer très différentes permet d'augmenter la probabilité d'obtenir des conditions favorables à l’estimation de la bathymétrie par des méthodes exploitant l'interaction de la houle avec la bathymétrie. L’approche proposée dans cette thèse est basée sur l’utilisation de la propagation de la houle dans le but d’estimer la profondeur. Dans un premier temps l’utilisation d'un modèle de propagation d'onde à résolution de phase (modèle Boussinesq Ocean & Surf Zone) a permis d'établir, de tester et de mettre au point une méthode d’estimation de la bathymétrie sur plusieurs surfaces libres. Dans des conditions favorables, les images RSO de l’océan peuvent être considérées comme une représentation linéaire de l’état de mer. Dans un second temps, nous avons adapté et appliqué la méthode établie sur le modèle aux images SAR. Des approches simples de fusion de données sont appliquées pour tirer parti de la répétitivité de la mission Sentinel-1. Les résultats obtenus sont en mesure de satisfaire les besoins des acteurs des EMR. Les perspectives de ce travail sont présentées.

Bathymetry is a key parameter for marine renewable energies development. The current acquisition these data is made by acoustic sounders on board ships. Synthetic Aperture Radar (SAR) images can be used to acquire bathymetric maps whose resolution could satisfy the actors of the MRE. The objective of the thesis is the evaluation of the potential of new satellites carrying radar imagers for bathymetry estimation and mapping. Repetition of measurements of the Sentinel-1 mission provides Synthetic Aperture Radar (SAR) images of the same area every 6 days. This ability to capture images with sea states very different from one to another allows increasing the probability of capturing favorable conditions to estimate bathymetry with methods exploiting the swell bottom interaction. The approach proposed in this thesis is the use of wave propagation for the purpose of estimating depth. First, the use of a phase-resolved wave propagation model (Boussinesq Ocean & Surf Zone model) allowed establishing, testing and developing a method of bathymetry estimation on several free surfaces of the ocean. With favorable conditions, SAR images of the ocean can be considered as a linear representation of the sea state. Secondly, we adapted and apply the method implemented on the model to SAR images. Simple approaches of data fusion have been applied to exploit of the repetitiveness of the Sentinel-1 mission. Results obtained are able to satisfy the needs of actors in the domain of MRE. The prospects of this work are presented in this document.; La bathymétrie est un paramètre clé pour le développement des énergies marines renouvelables. L’acquisition actuelle de ces données est faite par des sondeurs acoustiques embarqués sur navires. Les images satellites des Radar à Synthèse d'ouverture (RSO) peuvent être utilisées pour obtenir des cartes bathymétriques dont la résolution est adaptée aux besoins des acteurs des EMR. L’objectif de la thèse est l’évaluation du potentiel des nouveaux satellites embarquant des imageurs radar pour l’estimation de la bathymétrie. La répétition de la mesure de la mission Sentinel-1 permet d’obtenir des images RSO d’une même zone tous les 6 jours. Cette capacité à imager des conditions de mer très différentes permet d'augmenter la probabilité d'obtenir des conditions favorables à l’estimation de la bathymétrie par des méthodes exploitant l'interaction de la houle avec la bathymétrie. L’approche proposée dans cette thèse est basée sur l’utilisation de la propagation de la houle dans le but d’estimer la profondeur. Dans un premier temps l’utilisation d'un modèle de propagation d'onde à résolution de phase (modèle Boussinesq Ocean & Surf Zone) a permis d'établir, de tester et de mettre au point une méthode d’estimation de la bathymétrie sur plusieurs surfaces libres. Dans des conditions favorables, les images RSO de l’océan peuvent être considérées comme une représentation linéaire de l’état de mer. Dans un second temps, nous avons adapté et appliqué la méthode établie sur le modèle aux images SAR. Des approches simples de fusion de données sont appliquées pour tirer parti de la répétitivité de la mission Sentinel-1. Les résultats obtenus sont en mesure de satisfaire les besoins des acteurs des EMR. Les perspectives de ce travail sont présentées.

In the Ionian Sea (central Mediterranean) the slow convergence between Africa and Eurasia results in the formation of a narrow subduction zone. The nature of the crust of the subducting plate remains debated and could represent the last remnants of the Neo-Tethys ocean. The origin of the Ionian basin is also under discussion, especially concerning the rifting mechanisms as the Malta Escarpment could represent a remnant of this opening. This subduction retreats toward the south-east (motion occurring since the last 35 Ma) but is confined to the narrow Ionian basin. A major lateral slab tear fault is required to accommodate the slab rollback.This fault is thought to propagate along the eastern Sicily margin but its precise location remains controversial.This PhD project focussed on the deep sedimentary and crustal structures of the eastern Sicily margin and the Malta Escarpment (ME). Two two-dimensional P wave velocity models were modelled by forward Modelling of wide-angle seismic data, acquired onboard the R/V Meteor during the DIONYSUS cruise in 2014.A 3D gravity model of the region was also performed to constrain the depth of the subducting slab bellow the Calabro-Peloritan backstops. The seismicity of the three structures identified in the velocity models (ME, Alfeo fault System, Ionian Fault System) permits to study their recent activity. The results image an oceanic crust within the Ionian basin as well as the deep structure of the Malta Escarpment, which presents characteristics of a transform margin. A deep and asymmetrical sedimentary basin is imaged south of the Messina strait and seems to have opened between the Calabrian and Peloritan continental terranes. In the western lobe of the Calabrian accretionary prism, the southern velocity model allows to observe the indentation of the internal clastic wedge into the external evaporitic wedge, thus showing the recent activity of this lobe. The interpretation of the velocity models suggests that the major STEP fault is located east of the Malta Escarpment, along the Alfeo Fault System., Le bassin Ionien, en Méditerranée centrale, abrite une zone de subduction à vergence Nord-Ouest où la plaque Afrique plonge sous les blocs Calabro-Péloritain au Nord-Est de la Sicile. Cette subduction résulte de la lente convergence entre les plaques tectoniques Afrique et Eurasiatique. Bien que de nombreuses campagnes d’exploration scientifique ont été menées dans cette zone particulière, plusieurs questions géodynamiques restent débattues. Tout d’abord la croûte pavant le bassin Ionien pourrait être soit de nature continentale amincie et représenter une extension de la plaque Afrique, soit océanique (Néo-Téthys) faisant de ce bassin l’un des plus anciens domaines océaniques au monde. L’escarpement de Malte représente un vestige de l’ouverture du bassin, mais les mécanismes de rifting et notamment la géométrie d’ouverture du bassin restent débattus. Cette subduction est en retrait vers le Sud-Est depuis les derniers 35 Ma, mais est aujourd’hui confinée à l’étroit bassin Ionien. Afin d’accommoder ce retrait de la plaque plongeante dans le bassin, une grande faille de déchirure lithosphérique de bord de subduction (STEP fault en anglais pour « subduction Transform Edge Propagator ») doit se propager le long de la marge Est-Sicilienne. Cependant, sa position en surface reste difficile à déterminer dans l’épais prisme d’accrétion recouvrant le bassin. Ces questions ont été explorées par modélisation des données de sismique grand angle de la campagne DIONYSUS (Octobre 2014, R/V Meteor) le long de deux profils perpendiculaires à la marge Est-Sicilienne. Des modélisations gravimétriques en 3D ont aussi été réalisées dans le but de localiser la plaque plongeante en profondeur sous les blocs Calabro-Péloritains. La sismicité des trois structures majeures du bassin : l’escarpement de Malte, l’AFS (Alfeo Fault System), et l’IFS (Ionian Fault System) a permis d’étudier leurs activités à l’actuel. Les résultats obtenus permettent d’observer une croûte océanique au fond du bassin. La structure profonde de l’escarpement de Malte est observée comme une zone d’amincissement crustal abrupt, ce qui est caractéristique des marges transformantes. Un profond bassin sédimentaire asymétrique (11 km) est observé au Sud du détroit de Messine. Il s’est probablement ouvert récemment entre les blocs continentaux Péloritain et Calabre. Dans le lobe Ouest du prisme d’accrétion Calabrais, le modèle de vitesse permet d’observer l’indentation du prisme clastique interne dans le prisme évaporitique externe. Des modélisations analogiques utilisant sable et silicone ont permis de démontrer la récente activité de ce lobe. L’interprétation des modèles de vitesse permet de localiser la faille STEP le long de l’AFS sur les deux profils.

The Reykjanes Ridge is a major topographic feature of the North-Atlantic Ocean that extends from Iceland to the Charlie Gibbs Fracture Zone. Located between the Iceland Basin and the Irminger Sea, the Reykjanes Ridge strongly influences the subpolar gyre circulation and is a gate toward the deep convection areas. However, the circulation and distribution across the Reykjanes Ridge has never been directly quantified such that the characterization of the connection between the Iceland Basin and the Irminger Sea is still incomplete. As part of the Reykjanes Ridge Experiment project, we were able to analyze the circulation around, above and across the Reykjanes Ridge. Mainly based on hydrographic sections along and perpendicular to the ridge axis, the aim of this PhD thesis was thus to characterize the 3-D circulation and properties of the flow along and across the Reykjanes Ridge.We started by accurately quantifying geostrophic transports across the sections, which led to improvements in the treatment of S-ADCP data. Across the Reykjanes Ridge, the intensity of the wesward branch of the subpolar gyre was estimated at21.9 + 2.5 Sv in June – July 2015 with intensifications at the Bight Fracture Zone (BFZ) and at 59 – 62°N. At the BFZ, overflow waters are influenced by the bathymetry such as their hydrological properties evolve as they cross the Reykjanes Ridge. Finally, both the bathymetry and the cyclonic horizontal circulation of the Iceland Basin regulate the evoluton of the along-ridge flows by blocking water masses, and thus shaping the water mass distribution over the Reykjanes Ridge. In addition to waters from the crossridge flow, the Irminger Current incorporates waters from the center of the Irminger Sea., La dorsale de Reykjanes est une structure topographique majeure de l’océan Atlantique Nord qui s’étend de l’Islande à la zone de fracture de Charlie Gibbs. Située entre le bassin d’Islande et la mer d’Irminger, la dorsale de Reykjanes influence fortement la circulation du gyre subpolaire et est une porte d’entrée vers les zones de convection profondes. Cependant, la circulation et la répartition des masses d’eau à travers la dorsale de Reykjanes n’ont jamais été directement quantifiées, de sorte que la caractérisation de la connexion entre le bassin d’Islande et la mer d’Irminger est encore incomplète. Dans le cadre du projet « Reykjanes Ridge Experiment », nous avons été capables d’analyser la circulation autour, au-dessus et à travers la dorsale de Reykjanes. Essentiellement à partir de sections hydrographiques perpendiculaires et le long de l’axe de la dorsale, l’objectif de cette thèse a été de quantifier et caractériser la circulation 3-D et les propriétés des courants qui longent et traversent la dorsale de Reykjanes. Nous avons commencé par quantifier précisément le transport géostrophique à travers les sections, ce qui a permis d’améliorer le traitement des données S-ADCP. A travers la dorsale de Reykjanes, l’intensité de la branche du gyre subpolaire qui rejoint la mer d’Irminger a été estimée à 21.9 + 2.5 Sv en Juin – Juillet, avec des intensifications dans la zone de fracture Bight (BFZ) et à 59 – 62°N. Dans la BFZ, les masses d’eau profondes sont influencées par la bathymétrie, de sorte que leurs propriétés hydrologiques se modifient lorsqu’elles traversent la dorsale de Reykjanes. Enfin, la bathymétrie et la circulation horizontale cyclonique du bassin d’Islande contrôlent les courants qui longent la dorsale en bloquant certaines masses d’eau, et donc sont à l’origine de la répartition de ces masses d’eau le long de la dorsale. En plus des masses d’eau du Bassin d’Islande, le Courant d’Irminger comprend également des masses d’eau qui proviennent de la mer d’Irminger.

In subduction zones, the 3D geometry of the plate interface is one of the key parameters that controls margin tectonic deformation, interplate coupling and seismogenic behavior. The North American plate subducts below the Caribbean plate with a convergence rate of 20 mm/y. The seismic activity is heterogeneous and increases locally under the Virgin Islands platform. The northward increasing convergence obliquity is favorable in partitioning which deformations were not really observed. This PhD confirms that the forearc crust is a crust of oceanic affinity thickened by hotspot magmatism and poorly affected by subduction magmatism. Two structures accommodating the partitioning of the deformation were identified. The Bunce Fault is a 850-kmlength sinistral strike-slip fault extending from Hispaniola to the east of Barbuda decoupling the accretionary prism from the Caribbean substratum. The Anegada Passage, whose extension towards the NE is highlighted, entailed deeply the forearc. The structures are reactivated in sinistral strike-slip faults compatible with the partitioning of the deformation after formation in extension due to the collision of the Bahamas Bank with the northern margin. We image for the first time the characteristics of a slow ridge formation (partly complex core and partly oceanic grain) entering in subduction. It affects the morphology of the accretion prism and probably the seismogenic potential of the subduction interface. We have highlighted a shallower slab which is located under the NE Anegada Passage and where earthquakes and partitioning deformations increase locally. Thus, the shallowing slab might results in a local greater interplate coupling favoring seismic activity and tectonic partitioning beneath the Anegada Passage., Dans les zones de subduction, la géométrie du slab est l'un des paramètres qui contrôle les déformations tectoniques de la marge, le couplage et le potentiel sismogénique. La subduction des Antilles résulte du chevauchement de la plaque Caraïbe vers le NE sur les plaques Amériques, à une vitesse de convergence de 2 cm/an. La sismicité est hétérogène et augmente localement sous la plateforme des Iles Vierges. D’une obliquité croissante vers le nord, cette zone est favorable à un partitionnement dont les déformations sont très peu observées. Ces travaux ont permis de confirmer un substratum d’une affinité de croûte océanique épaissie par un panache mantellique et faiblement épaissi par le magmatisme formant les arcs volcaniques Deux structures accommodant le partitionnement de la déformation ont été mis en évidence. La faille de Bunce est une faille décrochante sénestre de 850 km s’étendant d’Hispaniola jusqu’à Barbuda découplant le prisme d’accrétion du substratum. Le Passage d’Anegada, dont nous avons découvert son extension vers le NE, entaille profondément l’avant-arc. Formé par extension due à la collision du Banc des Bahamas sur le nord de la marge caribéenne, ces structures sont réactivées en décrochement sénestre compatible avec du partitionnement. Les caractéristiques d’une dorsale lente (core complexe et grain océanique) entrant en subduction sont imagées pour la première fois. Elles affectent probablement la morphologie du prisme d’accrétion et le potentiel sismogène. Là où les séismes et les déformations de partitionnement (Passage d’Anegada) s'accentuent localement, le slab est moins profond. Ainsi, le couplage interplaque pourrait augmenter localement et favoriser l'activité sismique et le partitionnement tectonique sous le Passage d'Anegada.

The aim of this thesis is to develop a 3D modeling method for canal-tunnels in service, in order to document them accurately. The survey of the structures is carried out dynamically from a boat, with a set of cameras above the water and a sonar for the submerged part. The construction of the 3D model must combine data acquired in two different environments, in the absence of a GPS signal to locate the measurement system. The proposed approach makes full use of the capabilities of photogrammetric computation, both to build the 3D model of the vault and to estimate the trajectory of the boat, which allows georefencing of sonar point profiles. The application of the process to field test data acquired in the Niderviller tunnel allowed a first 3D model to be obtained. The analysis of the method involved an innovative static sonar measurement technology, requiring the development of appropriate treatments. It enabled to assess the capacity of the sonar for canal surveying, to evaluate the trajectories estimated using photogrammetry and to compare quantitatively the obtained model with a previously constructed reference mode; L'objectif de la thèse est de développer une méthode de modélisation 3D des tunnels canaux en service, afin de les documenter de manière précise. Le levé des structures est effectué en dynamique depuis un bateau, avec un ensemble de caméras au-dessus de l'eau et un sonar pour la partie immergée. La construction du modèle 3D doit combiner des données acquises dans deux milieux différents, en l'absence de signal GPS pour la localisation du système de mesure. L'approche proposée exploite pleinement les capacités du calcul photogrammétrique, à la fois pour construire le modèle 3D de la voûte et pour estimer la trajectoire du bateau, laquelle permet de géoréférencer les profils de points sonar. L'application du procédé en vraie grandeur dans le tunnel de Niderviller a permis d'obtenir un premier modèle 3D. L'analyse de la méthode a mis en jeu une technologie innovante de mesure sonar statique, nécessitant le développement de traitements appropriés. Elle a permis de jauger les capacités du sonar à numériser les canaux, d'évaluer les trajectoires estimées par photogrammétrie et de comparer quantitativement le modèle obtenu à un modèle de référence préalablement construit.

The aim of this thesis is to develop a 3D modeling method for canal-tunnels in service, in order to document them accurately. The survey of the structures is carried out dynamically from a boat, with a set of cameras above the water and a sonar for the submerged part. The construction of the 3D model must combine data acquired in two different environments, in the absence of a GPS signal to locate the measurement system. The proposed approach makes full use of the capabilities of photogrammetric computation, both to build the 3D model of the vault and to estimate the trajectory of the boat, which allows georefencing of sonar point profiles. The application of the process to field test data acquired in the Niderviller tunnel allowed a first 3D model to be obtained. The analysis of the method involved an innovative static sonar measurement technology, requiring the development of appropriate treatments. It enabled to assess the capacity of the sonar for canal surveying, to evaluate the trajectories estimated using photogrammetry and to compare quantitatively the obtained model with a previously constructed reference mode; L'objectif de la thèse est de développer une méthode de modélisation 3D des tunnels canaux en service, afin de les documenter de manière précise. Le levé des structures est effectué en dynamique depuis un bateau, avec un ensemble de caméras au-dessus de l'eau et un sonar pour la partie immergée. La construction du modèle 3D doit combiner des données acquises dans deux milieux différents, en l'absence de signal GPS pour la localisation du système de mesure. L'approche proposée exploite pleinement les capacités du calcul photogrammétrique, à la fois pour construire le modèle 3D de la voûte et pour estimer la trajectoire du bateau, laquelle permet de géoréférencer les profils de points sonar. L'application du procédé en vraie grandeur dans le tunnel de Niderviller a permis d'obtenir un premier modèle 3D. L'analyse de la méthode a mis en jeu une technologie innovante de mesure sonar statique, nécessitant le développement de traitements appropriés. Elle a permis de jauger les capacités du sonar à numériser les canaux, d'évaluer les trajectoires estimées par photogrammétrie et de comparer quantitativement le modèle obtenu à un modèle de référence préalablement construit.

Airborne hyperspectral imaging is a potential candidate for mapping and monitoring coral reefs at large scale and with high spatial resolution. In this thesis, we first present the processing steps to be applied to hyperspectral signals for extracting information about seabed types, bathymetry and water optical properties, and we discuss their efficiency with respect to two main confounding factors: (i) low signal to noise ratio of the measured signals, and (ii) large number and variability of physical interactions occurring between the entrance of sunlight into the atmosphere and its measurement by the hyperspectral sensor. Considering these limitations, we examine the performance of an already existing water column processing method: semi-analytical model inversion by optimization. We first evaluate the robustness of seabed type and bathymetry estimation for six different inversion setups. The results on hyperspectral images acquired over Réunion Island reefs in 2009 show that the choice of the inversion setup plays an important role on the quality of the estimations and that the most widely used inversion setup does not always produce the best results. We then evaluate the importance of the accuracy of the parameterization of the direct semi-analytical model. This is done through a sensitivity analysis performed on both simulated and real hyperspectral data acquired in Réunion Island in 2015. The analysis is performed for each inversion setup previously studied. This study shows that in coral reef context the accuracy of the parameterization of the direct model is less important than the choice of the inversion setup. We also demonstrate that it is not possible to identify the most influent parameters of the direct model because it depends on the relative concentration of each optically active constituent., L’imagerie hyperspectrale aéroportée constitue un candidat potentiel pour la cartographie et le suivi des récifs coralliens à large échelle et à forte résolution spatiale. Dans cette thèse, nous présentons tout d’abord les traitements à appliquer au signal hyperspectral afin d’en extraire des informations sur la nature du fond marin, la bathymétrie et les propriétés optiques de l’eau, et nous les mettons en perspectives devant deux principaux verrous : (i) le faible rapport signal sur bruit du signal mesuré, (ii) le nombre et la variabilité des interactions onde-matière ayant lieu entre l’entrée des rayons lumineux dans l’atmosphère et leur mesure par le capteur hyperspectral. En considérant ces limitations, nous examinons les performances d’une des méthodes existantes de traitement de la colonne d’eau : l’inversion de modèle semi-analytique par optimisation. Nous évaluons d’abord la robustesse des estimations des types de fond et de la bathymétrie pour six paramétrisations du schéma d’inversion. Les résultats sur des images hyperspectrales acquises à l’île de La Réunion en 2009 montrent que la paramétrisation de l’inversion joue un rôle crucial sur la qualité des estimations et que la paramétrisation la plus communément utilisée ne présente pas toujours les meilleures performances. Nous évaluons par la suite l’importance de la précision de la paramétrisation du modèle semi-analytique direct à travers une analyse de sensibilité réalisée sur des données hyperspectrales synthétiques puis sur des données réelles que nous avons acquises en 2015 à La Réunion. L’analyse est en outre effectuée pour toutes les paramétrisations de l’inversion précédemment étudiées. Cette étude montre qu’en milieu récifal l’importance de la précision de la paramétrisation du modèle direct est faible devant le choix de la paramétrisation de l’inversion. Nous montrons en outre qu’il n’est pas possible d’identifier le(s) paramètre(s) du modèle direct le(s) plus influent(s) car cela dépend des concentrations relatives de chacun des éléments optiquement actifs de l’eau.

International audience; Les lidars appliqués aux eaux côtières, aux eaux continentales et enocéanographie sont dans leur majorité des lidar aéroportés profileurs, équipésde lasers pulsés émettant dans le vert à 532 nm, et équipés soit de récepteurs designaux élastiques dédiés pour la plupart à la bathymétrie, ou inélastiques(Raman et fluorescence) pour mesurer des propriétés de la colonne d'eau. Laprofondeur optique de ces systèmes lidar dédiés aux milieux aquatiques est 3 à4 fois supérieure aux capteurs optiques passifs. Elle permet de caractériser lespropriétés optiques de la colonne à différentes profondeurs et de mesurer labathymétrie avec une précision décimétrique sur des zones étendues, peunavigables et donc peu accessibles aux autres moyens de mesure.

Les opérations n° OA 2955 et OA 3002 s’inscrivent dans le cadre d’un projet de recherche intitulé GEOFISH (Étude géo-archéologique des pêcheries du Finistère) financé par l’Institut Universitaire Européen de la Mer. L’objectif de cette recherche est de mieux documenter les vestiges archéologiques submergés du Finistère en s’appuyant notamment sur le jeu de données Litto3D acquis récemment le long des côtes du département et en testant d’autres méthodes d’investigation (relevés bathymétriques au sondeur multifaisceaux, photogrammétrie, pétrographie). Une partie des données du Litto3D ont été analysées afin de produire une base de données actualisée sur les barrages de pêcherie du Finistère. A ce jour, une superficie de 830 km² a été prospectée dans nord le nord du département. Différentes méthodes de visualisation des vestiges archéologiques ont été testées à partir de Modèles Numériques de Terrain. Ce travail a permis la détection de 135 structures inédites qui semblent correspondre à des structures archéologiques de type pêcherie. La base de données est actuellement en cours de construction.Parallèlement, deux secteurs géographiques ont été étudiés en détail en testant, sur l’un et l’autre, deux méthodes différentes de relevés alti-bathymétriques. Le premier secteur correspond au chenal qui sépare l’île de Batz du continent. Cette zone a fait l’objet d’un relevé bathymétrique au sondeur multifaisceaux au printemps 2016, suivi d’une campagne de plongées sous-marines à l’automne. Plusieurs structures archéologiques sous-marines ont été découvertes. Grâce aux relevés bathymétriques, leur plan d’ensemble et leurs caractéristiques morphologiques ont été documentés. Les observations sous-marines ont confirmé la présence de pierres alignées, plantées de champs ou disposées en tuilage. Le second secteur investigué se situe en baie de Goulven. Deux missions de terrain ont été effectuées sur un barrage repéré grâce aux données Litto3D. Ces missions devaient nous permettre d’acquérir des images aériennes par cerf-volant afin de proposer une reconstitution en 3D de la structure par photogrammétrie. Toutefois, ce travail n’a pu être mené à bien en raison de mauvaises conditions météorologiques. Notons qu’un troisième secteur géographique situé dans l’archipel des Glénan devait également être étudié. Faute de temps, les missions de terrain ont dû être reportées. Le présent rapport fait donc état d’un travail en cours qui devrait être finalisé d’ici un à deux ans. Pour l’année 2017, il est envisagé d’achever les acquisitions de données et les observations sur le terrain, avant de replacer l’ensemble de ces résultats dans leur contexte archéologique.

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]GEUSI; International audience; Estimating river discharge from in situ and/or remote sensing data is a key issue for evaluation of water balance at local and global scales and for water management. Variational data assimilation (DA) is a powerful approach used in operational weather and ocean forecasting, which can also be used in this context. A distinctive feature of the river discharge estimation problem is the likely presence of significant uncertainty in principal parameters of a hydraulic model, such as bathymetry and friction, which have to be included into the control vector alongside the discharge. However, the conventional variational DA method being used for solving such extended problems often fails. This happens because the control vector iterates (i.e., approximations arising in the course of minimization) result into hydraulic states not supported by the model. In this paper, we suggest a novel version of the variational DA method specially designed for solving estimation-under-uncertainty problems, which is based on the ideas of iterative regularization. The method is implemented with SIC2, which is a full Saint-Venant based 1D-network model. The SIC2 software is widely used by research, consultant and industrial communities for modeling river, irrigation canal, and drainage network behavior. The adjoint model required for variational DA is obtained by means of automatic differentiation. This is likely to be the first stable consistent adjoint of the 1D-network model of a commercial status in existence. The DA problems considered in this paper are offtake/tributary estimation under uncertainty in the cross-device parameters and inflow discharge estimation under uncertainty in the bathymetry defining parameters and the friction coefficient. Numerical tests have been designed to understand identifiability of discharge given uncertainty in bathymetry and friction. The developed methodology, and software seems useful in the context of the future Surface Water and Ocean Topography satellite mission.

International audience; L'approche croisée de la sédimentologie et de l'archéologie, nous a permis depuis plusieurs années de nous intéresser aux vestiges archéologiques comme marqueurs potentiels du niveau marin. Ainsi, les prolongements des alignements de stèles érigées par l'Homme il y a 6 700 ans (Néolithique) sur la côte Est de la baie de Quiberon et dans le golfe du Morbihan, ont ete reconnus en mer gr^ace a une bathymétrie ne et une imagerie acoustique haute résolution depuis 2007 (Baltzer et al., 2007; Cassen et al., 2008). Une cartographie de ces mégalithes subtidaux a ainsi été établie et les mesures bathymétriques fournissent une cote de -5 m NGF pour leur limite d'extension vers le large, qui coïncide avec une position "maximum" de la position du paléo-rivage néolithique (Cassen et al., 2011). Les positions de différentes pêcheries ont également ete répertoriées lors des missions Mégaquib1 (2009) et Mégaquib2 (2010). Les enregistrements sédimentaires analysés sur une carotte longue, calibrant la couverture sismique, ont permis de reconstituer les différentes phases de comblement de la baie de Quiberon au cours de la transgression holocène et de les relier a la position des mégalithes subtidaux (Baltzer et al., 2015). An d'étendre ces travaux réalisés dans la Baie de Quiberon, baie protégée, de nouvelles études ont été menées (depuis 2011) sur les vestiges archéologiques de l'ïle d'Yeu. Cette île, particulièrement riche d'un point de vue archéologique, constitue un milieu ouvert, non protégé, particulièrement sensible aux variations du niveau marin (il ne peut y avoir d'eet de seuil comme dans la Baie de Quiberon). Ainsi le recensement des différentes pêcheries sur la côte nord-est, via des données sonar et des photos aériennes nous a permis de mettre en évidence 5 niveaux d'implantation différent de ces pêcheries par rapport au 0 NGF. Ces observations viennent d'être complétées par l'acquisition d'un prol du Lidar bathymétrique (Septembre 2015) qui nous permet de "voir" de nouvelles pêcheries sur le platier rocheux, et qui devrait pouvoir nous fournir, après traitement, un calage relatif de ces profondeurs.

International audience; Introduction The advances in echo sounder (MultiBeam EchoSounder) and positioning (GPS) technologies of the past two decades enabled us to survey larger areas, faster and more accurately. The collected data show how diverse underwater sand dunes are in terms of shape, spatial organization, dimensions, dynamics, etc. To deal with this large amount of bathymetric data, manual processing appears outdated. By consequent, tools allowing to quantitatively describe their morphology and dynamics have been developed [1,2,3]. It mainly enables to objectively characterize the sand dunes and banks. Unlike the existing tools, we aim at describing each dune independently with a set of morphometric parameters. With this goal of dune characterization, the first step consists in detecting the dunes in the bathymetry. As a preliminary approach, we propose a detection technique inspired from geomorphometry.

The bay of Brest is a tide-dominated, semi-enclosed coastal basin, which is connected with two rivers (Aulne and Elorn). Its jagged shoreline and seabed morphology constitute an ideal setting to understand sedimentary transfer at the land-sea interface. In this aim, this study is divided in two different time scale. The first (a) focuses on the present-day sedimentary bedload dynamic and the second (b) on the reconstruction of the Holocene infilling, during the last marine transgression. (a) A analyse combining a sedimentology approach and numerical has highlighted the major control of the tidal currents. Swells and rivers have a minor impact, because the inherited morphology accentuates and promotes tidal currents. There are responsible of a shelly sandy exchange between the oceanic domain (Iroise Sea) and confined (bay of Brest). At present, the bay of Brest suffers from an imbalance of shelly sand. Fine sediments are eroded and redistributed in the shallow parts of the bay. In ideal conditions (strong tidal current) they can be exported.(b) From the stratigraphic and chronostratigraphic analyses, the successive landward retreat of estuarine processes, during the last marine transgression, has been observed. The sea level acts as the major factor control of the sedimentary geometry deposits. However, the morphological particularity of the bay of Brest influenced their preservation and it is possible to determinate the longitudinal and transversal asymmetry. After the sea level stabilisation (3 000 BP), the Holocene climatic variations and anthropic activities have disturbed the suspension dynamic.The bay of Brest had a different impact on the sedimentary transfer during the last marine transgression. At present, it acts as a « sediment trap » for the fine particles and has not enough sandy sediment. This configuration tends to an erosion of the system., La rade de Brest constitue un cadre idéal pour étudier et restituer les transferts sédimentaires terre-mer dans un contexte de bassin côtier semi-fermé macrotidal. Dans cette perspective, deux axes majeurs, d’échelle temporelle différente, ont été développés avec pour objectifs (a) de caractériser le modèle sédimentaire et sa dynamique par charriage à l’actuelle, (b) de déterminer la mise en place des dépôts sédimentaires au cours de la dernière transgression marine.(a) L’analyse combinant une approche sédimentaire et analogique a permis de montrer le contrôle majeur des courants de marée sur la dynamique sédimentaire actuelle. La morphologie du littoral et des fonds marins renforcent l’intensité des courants tidaux qui facilite les échanges en sables coquilliers entre la rade interne et la mer d’Iroise. Le système est néanmoins en érosion et enregistre un déséquilibre en apports sédimentaires. Les sédiments fins sont remobilisés par les courants de flot et les actions anthropiques colmatant les secteurs peu profonds.(b) L’étude litho- et chronostratigraphique de la séquence sédimentaire, a mis en évidence le recul successif des processus estuariens lors de la dernière remontée du niveau marin (holocène). La morphologie héritée du substratum, combinée à la transgression marine, a fortement influencé l’architecture des dépôts, leur préservation et leurs variations lithologiques latérales et longitudinales. Après la stabilisation du niveau marin (3 000 BP), les variations climatiques (optimum climatique médiéval, et petit âge glaciaire) et les activités anthropiques impactent d’avantage la dynamique des particules en suspension.La rade a donc eu un impact différent sur le transfert des sédiments au cours de la remontée du niveau marin. Actuellement, elle acte comme un « piège à sédiment fin » et enregistre dans le même temps un déficit de stock sédimentaire grossier potentiellement remobilisable. Cette configuration favorise une érosion des parties les plus profondes du système.

In this thesis, we consider the problem of tracking the direction of arrival (DOA) of multiple targets with phased arrays. Different methods are proposed and applied to bathymetry reconstruction in port and canal areas. Bathymetry represents an underwater depth map, that is, a 3D image of the underwater relief, which is obtained by processing sonar phased array data. Port and canal areas pose new challenges, such as multi-path propagation and reverberation, which for classical array processing methods lead to numerous ¿spurious¿ DOA estimates (i.e. false detections). The proposed methods are detailed in the three parts of this thesis and gradually incorporate different characteristics of the sonar array signal. The first approach considers a known number of already initialized target trajectories and considers filtering (i.e. the elimination of false detections) as a post processing step. A complete processor is proposed next, that considers an unknown and fluctuant number of targets. The proposed filter is capable of estimating adaptively the number of targets and also their positions, i.e. state vectors. In the third part of this thesis, an improved estimator for the number of targets is considered and the sonar signal model is extended to include angularly distributed targets and impulsive non-Gaussian signals. We show that the multi-target tracking filters proposed in this work solve the problem of bathymetry reconstruction in presence of interfering echoes generated by multi-path and reverberation. The proposed filters are tested on real sonar data acquired in the Everglades Port in Florida, USA., Dans ces travaux de doctorat, nous détaillons le problème de la poursuite de la direction d'arrivé (DOA) de cibles multiples avec un réseau d'antennes déphasées sous diverses hypothèses. Les méthodes développées dans ce doctorat sont appliquées au problème de la reconstruction bathymétrique (c'est-à-dire du fond-marin) pour des environnements portuaires. L'environnent portuaire est un environnent " encombré " et la reconstruction bathymétrique de cet environnement pose certaines problématiques, comme les trajets multiples ou la réverbération volumique et surfacique. Les méthodes classiques de traitement d'antennes sont mises en défaut par ces phénomènes induits par cet environnement particulier. Les différentes méthodes, détaillées dans les trois parties de cette thèse, incorporent graduellement des spécificités du signal sonar dans cet environnement. La première approche considère un nombre connu des cibles avec trajectoires déjà initialisées, et traite le problème de filtrage (autrement l'élimination des échos parasites) grâce à un post traitement. Un traitement complet, à partir du signal d'antenne, est proposé ensuite et considère un nombre inconnu et fluctuant de cibles. Le filtre proposé est capable d'estimer le nombre de cibles présentes ainsi que leur positionnement directement à partir du signal d'antenne (sans formation de voies). Dans une troisième partie, une amélioration de l'estimation du nombre des cibles est proposée pour ce filtrage. L'étalement angulaire des cibles sonar (le fond) et la nature impulsionnelle des signaux sonar sont pris en compte dans cette dernière approche. Nous démontrons que l'approche de poursuite multi-échos développée dans ce travail, répond au besoin de reconstruction bathymétrique en présence des interférences observées en milieu portuaire. Les solutions proposées sont testées sur des données sonar bathymétrique acquises dans le port des Everglades en Floride.

International audience; The autonomous underwater vehicle (AUV) DAURADEplatform can acquire bathymetry with two acoustic sensors:a multibeam echo sounder (MBES) and an interferometricsidescan sonar (ISSS). The two sensors (MBES and ISSS) aresynchronized and they can simultaneously operate and acquirethe bathymetry with different resolutions, geometries and errormodels. This complementarily allows us to improve the accuracyand the coverage of the collected bathymetric data by fusing bothof them. We applied the fusion process on actual data from thetwo bathymetric sensors of DAURADE (Reson 7125 MBES andKlein 5000 Interferometric); the obtained results are presentedand discussed.

Le rôle des conditions géographiques et surtout géomorphologiques sur l'organisation spatiale des réseaux de défense de la Première Guerre mondiale est analysé à partir du secteur de Reims, sur le front ouest. L'étude est réalisée sous SIG à partir de documents cartographiques datant de la Première Guerre croisés aux banques de données actuelles (MNT, géologie, hydrographie). Les réseaux de tranchées présentent une organisation ternaire emboitée en rideaux de défense et sont structurés en lignes et boyaux dont la logique répond non seulement à des critères topographiques multiscalaires (rôle des fronts de cuesta, des contre-pentes, des talus des voies de communication), militaires (crêtes de tir, portées de l'artillerie) et stratégiques. Cette approche témoignant de l'importance de la connaissance et de l'exploitation du terrain dans la guerre de position permet aussi de mesurer l'impact environnemental de la Grande Guerre (remuement des terres, pollutions des sols). The control of geographical and geomorphological conditions on the spatial organization of the First World War defenses of networks is analyzed from the Reims area, on the western front. It is performed in GIS, from battle maps crossword Shooting canvas groups to available databases (DEM, geology, hydrography). The trench systems exhibit a triple nested organization in defense of curtains and structured lines and hoses whose logic not only meets geomorphological criteria multiscale (role of cuesta fronts, the reverse slopes, embankments communication channels) but also military (shooting crests worn artillery). This approach reflecting the importance of knowledge and the exploitation of ground in the war of position also measure the environmental impact of the Great War (disturbance of land, soil pollution, underground cavities hazards).

Le nord-est du Mont-Liban est une région méditerranéenne montagnarde qui souffre d'érosion hydrique. En l'absence de données exploitables sur l'intensité des précipitations, une carte de l'aléa a été construite en s'appuyant sur les classes d'érosivité des sols, de lithologie, de pente et de couvert végétal. Le croisement de ces données dans un SIG a permis de définir que 36 % du périmètre d'étude subit une forte érosion, essentiellement dans les secteurs ayant un couvert végétal peu dense. La validation sur le terrain et par télédétection montre une fiabilité des résultats de l'ordre de 80 %, en se fondant sur le déchaussement des racines et la profondeur des rigoles. The north-east of Mount Lebanon is a mountainous Mediterranean region which suffers from water erosion. Due to the lack of data related to precipitation's intensity, an erosion risk map was generated based on the classes of soil erosivity, lithology, slope and vegetal cover. The overlay of these parameters using GIS identifies that 36 % of the study area suffers from high erosion, essentially in areas with sparse vegetal cover. The validation of the GIS model through remote sensing and field investigations shows a reliability of the results of about 80 %, based on the receding roots and the depth of the rills.

International audience; The estimate of pond volume at regional and national scale would allow a better management of emptying rhythms and fight against eutrophication. Nine bathymetrical maps were surveyed in Limousin region, letting a mathematical regression which relates area and volume. It comes into operation with our new database listing all the 15,000 Limousin ponds. The result is an estimate of the regional pond water volume of about 100 millions cubic metres. If extrapolated to the manmade and fish ponds all over France, the water volume would be about 1.6 billion cubic metres. With measurement of the factors of the water balance in three ponds, we estimate the average of the mean residence times in Limousin ponds to about thirty hours.; L'estimation du volume d'eau des étangs à l'échelle régionale et nationale autoriserait une meilleure gestion des vidanges et une lutte plus efficace contre l'eutrophisation. Neuf cartes bathymétriques d'étang ont été levées en Limousin, permettant de construire une régression mathématique entre superficie et volume. Appliquée à une base de données inédite recensant tous les étangs limousins, elle estime le volume d'eau régional des étangs à environ 100 millions de mètres cubes. Extrapolé aux étangs artificiels français, le volume d'eau national serait de 1,6 milliard de mètres cubes. Par la mesure des postes du bilan d'eau sur trois étangs et leur extrapolation, la moyenne des temps de renouvellement moyens des eaux des étangs limousins est évaluée à une trentaine d'heures.

Sediment transfer from the continental shelf to the deep basin is of great interest as it partially controls the morphological and architectural evolution of continental margins. Transfer of particles on the continental slope associates with processes of erosion and deposition that control the construction of typical features such as submarine canyons. Because they strongly erode the continental slope, canyons contribute significantly to its morphological evolution through time. However, a number of studies have evidenced submarine canyons that do not connect with sub‐aerial channelized systems, questioning their processes of formation and evolution. This study aims to better understand the processes of formation and evolution of six submarine canyons identified on the western margin of the Ligurian Basin and ten canyons systems on the Calabro-Ionian margin. From morphometric and structural analyses based respectively on bathymetric, seismic‐reflexion (24‐channel profiles) data, Chirp and SAR profiles we constrained the main morphometric characteristics (length, width, depth, slope gradient, sinuosity index), morphologic (architectural elements and configuration) of canyons, their downward evolution and we analyzed their internal structure in order to better understand their origin, construction mechanisms and evolution in relation with the regional geological context and their potentials subaerial systems., Les marges continentales, passives ou actives, sont la principale voie de transfert sédimentaire entre le plateau continental et le bassin océanique profond et les plaines abyssales. Les pentes continentales sont le siège de processus d’érosion/dépôt sous le contrôle de transfert de flux particulaires continentaux chenalisés par des structures érosives, telles que les canyons sous‐marins, puis redistribues à l’ensemble de la marge. Les canyons érodent fortement les pentes continentales et contribuent à l’évolution de leur morphologie au cours du temps. On retrouve cependant des canyons sous‐marins qui ne sont pas en relation avec la présence d’un réseau fluviatile. De ce fait, la formation et l’évolution des canyons sous‐marins sont encore peu comprises. Ce travail de thèse s’intéresse aux processus de formation et d’évolution de six canyons sous-marins sur la Marge Ouest du Bassin Ligure et à dix systèmes de canyons sur la Marge Calabro-Ionienne. Le but de cette étude est de contraindre les principales caractéristiques morphométriques (longueur, largeur, profondeur, inclinaison, sinuosité), morphologique (éléments architecturaux, configuration) des canyons, de caractériser leur évolution amont‐aval et d’analyser leur structure interne, afin de mieux comprendre l’origine des canyons sous‐marins, leurs mécanismes de construction et leur évolution au cours du temps en relation avec le contexte géologique régional et leurs potentiels bassins versants subaérien. Pour cela, une approche basée sur une analyse morpho-bathymétrique et géophysiques a été mise en œuvre à partir de relevés bathymétriques complets des marges, de profils de sismiques, de Chirp et de SAR.

International audience; Features on the seabed can be mapped from remote sensing multi/hyperspectral imagery, provided that their effects on the measured reflectance spectrum can be made independent of those produced by the atmosphere and water column. The non-linear effect of water column light attenuation can then be corrected to obtain the absolute reflectance of the seabed. Light attenuation by the water column and bathymetry are both determined from the satellite image. The water column attenuation is then removed in order to apply an automated supervised classification, whatever the depth is. We have compared the results obtained with and without the correction of water column attenuation, for two different statistical measures: Euclidean (ED) and spectral angle mapper (SAM) distances. We have applied this methodology to MERIS images acquired on the lagoon of New Caledonia. The best overall accuracy (79%), as compared to in situ data, is obtained with the corrected image and the SAM distance.

International audience; An analysis of the long term morphological evolution of the Génissiat reservoir (France) is provided. First, a methodology for bathymetric data processing and reservoir sediment volume budget calculation is described. An estimation of global uncertainties in volume calculation is proposed. The reservoir bathymetric budget for several dam flushing events and interflush periods is presented, showing the global decrease of deposited sediment volume with time. The spatial dynamics of the reservoir subreaches is highlighted and typical patterns in flush and interflush periods are identified.

Historiquement dédiée à la sécurité de la navigation, la bathymétrie s'intègre désormais dans de nombreuses applications en géosciences marines, grâce aux avancées technologiques récentes des systèmes GNSS et des sondeurs multifaisceaux. Il devenait donc nécessaire de proposer un ouvrage décrivant de manière détaillée l'ensemble des étapes permettant d'obtenir la description bathymétrique d'une zone géographique. La mise en oeuvre, le traitement, l'analyse et l'exploitation des données bathymétriques issues des sondeurs multifaisceaux sont successivement traités. La cohérence de l'ensemble est assurée non seulement par l'introduction progressive des différentes notions, mais également par l'exposé du contexte historique. Bien que focalisé sur le système le plus couramment utilisé de nos jours, cet ouvrage replace l'acquisition et le traitement des données bathymétriques dans un cadre plus général en rappelant la généricité du traitement des données spatiales, ainsi que sa complémentarité vis-à-vis de l'exploitation des capteurs actuels. La compréhension et l'assimilation des notions les plus importantes sont facilitées par de nombreuses illustrations ainsi que des exemples obtenus depuis des simulations ou, ce qui constitue la majeure partie des cas, des données réelles. L'exposé est complété par des exercices corrigés.

An estimation of bathymetry in the optically complex lagoon of New Caledonia was performed from multispectral satellite images. Bathymetric estimation was obtained with Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) images acquired at different dates. The method is based on the rotation of a pair of spectral bands (red and green bands). One of the resulting images is only depth-dependent when the other is reflectance-dependent. A comparison was made with a compilation of bathymetric data from Institut de Recherche pour le Developpement (IRD) Noumea measurements. This study shows the influence of the variation of water composition, and then of the diffuse attenuation, on bathymetric results. The variation of chlorophyll concentration, correlated with variation of diffuse attenuation, explains the error of the estimation map. The results show that this method remains valid under a low (

Mission de consultance de M. Mietton, professeur, à Ambatondrazaka (Madagascar) du 15 au 22 juin 2005, avec la collaboration de F. Bonnier, J. Erismann, E. Grisorio.

Multibeam echosounders (MBES) are complex sonar systems giving accurate bathymetric measurements over a wide angular sector by forming several hundreds of steered beams. This work deals with the topics of measurement qualification and the study of the possibility to take several soundings into account inside each formed beam. The definition of the quality is based on the classical estimation methods used in MBES to determine the water depth and on their variance derivation. This requires a good knowledge of the statistical properties of the acoustic signals according to the measurement conditions and the sounder settings, in order to derive the theoretical variance of the time of arrival inside each beam. Those developments define a quality estimator for each computed sounding in each beam, depending only on the acoustical signal properties. They were conducted specifically for the measurement of the time of arrival from the envelope of the amplitude signal, taking into account the impact of additive noise and the pulse length. The validation of the theoretical formulas on real data shows the relevance of the results. The study of the implementation of multidetection algorithms begins by underlining the loss of information caused by the selection of only one sounding per beam, and by observing the intrinsic measurement limitations caused by MBES antennas typical configuration. Several processing methods designed to implement a multidetection algorithm are then defined. These processes are based on the characterization of the nature of underwater target (isolated, one-dimensional, extended) and of their spectral properties. For those, a criterion relying on the "effective bandwidth" of the received signal makes it possible to distinguish real targets from noise. This finally resulted into the implementation of a multidetection algorithm which was be tested on several datasets acquired in complex underwater environments. The results obtained on real data show the interest residing in taking into account several soundings per beam. The results of this work contribute to the hydrographic performance improvement of MBES, giving a quality estimation of the acoustical measurement in real-time for each sounding and a better description of complex underwater targets., Les sondeurs multifaisceaux (SMF) bathymétriques sont des systèmes sonars permettant une mesure bathymétrique précise sur un large secteur angulaire par la formation de plusieurs centaines de faisceaux très fins dépointés de la verticale. Les thématiques abordées dans ces travaux de thèse sont le développement de méthodes de qualification des sondes fournies par ces sondeurs, et l'étude de l'implémentation d'algorithmes permettant la détection de plusieurs cibles à l'intérieur de chaque faisceau formé. La définition de la qualité associée à chaque sonde se base sur les méthodes d'estimation de la hauteur d'eau utilisées dans les SMF et sur le calcul de leurs variances. Ceci nécessite une connaissance approfondie de la statistique des signaux acoustiques en fonction des conditions de mesure et du paramétrage du sondeur, afin d'obtenir les formules théoriques décrivant la variance du temps d'arrivée de l'onde dans chaque faisceau. Les calculs aboutissent à la définition d'une qualité pour chaque sonde dépendant uniquement des caractéristiques du signal acoustique dans le faisceau considéré. Ils ont été menés en particulier pour la mesure du temps d'arrivée à partir de l'enveloppe du signal d'amplitude de l'écho, en prenant en compte l'influence du rapport signal à bruit et de la durée du signal émis. La validation des formules théoriques obtenues sur données réelles confirme la pertinence de l'approche retenue. L'étude de l'implémentation d'algorithme de détection multiple commence par une mise en évidence de la perte d'information liée à la détection d'une seule cible par faisceau et par la visualisation des limitations intrinsèques liées à la configuration actuelle des antennes de SMF. Par la suite, une série de traitements adaptés à la définition d'un algorithme de détection multiple est proposée. Ces traitements sont notamment basés sur une différenciation du type de cibles sous-marines (cibles linéiques, surfaciques, ponctuelles) et par leur caractérisation spectrale : pour cette dernière, un critère reposant sur la longueur de "bande effective" du signal reçu permet de séparer efficacement les cibles réelles du bruit. Ceci a permis d'implémenter un algorithme de multi-détection, qui a été testé sur différents jeux de données acquises dans des environnements complexes. Les résultats obtenus sur données réelles mettent en évidence l'intérêt de la prise en compte de plusieurs cibles temporellement disjointes dans chaque faisceau. Les résultats de ces travaux contribuent à l'amélioration des performances hydrographiques des SMF bathymétriques en permettant à la fois une qualification en temps réel de la mesure acoustique ainsi qu'une meilleure description des cibles sous-marines complexes.

This thesis presents an experimental investigation on water waves and concentrates on two current challenges. The first, to validate the time-reversal focusing of surface waves, and the second, to characterize the wave turbulence by joint space-time energy spectra analysis. The common requirement for each study was the measurement of free-surface deformation. Quantitative data was gathered by Fourier Transform Profilometry. Resonance-type wave damping is shown to be present while using this method with water colored by standard paint. A proper investigation of the wave phenomena is enabled by a crucial improvement to this technique which overcomes the damping effect. This work provides the first experimental evidence of time-reversal focusing of surface waves. One time-reversal channel was sufficient to reconstruct the wave at the point source in a reverberating cavity. It is also demonstrated that the quality of the refocusing increases linearly with the number of re-emitting channels. This thesis also concerns wave turbulence experiments performed for two forcing frequency ranges with varying wave intensity. Depending on the forcing bandwidth two different regimes were observed. The energy cascade slope was found to be both forcing dependent, as classically observed in laboratory experiments, or forcing independent. In the latter case, the results are in agreement with the theory. The remainder of the thesis focuses on bathymetry. The feasibility of underwater depth reconstruction, by fitting an appropriate Bessel function to the experimental data, is demonstrated using a "circle method".; Cette thèse porte sur l'étude expérimentale des ondes à la surface de l'eau et se concentre sur deux sujets : valider la focalisation des ondes de surface par retournement temporel et caractériser la turbulence d'onde par analyse des spectres spatio-temporels. La problématique commune était la mesure de la déformation de la surface libre. Avec la technique de Profilométrie par Transformée de Fourier utilisée jusqu'à present, la coloration de l'eau par de la peinture usuelle a pour conséquence une atténuation des ondes par résonance d'ondes de films de surface. Une amélioration importante de la méthode permet une analyse fiable des phénomènes d'ondes en surmontant l'effet d'amortissement. Ce travail apporte ensuite la première preuve expérimentale de focalisation par retournement temporel des ondes de surface. Un unique canal de retournement temporel a suffi pour reconstruire l'onde à sa source initiale dans une cavité. Il a été démontré que la qualité de la focalisation augmente linéairement avec le nombre de canaux de réémission. Une autre partie de cette thèse concerne des expériences de turbulence d'onde effectuées pour deux bandes de fréquence de forçage avec différentes intensités d'onde. Selon la bande de forçage, deux régimes différents ont été observés. La pente de cascade d'énergie s'est révélée être dépendante du forçage, comme observé précédemment, ou indépendante. Dans ce dernier cas, les résultats sont en accord avec la théorie. La thèse traite également de la bathymétrie. En utilisant la "méthode du cercle" cette étude a permis de déterminer la profondeur d'eau par ajustement de la fonction de Bessel appropriée aux données expérimentales.

This thesis presents an experimental investigation on water waves and concentrates on two current challenges. The first, to validate the time-reversal focusing of surface waves, and the second, to characterize the wave turbulence by joint space-time energy spectra analysis. The common requirement for each study was the measurement of free-surface deformation. Quantitative data was gathered by Fourier Transform Profilometry. Resonance-type wave damping is shown to be present while using this method with water colored by standard paint. A proper investigation of the wave phenomena is enabled by a crucial improvement to this technique which overcomes the damping effect. This work provides the first experimental evidence of time-reversal focusing of surface waves. One time-reversal channel was sufficient to reconstruct the wave at the point source in a reverberating cavity. It is also demonstrated that the quality of the refocusing increases linearly with the number of re-emitting channels. This thesis also concerns wave turbulence experiments performed for two forcing frequency ranges with varying wave intensity. Depending on the forcing bandwidth two different regimes were observed. The energy cascade slope was found to be both forcing dependent, as classically observed in laboratory experiments, or forcing independent. In the latter case, the results are in agreement with the theory. The remainder of the thesis focuses on bathymetry. The feasibility of underwater depth reconstruction, by fitting an appropriate Bessel function to the experimental data, is demonstrated using a "circle method".; Cette thèse porte sur l'étude expérimentale des ondes à la surface de l'eau et se concentre sur deux sujets : valider la focalisation des ondes de surface par retournement temporel et caractériser la turbulence d'onde par analyse des spectres spatio-temporels. La problématique commune était la mesure de la déformation de la surface libre. Avec la technique de Profilométrie par Transformée de Fourier utilisée jusqu'à present, la coloration de l'eau par de la peinture usuelle a pour conséquence une atténuation des ondes par résonance d'ondes de films de surface. Une amélioration importante de la méthode permet une analyse fiable des phénomènes d'ondes en surmontant l'effet d'amortissement. Ce travail apporte ensuite la première preuve expérimentale de focalisation par retournement temporel des ondes de surface. Un unique canal de retournement temporel a suffi pour reconstruire l'onde à sa source initiale dans une cavité. Il a été démontré que la qualité de la focalisation augmente linéairement avec le nombre de canaux de réémission. Une autre partie de cette thèse concerne des expériences de turbulence d'onde effectuées pour deux bandes de fréquence de forçage avec différentes intensités d'onde. Selon la bande de forçage, deux régimes différents ont été observés. La pente de cascade d'énergie s'est révélée être dépendante du forçage, comme observé précédemment, ou indépendante. Dans ce dernier cas, les résultats sont en accord avec la théorie. La thèse traite également de la bathymétrie. En utilisant la "méthode du cercle" cette étude a permis de déterminer la profondeur d'eau par ajustement de la fonction de Bessel appropriée aux données expérimentales.

Possessing accurate, spatial and current data on the water levels and the depths are necessary for anticipation and better management of coastal and continental waters. Among the remote sensing techniques to monitor the water bathymetry and altimetry, the LIDAR appears as an adapted and promising technique, already proven on airborne platforms, because of its potential accuracy, spatial resolution and repeatability of measurements. The objective of this thesis is to evaluate the potential of the transfer technology on satellite LiDAR to estimate the water altimetry and bathymetry of continental and coastal areas. An experimental approach based on actual LiDAR data and a theoretical approach based on simulated LiDAR waveforms were used to explore the performance of satellite LiDAR sensors. In the first part, the altimetry data quality from the satellite LiDAR sensor GLAS / ICESat was evaluated in order to monitor the altimetry of water bodies. The evaluation method developed is based on the consideration of the autocorrelation phenomena of successive measurements when comparing the elevation GLAS / ICESat with water levels measured at gauging stations. Accuracies are estimated in the order of 12 cm. In the second part, a simulation model of LiDAR waveform has been developed. The confrontation between simulations from the model compared to observed waveform provided by satellite and aircraft sensors was performed. In the last section, the performance of two space borne LiDAR emitting in the UV (355 nm) or the green (532 nm) were evaluated using a methodology based on waveform simulation following aggregate distributions of various water parameters assumed to be representative on a global scale and for four different types of water. A sensitivity analysis was performed to identify and order the environmental parameters that influence the most the LiDAR bottom echo of the water signal in determining the feasibility of measuring bathymetry. Then, the probability of measuring water depth and the accuracy of estimating the bathymetry were calculated according to an experimental design that meets the global distributions of water parameters. This thesis proposes a global methodology, a starting point to explore the overall performance and the limiting factors for future satellite LiDAR sensors totally or partially dedicated to altimetry and bathymetry of coastal and inland waters.; Disposer de données précises, spatialisées et actualisées sur les niveaux et les profondeurs des eaux côtières ou continentales est nécessaire pour assurer et anticiper une meilleure gestion des eaux littorales et continentales. Parmi les techniques de télédétection de suivi de la bathymétrie et d'altimétrie des eaux, le LIDAR apparaît, de par son potentiel de précision, de résolution et de répétitivité spatiale des mesures, comme une technique adaptée et prometteuse, déjà éprouvée sur des plateformes aéroportées. L'objectif de cette thèse est d'évaluer le potentiel du transfert de la technologie LiDAR sur satellite pour estimer l'altimétrie et la bathymétrie des eaux de surfaces continentales et côtières. Une approche expérimentale basée sur des données LiDAR réelles, puis une approche théorique basée sur des formes d'onde LiDAR simulées ont été utilisées pour explorer les performances de capteurs LiDAR satellitaires. Dans une première partie, la qualité des données altimétriques du capteur LiDAR satellitaire GLAS/ICESat fut évaluée pour le suivi de l'altimétrie de plans d'eau. La méthode d'évaluation développée repose sur la prise en compte des phénomènes d'autocorrélation des mesures successives lors des comparaisons de l'élévation GLAS/ICESat avec les niveaux d'eau mesurés aux stations hydrométriques. Les précisions estimées sont de l'ordre de 12 cm. Dans une seconde partie, un modèle de simulation des trains d'ondes LiDAR a été développé. La confrontation des simulations issues du modèle par comparaison à des trains d'ondes observés par des capteurs satellitaires et aéroportés a été effectuée. Dans une dernière partie, les performances de deux configurations de potentiels capteurs LiDAR spatiaux émettant dans l'UV (355 nm) ou dans le vert (532 nm) ont été évaluées à partir des formes d'ondes simulées suivant des distributions globales des différents paramètres de l'eau assumées comme représentatives à l'échelle mondiale et pour quatre types d'eaux différents. Une analyse de sensibilité a été effectuée pour identifier et ordonner les paramètres environnementaux qui influent le plus sur l'écho LiDAR du fond de l'eau, signal déterminant dans la faisabilité de la mesure bathymétrique. Ensuite, les probabilités de mesure de la bathymétrie ainsi la précision sur l'estimation de la bathymétrie ont été calculées suivant un plan d'expérience qui respecte les distributions globales des paramètres d'eau. Cette thèse propose une méthodologie globale, point de départ pour explorer les performances globales et les facteurs limitant de futurs capteurs LiDAR satellitaires dédiés totalement ou partiellement à l'altimétrie et la bathymétrie des eaux côtières et continentales.

159 pages; L'étude morpho-sédimentaire de l'anastomose du Bauerngrundwasser sur l'île alluviale du Rohrschollen s'inscrit dans le cadre du projet européen life+ de " Restauration de la dynamique des habitats alluviaux rhénans ". Maîtriser la force naturelle du Rhin a été la préoccupation majeure des gestionnaires du XXème siècle. L'état actuel de l'hydrosystème rhénan est le résultat d'une forte anthropisation du milieu, au détriment des espaces riverains du fleuve. Aujourd'hui considérés comme des espaces patrimoniaux, les lambeaux de forêts alluviales rhénanes sont sauvegardés. A travers l'étude paléo-environnementale que nous menons dans ce mémoire, nous chercherons à contribuer à une meilleure connaissance de la dynamique morpho-sédimentaire pluri-séculaire du Bauerngrundwasser. Le tracé actuel de ce dernier correspond à l'ancien talweg principal du Rhin qui s'est progressivement colmaté par atterrissement latéral limono-sableux, se transformant en une anastomose caractérisée par une faible dynamique hydro-géomorphologique. Les résultats obtenus par granulométrie laser ont permis de valider les appréciations qualitatives obtenues lors de la prospection de terrain. L'analyse statistique des résultats granulométriques fait ressortir des regroupements texturaux grâce à l'ACP et à la CAH. L'image de Passega nous renseigne sur les processus de transports en suspensions graduées et homogènes à l'origine des dépôts présents sur l'île. Enfin, la délimitation des zones d'érosion latérales potentielles, confrontée aux données sédimentologiques montre que la recharge sédimentaire induite par la restauration d'une dynamique hydrologique sur le Bauerngrundwasser devrait se composer essentiellement d'éléments fins, limono-sableux à sablo-limoneux. ------------------------- The morpho-sedimentary study of the Bauerngrundwasser anastomosis, on the Rohrschollen alluvial island, is part of the European project life+: "Restoration of the dynamic of Rhenan alluvial habitats". Indeed, mastering the natural power of the Rhine River has been the major concerns for its administrators throughout the 20th century. The current state of the Rhenan hydro-system is the result of an important human impact on the environment, at the expense of the alluvial forests. Now considered to be heritage areas, some shreds of these forests are kept under protection and some are even classified as Natural Reservation. Thanks to this paleo-environmental study, we are trying to extend our knowledge of the multi-secular morpho-sedimentary dynamic of the Bauerngrundwasser. The course of this latter corresponds to the former main thalweg of the Rhine which had progressively been clogged by silty-sand landing side. Now, it forms an anastomosis characterized by a low hydro-geomorphologic dynamic. The results of the laser granulometry corroborate the qualitative hypotheses obtained during the field survey. The statistics analysis of the granulometric results foregrounds the textural groupings owing to the MCA and AHC. The Passega image helps us understand the dynamic of the graduated suspension deposits which are specific to this stable hydrologic environment. Eventually, the spatialisation of potential side erosion areas buttressed with the sedimentologic datas shows that the sediment recharge caused by hydrologic restoration on the Bauerngrundwasser should essentially be composed of thin elements such as silty-sand or sandy-silt.

International audience

International audience; This paper is a review of various research works in France on airborne LiDAR applied to the monitoring of natural environment. Firstly, it presents applications based on the use of very high-resolution digital surface models derived from LiDAR data. The use of such models is quickly expanding on all the fields related to the environment. This article also discusses more specific research on signal processing and accuracy. Part of this work summarizes papers that were published in the "Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection (RFPT)", the French Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, following two national conferences organized in Montpellier (2006) and Le Mans (2009) in order to invite researchers using LiDAR in several fields of application to initiate technical and scientific exchanges. We also provide an update on ongoing research and instrument developments in France.; Cet article décrit les différentes recherches menées en France sur l’analyse de données LiDAR aéroportées pour le suivi des milieux naturels. Tout d’abord, il présente les applications fondées sur l’utilisation de modèles numériques de surface à très haute résolution, obtenus à partir des données LiDAR. L’utilisation de tels modèles s’est rapidement développé dans tous les domaines d’applications environnementaux. Cet article discute également plus spécifiquement des recherches menées sur le traitement des signaux lidar et des précisions qui en découlent. Il regroupe ainsi des articles publiées dans cette revue à la suite de deux colloques nationaux organisés à Montpellier (2006) et au Mans (2009) avec l’objectif de favoriser le regroupement et les échanges entre chercheurs de différents champs d’applications. Nous terminons par fournir un aperçu des recherches en cours et des développements de capteurs en France.

International audience

A simulator (Wa-LiD) was developed to simulate the reflection of LiDAR waveforms from water across visible wavelengths. The specific features of the simulator include 1) a geometrical representation of the water surface properties; 2) the use of laws of radiative transfer in water adjusted for wavelength and the water's physical properties; and 3) modeling of detection noise and signal level due to solar radiation. A set of simulated waveforms was compared with observed LiDAR waveforms acquired by the HawkEye airborne and Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) satellite systems in the near infrared or green wavelengths and across inland or coastal waters. Signal-to-noise ratio (SNR) distributions for the water surface and bottom waveform peaks are compared with simulated and observed waveforms. For both systems (GLAS and HawkEye), Wa-LiD simulated SNR conform to the observed SNR distributions. Moreover, Wa-LiD showed a good ability to reproduce observed waveforms according to some realistic water parameters fitting.

National audience; Les zones intertidales sont, par définition, soumises à la marée et les limicoles ne peuvent donc s'y alimenter qu'à marée basse, lorsqu'elles sont exondées. Le régime de marée, la configuration bathymétrique générale de chacun des sites, la position bathymétrique de chacun des habitats intertidaux, mais également le moment de la marée conditionnent des variations parfois importantes de superficies réellement accessibles ou attractives pour les limicoles. En conséquence, il serait abusif de rapporter des densités de limicoles, et a fortiori des quantités de biomasse ou d'énergie prélevées par ceux-ci, à des superficies intertidales brutes, bien que la majorité des études estimant des densités de limicoles sur des sites estuariens le fassent. Nous proposons de montrer l'importance de la prise en compte des différences de superficies réellement accessibles entre des sites différents, entre des habitats différents, et nous soulignons enfin la variabilité spatiale de l'attractivité des zones intertidales en fonction des individus et du moment de la marée.

The Atlantic Water transport in the eastern Mediterranean is strongly impacted by the dynamics of mesoscale eddies. The latter are mainly produced through baroclinic instability of coastal currents. These eddies, as well as the meanders characterizing the instabilities, play an important part in the transport of water masses, heat, and nutriments between the coast and the open sea. Those transfers have to be well represented in numerical simulations used in decision-making processes facing socio-economic issues. Nevertheless, the impact of the bathymetry on the general ocean surface circulation in the Mediterranean is still poorly understood. This PhD work aims at understanding and quantifying the impact of the undersea topography on current instabilities and on the dynamics of eddies formed alongshore. Observations of those features in the eastern Mediterranean, using surface drifters and numerical simulations, confirm that they are ubiquitous and that they influence strongly the surface circulation. This study highlights also the difficulties of numerical models in reproducing those eddies. The baroclinic instability above a topographic slope is then studied by means of an idealized coastal current produced both in laboratory experiments on a turntable and in high resolution numerical simulations. The combined use of these two methodologies emphasizes the stabilizing effect of the bathymetry inducing a decrease of the unstable growth rates and the formation of smaller scale structures as the topographic slope increases. The dynamics of these features above a slope is then driven by non-linear processes yielding the formation of submesoscale structures.; Le transport de l'Eau Atlantique en Méditerranée orientale est fortement influencé par la dynamique de tourbillons méso-échelles. Ceux-ci, trouvent leur origine principalement dans l'instabilité barocline de courants côtiers. Ces tourbillons ainsi que les méandres caractéristiques des instabilités, jouent un rôle important dans le transport de masse d'eau, de chaleur, d'éléments nutritifs entre la côte et le large. Ces échanges se doivent d'être correctement reproduits dans les modèles numériques de circulation générale, qui servent souvent à la prise de décision dans des problématiques socio-économiques. Or, le rôle de la bathymétrie sur la circulation océanique de surface en Méditerranée n'est toujours pas bien compris. Ce travail de thèse cherche donc à comprendre et à quantifier l'influence de la topographie sous-marine sur les instabilités des courants de bord et sur la dynamique des structures tourbillonnaires formées le long de la côte. Une observation de ces structures en Méditerranée Orientale, à l'aide de flotteurs de surface et de simulations numériques, confirme leur omniprésence ainsi que leur importance dans la circulation générale de surface. Cette étude met également en avant les difficultés des modèles numériques à reproduire correctement ces tourbillons. L'instabilité barocline au-dessus d'une pente topographique est ensuite étudiée à l'aide d'un courant côtier idéalisé produit dans des expériences en laboratoire sur table tournante et des simulations numériques haute résolution. L'utilisation conjointe des deux approches met en lumière le caractère stabilisant de la bathymétrie qui induit une diminution des taux de croissance instables et la formation de structures de plus petites tailles lorsque la pente topographique augmente. La dynamique de ces structures au-dessus d'une pente est soumise à des processus non-linéaires conduisant à la formation de structures sous méso-échelles.

National audience; Cet article présente une étude permettant de quantifier l’impact du Doppler provenant des mouvements de l’antenne sur les signaux modulés (FM) utilisés dans la nouvelle génération de sondeurs multifaisceaux bathymétriques. L’objectif est de le comparer avec l’impact sur les signaux non modulés (CW). Le but final est decomprendre pourquoi la mesure bathymétrique utilisant ces signaux modulés n’atteint pas le niveau de performance attendu.

The main objective of this thesis is to improve the knowledge of tsunami hazard in Western Mediterranean and Northern Atlantic. It focusses on earthquake-generated tsunamis which present the advantage to be preceded by a useful precursor for the warning, that can be felt by the population: the earthquake. Two types of studies are presented, using numerical modelling. It allows to built maximum wave height maps for each scenario, determine arrival times, inundation zones and study resonance phenomenon. The first studies concern the tsunami impact induced by seismic sources (rupture parameters) proposed by previous studies (the 1755 tsunami in the West Indies or in Newfoundland and the 2003 tsunami of Zemmouri in Southern France). The second studies concern the determination of rupture scenarios able to trigger tsunamis, with respect to the geology (seismicity, focal mechanisms, GPS measurements, surface fault ruptures, etc.) and the available maregraphic data (wave heights, arrival times, periods) and field surveys data (run-up distance and elevation, destructions). Concerning this last point, the studies considered the Jijel (1856), El Asnam (1980) and Dover Strait (1580) tsunamis. These studies have been done following historical documents and tsunami deposits search, using numerical modeling with a finite difference method for tsunami propagation calculations.; L'objectif principal de cette thèse est d'approfondir les connaissances en terme d'aléa tsunami en Méditerranée occidental et Atlantique nord. Elle se concentre sur des tsunamis d'origine sismique qui présentent l'avantage d'être précédés d'un précurseur utile pour déclencher l'alerte, car pouvant être ressenti par la population : le séisme. Deux types d'études sont présentés. Elles ont été effectuées sur la base de recherches de documents historiques et/ou de dépôts sédimentaires, en utilisant ensuite la modélisation numérique mettant en application une méthode de calcul de propagation de tsunami par différences finies. La modélisation permet de produire des cartes de hauteur de vagues maximum attendues pour chaque scénario, proposer des temps d'arrivée, des limites de zones d'inondation et l'étude des phénomènes de résonance. Les premières études concernent l'impact tsunami que peuvent avoir des sources sismiques paramètres de rupture) préalablement proposées par des études antérieures (le tsunami de 1755 aux Antilles, à Terre-Neuve et celui de Zemmouri de 2003 dans le sud de la France). Et les secondes correspondent à des études approfondies sur les sources, proposant des scénarios de rupture et donc de génération/propagation de tsunami calant au mieux les données observations d'ordre géologique (sismicité, mécanismes au foyer, données GPS, ruptures de surface, etc.) et les données marégraphiques disponibles (hauteur de vagues, temps d'arrivée, périodes) et observations de terrains (limites et hauteur d'inondation, dégâts). Sur ce point les études ont porté sur les tsunamis de Jijel (1856), El Asnam (1580) et du détroit de Douvres (1580).

The main objective of this thesis is to improve the knowledge of tsunami hazard in Western Mediterranean and Northern Atlantic. It focusses on earthquake-generated tsunamis which present the advantage to be preceded by a useful precursor for the warning, that can be felt by the population: the earthquake. Two types of studies are presented, using numerical modelling. It allows to built maximum wave height maps for each scenario, determine arrival times, inundation zones and study resonance phenomenon. The first studies concern the tsunami impact induced by seismic sources (rupture parameters) proposed by previous studies (the 1755 tsunami in the West Indies or in Newfoundland and the 2003 tsunami of Zemmouri in Southern France). The second studies concern the determination of rupture scenarios able to trigger tsunamis, with respect to the geology (seismicity, focal mechanisms, GPS measurements, surface fault ruptures, etc.) and the available maregraphic data (wave heights, arrival times, periods) and field surveys data (run-up distance and elevation, destructions). Concerning this last point, the studies considered the Jijel (1856), El Asnam (1980) and Dover Strait (1580) tsunamis. These studies have been done following historical documents and tsunami deposits search, using numerical modeling with a finite difference method for tsunami propagation calculations., L'objectif principal de cette thèse est d'approfondir les connaissances en terme d'aléa tsunami en Méditerranée occidental et Atlantique nord. Elle se concentre sur des tsunamis d'origine sismique qui présentent l'avantage d'être précédés d'un précurseur utile pour déclencher l'alerte, car pouvant être ressenti par la population : le séisme. Deux types d'études sont présentés. Elles ont été effectuées sur la base de recherches de documents historiques et/ou de dépôts sédimentaires, en utilisant ensuite la modélisation numérique mettant en application une méthode de calcul de propagation de tsunami par différences finies. La modélisation permet de produire des cartes de hauteur de vagues maximum attendues pour chaque scénario, proposer des temps d'arrivée, des limites de zones d'inondation et l'étude des phénomènes de résonance. Les premières études concernent l'impact tsunami que peuvent avoir des sources sismiques paramètres de rupture) préalablement proposées par des études antérieures (le tsunami de 1755 aux Antilles, à Terre-Neuve et celui de Zemmouri de 2003 dans le sud de la France). Et les secondes correspondent à des études approfondies sur les sources, proposant des scénarios de rupture et donc de génération/propagation de tsunami calant au mieux les données observations d'ordre géologique (sismicité, mécanismes au foyer, données GPS, ruptures de surface, etc.) et les données marégraphiques disponibles (hauteur de vagues, temps d'arrivée, périodes) et observations de terrains (limites et hauteur d'inondation, dégâts). Sur ce point les études ont porté sur les tsunamis de Jijel (1856), El Asnam (1580) et du détroit de Douvres (1580).

The Atlantic Water transport in the eastern Mediterranean is strongly impacted by the dynamics of mesoscale eddies. The latter are mainly produced through baroclinic instability of coastal currents. These eddies, as well as the meanders characterizing the instabilities, play an important part in the transport of water masses, heat, and nutriments between the coast and the open sea. Those transfers have to be well represented in numerical simulations used in decision-making processes facing socio-economic issues. Nevertheless, the impact of the bathymetry on the general ocean surface circulation in the Mediterranean is still poorly understood. This PhD work aims at understanding and quantifying the impact of the undersea topography on current instabilities and on the dynamics of eddies formed alongshore. Observations of those features in the eastern Mediterranean, using surface drifters and numerical simulations, confirm that they are ubiquitous and that they influence strongly the surface circulation. This study highlights also the difficulties of numerical models in reproducing those eddies. The baroclinic instability above a topographic slope is then studied by means of an idealized coastal current produced both in laboratory experiments on a turntable and in high resolution numerical simulations. The combined use of these two methodologies emphasizes the stabilizing effect of the bathymetry inducing a decrease of the unstable growth rates and the formation of smaller scale structures as the topographic slope increases. The dynamics of these features above a slope is then driven by non-linear processes yielding the formation of submesoscale structures., Le transport de l'Eau Atlantique en Méditerranée orientale est fortement influencé par la dynamique de tourbillons méso-échelles. Ceux-ci, trouvent leur origine principalement dans l'instabilité barocline de courants côtiers. Ces tourbillons ainsi que les méandres caractéristiques des instabilités, jouent un rôle important dans le transport de masse d'eau, de chaleur, d'éléments nutritifs entre la côte et le large. Ces échanges se doivent d'être correctement reproduits dans les modèles numériques de circulation générale, qui servent souvent à la prise de décision dans des problématiques socio-économiques. Or, le rôle de la bathymétrie sur la circulation océanique de surface en Méditerranée n'est toujours pas bien compris. Ce travail de thèse cherche donc à comprendre et à quantifier l'influence de la topographie sous-marine sur les instabilités des courants de bord et sur la dynamique des structures tourbillonnaires formées le long de la côte. Une observation de ces structures en Méditerranée Orientale, à l'aide de flotteurs de surface et de simulations numériques, confirme leur omniprésence ainsi que leur importance dans la circulation générale de surface. Cette étude met également en avant les difficultés des modèles numériques à reproduire correctement ces tourbillons. L'instabilité barocline au-dessus d'une pente topographique est ensuite étudiée à l'aide d'un courant côtier idéalisé produit dans des expériences en laboratoire sur table tournante et des simulations numériques haute résolution. L'utilisation conjointe des deux approches met en lumière le caractère stabilisant de la bathymétrie qui induit une diminution des taux de croissance instables et la formation de structures de plus petites tailles lorsque la pente topographique augmente. La dynamique de ces structures au-dessus d'une pente est soumise à des processus non-linéaires conduisant à la formation de structures sous méso-échelles.