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  • Rural Digital Europe
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  • Doctoral thesis
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  • Authors: Kaçamak, Asli-Begüm;

    Les lianes développent des organisations vasculaires parmi les plus complexes chez les plantes et constituent une forme de croissance emblématique de la diversité et de la dynamique des forêts tropicales. Cependant, leur écologie et notamment les liens entre traits, anatomie et structure des communautés restent mal connus. L'objectif de cette thèse est d'approfondir notre compréhension des stratégies écologiques des lianes, de la diversité macro-anatomique à la structure des communautés, en utilisant des données de terrain au sol et par drone. L'étude a été menée dans le nord du Congo, où les arbres et les lianes sont suivis dans des parcelles permanentes au fil du temps. Dans trois chapitres indépendants, j'explore (i) le lien entre les mesures au sol des lianes couramment utilisées et les mesures par drone de la couverture foliaire des lianes sur les couronnes des arbres ; (ii) l'influence de la topographie locale, de la structure forestière et de la composition des arbres sur la structure des communautés de lianes et la composition floristique et fonctionnelle ; et (iii) les stratégies associées à la diversité macroanatomique des lianes, leurs liens avec le spectre économique des feuilles, et leurs schémas à travers une phylogénie et des gradients environnementaux. La plupart des mesures de la liane dérivées du sol étaient significativement liées à la couverture foliaire de la liane dérivée du drone sur les couronnes d'arbres. C'est la surface terrière de la liane qui permettait le mieux de prédire ce phénomène, et la densité du bois de la liane y contribuait négativement, avec un rapport surface foliaire/diamètre plus élevé pour les lianes à bois clair (voir doi:10.3389/ffgc.2022.803194 ; figure 1). Le long des gradients environnementaux, la structure de la communauté de lianes était principalement déterminée par la structure forestière locale, avec une abondance accrue de lianes de petite taille et de surface terrière dans les zones de canopée ouverte où elles sont en concurrence avec les herbes géantes. La composition floristique et fonctionnelle des lianes a légèrement varié le long de ces gradients. Des stratégies d'acquisition plus rapides ont eu tendance à se produire dans les zones à canopée ouverte (faible densité de bois de liane, surface foliaire spécifique élevée et %PO4). Les lianes ont montré des associations significatives spécifiques aux espèces avec les lianes les plus communes et les t ! rees. Du point de vue de l'écologie fonctionnelle, les espèces de lianes présentaient une grande diversité de structures macro-anatomiques et de variantes cambiales. Celles-ci étaient associées à des stratégies allant de l'efficacité hydraulique à la sécurité hydraulique, et à des tiges plus denses dans la phase d'autoportance à la résilience pendant l'escalade (figure 2). Les stratégies relatives aux feuilles et au bois ont été couplées de manière significative (figure 3) et réparties sur l'ensemble de la phylogénie. Cependant, seul le compromis entre les stratégies foliaires acquisitives et conservatrices a été significativement affecté par les gradients environnementaux, alors que les stratégies du bois semblent rester neutres. J'espère que ce travail contribuera à une meilleure compréhension de la distribution temporelle et spatiale des espèces de lianes et permettra de mieux prédire les changements dans des conditions environnementales et à grande échelle. Lianas develop some of the most complex vascular organizations in plants and are an emblematic growth form in the diversity and dynamics of tropical forests. However, their ecology and especially the links between traits, anatomy and community structure remain poorly known. The goal of this thesis is to deepen our understanding of the ecological strategies of lianas, from macroanatomical diversity to community-level patterns, using both ground- and drone-based field data. The study was carried out in Northern Congo, where trees and lianas are monitored in permanent plots through time. In three independent chapters, I explore (i) the link between commonly used ground-based liana measurements and drone-based measurements of liana leaf coverage over tree crowns; (ii) the influence of local topography, forest structure, and tree composition on liana community structure and floristic and functional composition; and (iii) the strategies associated with the macroanatomical diversit! y of lianas, their links to the leaf economic spectrum, and their patterns across a phylogeny and environmental gradients. Most ground-derived liana metrics were significantly related to drone-derived liana leaf coverage over tree crowns. This was best predicted by liana basal area and negatively mediated by liana wood density, with a higher leaf area-to-diameter ratio for light-wooded lianas (see doi:10.3389/ffgc.2022.803194; Figure 1). Along environmental gradients, the liana community structure was mainly determined by local forest structure, with an increased abundance of small-sized lianas and basal area in open canopy areas where they competed with giant herbs. The floristic and functional composition of lianas varied marginally along these gradients. Faster acquisition strategies tended to occur in open canopy areas (low liana wood density, high specific leaf area, and %PO4). Lianas exhibited significant species-specific associations with the most common lianas and t! rees. Through the lens of functional ecology, liana species ex! hibited a large diversity of macroanatomical structures and cambial variants. These were associated with strategies ranging from hydraulic efficiency to hydraulic safety, and higher density stems in the self-supporting phase to resilience during climbing (Figure 2). Both leaf and wood strategies were significantly coupled (Figure 3) and distributed throughout the phylogeny. However, only the trade-off between acquisitive and conservative leaf strategies was significantly affected by environmental gradients, while wood strategies appeared to remain neutral. I hope that this work will contribute to a better understanding of the temporal and spatial distribution of liana species and better predict shifts under large-scale and environmental conditions.

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  • Authors: Estopinan, Joaquim;

    Les modèles de distribution d'espèces (SDMs) ont pour but d'apprendre les préférences environnementales des espèces et de projeter leur distribution géographique.Les récentes percées dans le domaine de l'apprentissage profond, associées à l'explosion des données sur la biodiversité, ont conduit au développement d'une nouvelle génération de modèles appelés deep-SDMs.Dans cette thèse, nous explorons leur application pour la conservation de la biodiversité.Tout d'abord, nous évaluons la contribution des séries temporelles d'images satellites en tant que covariables environnementales.La capture de la phénologie des habitats d'espèces s'est avérée précieuse, en particulier pour les espèces rares et dans les régions riches en espèces.Deuxièmement, nous entraînons un deep-SDM pour déduire les assemblages mondiaux d'espèces d'orchidées à l'échelle du kilomètre.Des indicateurs spatiaux de leur risque d'extinction sont ensuite cartographiés à l'aide de la liste rouge des espèces menacées de l'UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature).En mettant en évidence des motifs spatiaux du risque d'extinction de taxons sous-évalués, ces indicateurs multi-échelles et basés sur de grands volumes de données peuvent informer la planification de la conservation.Troisièmement, nous utilisons des représentations d’espèces issues d’un deep-SDM pour prédire avec succès les statuts UICN des espèces, tout en permettant de projeter l'étude dans des conditions bioclimatiques futures.En effet, l'évaluation automatisée du risque d'extinction est un domaine de recherche actif pour compléter les évaluations manuelles.Notre méthode de classification bénéficie du pouvoir de généralisation des deep-SDMs.Il vise à atténuer la dépendance à l'information géographique dans les évaluations du risque d'extinction de la flore et ainsi pouvoir prédire l'évolution future de ces risques.La modélisation de la distribution des espèces est une tâche extrêmement difficile en raison de leurs dépendances biotiques et abiotiques complexes.Les modèles d'apprentissage profond peuvent s'appuyer sur les informations clefs qui sont en corrélation avec les espèces observés, et ce même lorsque des covariables environnementales riches et de très grande dimension leur sont fournies.En outre, les données sur la biodiversité sont entravées par des biais (taxonomique, géographique, temporel, etc.) que les techniques d'apprentissage automatique peuvent aider à compenser.En conclusion, nous avons étudié trois directions dans lesquelles les deep-SDM peuvent contribuer à la production de supports d'aide à la décision pour la conservation. 1) Tirer parti des données satellitaires de grande dimension pour modéliser les distributions d'espèces, 2) utiliser le pouvoir de généralisation et l'inférence des deep-SDMs pour cartographier mondialement le risque d’extinction d'assemblages d'espèces, et enfin 3) encoder des variables de grande dimension et leurs interactions reflétant les préférences environnementales des espèces pour des tâches connexes telles que la classification des statuts UICN. Species distribution models (SDMs) aim to learn the environmental preferences of species and ultimately project their geographic distributions.Recent breakthroughs in deep learning, coupled with the explosion of biodiversity data, have led to the development of a new generation of models, called deep-SDMs.In this thesis, we explore their application in biodiversity conservation.First, we evaluate the contribution of satellite image time-series as environmental covariates.Capturing the phenology of species' habitats was found to be valuable, especially for rare species and in species-rich regions.Second, we train a deep-SDM to infer global orchid species assemblages at the kilometre scale.Spatial indicators of their extinction risk are then mapped using the IUCN Red List of threatened species.By highlighting spatial patterns of extinction risk for under-assessed taxa, such scalable and data-intensive indicators can inform conservation planning.Third, we use SDM-based species features to successfully predict the IUCN extinction risk status of species while being flexible enough to project the study into future bioclimatic conditions.Indeed, automated extinction risk assessment is an active research avenue to complement manual assessments.Our classification scheme benefits from the generalisation power of deep-SDMs.It aims to mitigate the over-reliance on geographic information in flora extinction risk assessments, thus allowing prediction of future extinction risk patterns.Modelling species distributions is an incredibly difficult task due to complex biotic and abiotic dependencies.Deep learning models can rely on the critical information that correlates with observed species patterns when provided with rich, high-dimensional environmental covariates.Furthermore, biodiversity data are hampered by biases (taxonomic, geographic, temporal, etc.) that machine learning techniques can help to compensate for.Ultimately, in our work we have investigated three directions in which deep-SDMs can contribute to the production of decision support for conservation: 1) taking advantage of high-dimensional satellite data to model species distributions, 2) using their generalisation and inference power to map the extinction risk of global species assemblages, and finally 3) encoding high-dimensional covariate information for downstream tasks such as flexible IUCN status classification.

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    Authors: Hemmer, Adrien;

    Cette thèse porte sur de nouvelles méthodes de détection pour la sécurité des systèmes IoT hétérogènes, et s'inscrit dans le cadre du projet européen Secure IoT. Nous avons tout d'abord proposé une solution utilisant le process mining couplé à un pré-traitement des données, pour construire des modèles de comportement et identifier des anomalies à partir de données hétérogènes. Nous avons évalué cette solution à partir de jeux de données issus de plusieurs domaines d'applications différents : véhicules connectés, industrie 4.0, robots d'assistance. Cette solution permet de construire des modèles plus facilement compréhensibles. Elle obtient des meilleurs résultats de détection que d'autres méthodes usuelles, mais demande un temps de traitement plus long. Pour réduire ce dernier sans dégrader les performances de détection, nous avons ensuite étendu notre méthode à l'aide d'une approche ensembliste, qui permet de combiner les résultats de plusieurs méthodes de détection utilisées simultanément. En particulier, nous avons comparé différentes stratégies d'agrégation des scores. Nous avons aussi évalué un mécanisme permettant d'ajuster dynamiquement la sensibilité de la détection. Enfin, nous avons implanté la solution sous la forme d'un prototype, qui a été intégré à une plateforme de sécurité développée avec des partenaires européens. This thesis concerns new detection methods for the security of heterogenous IoT systems, and fits within the framework of the SecureIoT European project. We have first proposed a solution exploiting the process mining together with pre-treatment techniques, in order to build behavioral models, and identifying anomalies from heterogenous systems. We have then evaluated this solution from datasets coming from different application domains : connected cars, industry 4.0, and assistance robots.. This solution enables to build models that are more easily understandable. It provides better detection results than other common methods, but may generate a longer detection time. In order to reduce this time without degrading detection performances, we have then extended our method with an ensemble approach, which combines the results from several detection methods that are used simultaneously. In particular, we have compared different score aggregation strategies, as well as evaluated a feedback mechanism for dynamically adjusting the sensitivity of the detection. Finally, we have implemented the solution as a prototype, that has been integrated into a security platform developed in collaboration with other European industrial partners.

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    Authors: Vayssade, Jehan-Antoine;

    L’objectif de cette thèse est de mettre au point un moyen de détecter les adventices dans un champ à l’aide d’images multispectrales, afin de pouvoir déterminer quelles sont les adventices à éliminer pendant le cycle de culture en cours et plus particulièrement aux stades précoces. L’approche multi-critère s’intéresse à la disposition spatiale, à la signature spectrale, à la morphologie et à la texture des plantes présentes dans les parcelles. Ce manuscrit propose une méthode permettant de sélectionner les meilleurs critères pour une discrimination optimale dans un contexte donné. Préalablement à l’extraction de ces critères, un ensemble de méthodes ont été développées afin de corriger les erreurs du dispositif d’acquisition, de détecter précisément la végétation, puis d’identifier au sein de la végétation les individus sur lesquels les différents critères peuvent être extraits. Pour l’étape de détection des individus, il s’est révélé que l’échelle de la feuille était plus adaptée que celle de la plante. La détection de la végétation et l’identification des feuilles s’appuient sur des méthodes d’apprentissage profond, capables de traiter des feuillages denses. L’introduction de ces méthodes dans une chaîne de traitement usuelle constitue l’originalité de ce manuscrit où chaque partie a fait l’objet d’un article. Concernant le dispositif d’acquisition, une méthode de recalage des bandes spectrales a été développée, et les résultats montrent une précision de l’ordre du pixel. Ensuite, de nouveaux indices de végétation reposant sur de l’intelligence artificielle constituent l’une des avancées scientifiques de cette thèse. A titre indicatif, ces indices permettent d’atteindre 82.19% de mIoU contre 63.93%-73.71% pour des indices standards et fonctionnent en environnement non-contrôlé. Par extension, une méthode de détection des feuilles a été définie. Elle repose sur la détection de leurs contours, et semble avantageuse sur nos données multispectrales. Finalement, les meilleurs couples de propriétés ont été définis pour la discrimination culture/adventices à l’échelle de la feuille, dont les performances atteignent 91% de classification. The objective of this thesis is to develop a way to detect weeds in a field using multispectral images, in order to determine which weeds should be eliminated during the current crop cycle and more particularly at the early stages. The multi-criteria approach focuses on the spatial arrangement, the spectral signature, the morphology and the texture of the plants located in the plots. This work proposes a method for selecting the best criteria for optimal discrimination for a given setup. Prior to the extraction of these criteria, a set of methods was developed in order to correct the errors of the acquisition device, to precisely detect the vegetation and then to identify within the vegetation the individuals on which the different criteria can be computed. For the individual detection step, it appears that leaf scale is more suitable than plant scale. Vegetation detection and leaf identification are based on deep learning methods capable of processing dense foliage. The introduction of these methods in a usual processing chain constitutes the originality of this manuscript where each part was the subject of an article. Concerning the acquisition device, a method of spectral band registration was developed. Then, new vegetation indices based on artificial intelligence constitute one of the scientific advances of this thesis. As an indication, these indices offer a mIoU of 82.19% when standard indices ceil at 63.93%-73.71%. By extension, a leaf detection method was defined and is based on the detection of their contours, this method seems advantageous on our multispectral data. Finally, the best property pairs were defined for crop/weed discrimination at leaf level, whith classification performances up to 91%.

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    Authors: Shreve, Tara;

    Les systèmes volcaniques rift-caldera basaltiques fournissent les conditions propices à l’étude de plusieurs processus volcaniques, comme le transport de magma, les eondrements de caldera et le remplissage magmatique. Certaines des plus grandes calderas dans le monde, cependant, sont situées dans des régions isolées dont l’accès peut être dangereux ou logistiquement complexe. La télédétection des déformations du sol, du dégazage et des anomalies thermiques, ore une alternative pour y suivre l’activité volcanique.Ambrym, une île volcanique du Vanuatu isolée mais très active, a subi de nombreux épisodes de déformation du sol au cours des 20 dernières années. Depuis 2015, deux éruptions ont eu lieu à l’intérieur de sa caldera de 12 km de diamètre. La première éruption a eu lieu après 15 ans de dégazage passif et d’activité des lacs de lave. L’éruption la plus récente, en décembre 2018, a vidangé les lacs de lave des cratères sommitaux, provoquant l’intrusion d’un volume >0.4 kilomètres cubes dans la zone de rift sud-est. Le dike engendré a parcouru une distance de plus de 20 km, et s’est ouvert de plus de 4 mètres en profondeur. La vidange du magma a produit une subsidence de la caldera à grande échelle, associée à une activation des failles bordant la caldera, et a alimenté une éruption sous-marine de ponces basaltiques. Une éruption plus modeste a eu lieu en février 2015, activant également une portion de la caldera, et extrayant du magma depuis une chambre située à une profondeur de ≥4.1 km.Ces deux événements confirment que les failles bordières de la caldera d’Ambrym sont des structures actives. L’activité de ces failles contribue à la topographie de la caldera d’Ambrym, dont le mécanisme de formation est discuté (éruption Plinienne initiale à 2 ka, suivie d’éruptions phréatomagmatiques). La détection d’une activation des failles de caldera par la géodésie spatiale nous permet de formuler l’hypothèse que des centaines d’intrusions de tailles modérées à grandes peuvent contribuer à un approfondissement de la caldera, en drainant le magma stocké temporairement sous la caldera d’Ambrym.Outre ces deux événements éruptifs majeurs, nous mettons en évidence deux épisodes (2004 – 2007, 2015 – 2017) de subsidence rapide (≥10 cm/an), mesurés par InSAR. Aucune de ces deux périodes n’est associée à une éruption répertoriée. A partir des informations glanées au cours des éruptions de 2015 et 2018 (e.g., la profondeur des zones de stockage, le volume des intrusions, la relation entre l’activité éruptive et les lacs de lave), nous explorons les mécanismes physiques pouvant expliquer cette subsidence inter-éruptive. L’épisode de 2004 – 2007 est probablement associé à une intrusion de dike (en l’absence d’éruption), engendrant la dépressurisation d’un sill superficiel, hydrauliquement connecté aux lacs de lave. A partir d’un modèle théorique proposé par Girona et al. [2014], en couplant le dégazage passif (mesuré par spectroscopie satellitaire) et la dépressurisation du réservoir magmatique (déduite de la géodésie spatiale), nous proposons que l’épisode de 2015 – 2017 ait pour origine la dépressurisation d’un réservoir magmatique de grande taille (>10 kilomètres cubes). Par contraste, de courtes périodes de soulèvement pourraient être limité aux périodes de temps pendant lesquelles le système est fermé, par exemple en 2019 – 2020 après l’épisode de vidange des lacs de lave en 2018, et potentiellement en 2007 – 2010 à la suite d’un événement d’intrusion non répertorié en 2005.En comparant les phases de regain d’activité d’Ambrym avec celles observées dans les autres systèmes rift-caldera basaltiques (Kīlauea, Bárðarbunga, Sierra Negra, etc.), les résultats obtenus dans cette dissertation permettent de mieux comprendre l’activité des lacs de lave, le développement de la caldera, les processus de déformation induits par le dégazage, le remplissage magmatique, et la géométrie et le fonctionnement des systèmes rift-caldera basaltiques. Basaltic caldera-rift systems provide unique opportunities to study a range of volcanic pro- cesses, including lateral magma transport, caldera collapse, and magma replenishment. Some of the largest basaltic calderas in the world, however, are located in dangerous or difficult-to-access regions. In such regions, remote sensing measurements of ground deformation, degassing, and thermal anomalies offer alternative means to assess volcanic activity.Ambrym, an exceptionally active, basaltic volcanic island in Vanuatu has undergone numerous episodes of ground deformation over the past 20 years. Since 2015, two eruptions have occurred within its 12 km wide caldera. The first event, a moderate-sized eruption in February 2015, occurred after more than 15 years of persistent degassing and lava lake activity, punctuated by intervals of quiescence. It activated a portion of the caldera-ring fault and drained a reservoir located ≥4.1 km depth. The most recent event, which occurred in December 2018, was significantly larger. This event drained the main craters’ lava lakes and intruded >0.4 cubic kilometers of magma into the SE rift zone. The dike travelled more than 20 km away from the main craters, and had an opening of >4 m at depth. Magma drainage from a central storage region caused widespread caldera subsidence and ring-fault activation, and resulted in the eruption of basaltic pumice offshore.These two events confirm that Ambrym’s caldera ring-faults are active structures. Ring- fault reactivation may contribute to continued deepening of Ambrym’s large caldera, whose formation mechanism is contested. Some authors [Robin et al., 1993] propose that caldera ring-faults were formed by an initial Plinian eruption and subsequent phreatomagmatic erup- tions. Ring-fault activation detected with Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) allows us to hypothesize that hundreds of moderate-to-large sized dike intrusions may contribute to further deepening of the caldera by draining magma from one of Ambrym’s numerous magma lenses.Separate from these main eruptive events, we document two inter-eruptive episodes of fast subsidence measured with InSAR (2004 – 2007 and 2015 – 2017, ≥10 cm per year). Neither of these time periods are associated with recorded eruptions. Inter-eruptive subsidence is challenging to interpret without additional constraints. Using the understanding gleaned from the 2015 and 2018 eruptions, we investigate possible physical mechanisms explaining these deformation signals. We conclude that the 2004 – 2007 episode is most likely due to a dike intrusion, accompanied by depressurization of the shallow sill hydraulically connected to the lava lakes. This interpretation is drawn from the joint analysis of ground deformation, sulphur dioxide gas emissions, and thermal anomalies. We then hypothesize that the 2015 – 2017 subsidence episode may be due to degassing-induced depressurization of a large (>10 cubic kilometers) magmatic reservoir, using a theoretical model developed by Girona et al. [2014] to couple degassing and reservoir depressurization.To investigate the role played by replenishment of the system, two periods of uplift have been identified. Variations in thermal anomalies and SO2 degassing complement displace- ment measurements, allowing for more robust interpretations of the volcanic deformation episodes. At Ambrym, uplift during replenishment may be limited to time periods when the system is closed, such as after lava lake drainage in 2019 – 2020 and perhaps in 2007 – 2010, following the previously unreported diking event in 2005.Remote sensing data has allowed us to analyse the activity of Ambrym volcano over the past two decades. By comparing Ambrym’s unrest with that of other calderas (Kīlauea, Bárðarbunga, Sierra Negra, etc.), the results obtained in this dissertation can further our understanding of basaltic caldera-rift systems and their underlying magmatic plumbing systems.

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    Authors: Yaker, Mahieddine;

    Depuis leur apparition durant la conquête spatiale, à leur arrivée dans nos mai- sons, les systèmes embarqués ont énormément évolué dans leur composition, leur fonctionnement et leurs méthodes de développement. De plus, avec l’apparition de réseaux comme Internet, on a vu émerger une nouvelle forme de systèmes embar- qués, dit l’Internet des Objets (ang, Internet of Things, IoT). Ces systèmes sont très diversifiés. Ils sont utilisés dans les transports, la télécommunication ou encore la domotique et la médecine. De plus, on voit aussi apparaître des objets connectés fonctionnant en groupe, permettant de fournir des fonctionnalités encore plus com- plexes à des utilisateurs. Ces utilisateurs peuvent être des êtres humains ou d’autres machines.Cette diversification a vu apparaître de nombreux acteurs, avec des compétences variées, proposant des composants logiciels ou matériels pour ces systèmes embar- qués. Malheureusement, la multiplication des acteurs et des méthodes de dévelop- pement et de collaboration peut nuire aux mécanismes de sécurité ou de sûreté de fonctionnement des systèmes. Lorsqu’une défaillance survient, il peut être difficile dans certaines situations de déterminer le responsable, en dépit des contraintes contrac- tuelles et légales. De plus, si des acteurs économiques distincts et concurrents sont amenés à fournir des services simultanément pour ces objets, il est possible que l’un d’eux cherche à nuire à ses rivaux.Pour répondre à ces problématiques de sécurité et sûreté, des solutions logicielles ou matérielles sont développées. L’isolation mémoire ou la virtualisation garantissent notamment l’intégrité et la confidentialité au sein de l’objet. L’utilisation de méthodes formelles permet la vérification de propriétés en amont de la période de fonctionne- ment du système. En plus des liens contractuels, les acteurs sont parfois dans l’obli- gation de respecter des normes ou des standards de développement destinés à four- nir des garanties légales sur les objets.Dans cette thèse, j’étudie d’abord l’écosystème dans lequel les systèmes embar- qués et les objets connectés sont développés, afin d’y identifier de la manière la plus exhaustive possible les acteurs de cet écosystème. Cette étude m’a mené à constater la dilution des responsabilités de chaque acteur au sein du système embarqué en cas de défaillance de sécurité ou de sûreté ainsi que le manque de confiance entre eux. Ainsi, après cette analyse, j’ai conçu une hiérarchie et des droits entre ces acteurs et leur relation. Pour construire cette architecture, je me base sur des travaux d’un noyau formellement prouvé, fournissant des propriétés d’isolation mémoire et des garanties fortes de sécurité et de sûreté. Avec ces briques de base, je montre com- ment on peut construire l’architecture et y propager ces garanties afin de mainte- nir la confiance entre les acteurs, le confinement de défaillances et la responsabilité de chacun. Avec le mécanisme de sécurisation des échanges mis en place, je montre qu’il est possible d’étendre cette architecture afin de construire un groupement d’ob- jets tout en maintenant les propriétés de sécurité et de sûreté définies au sein des objets. Since their inception during the space race and their integration into our homes, embedded systems have undergone significant evolution in their composition, operation, and development methods. Furthermore, with the advent of networks like the Internet, a new form of embedded systems known as the Internet of Things (IoT) has emerged. These systems are highly diverse, utilized in transportation, telecommunications, home automation, and medicine. Additionally, we are now seeing the emergence of connected objects operating in groups, providing even more complex functionalities to users, who can be either humans or other machines.This diversification has led to the emergence of numerous players with varied skills, offering software or hardware components for these embedded systems. Unfortunately, the proliferation of stakeholders and development and collaboration methods can compromise the security or reliability mechanisms of the systems. In the event of a failure, it can be challenging in some situations to determine responsibility, despite contractual and legal constraints. Moreover, if distinct and competing economic actors are providing services simultaneously for these objects, it is possible that one may seek to harm its rivals.To address these security and safety issues, software or hardware solutions are being developed. Memory isolation and virtualization, in particular, ensure integrity and confidentiality within the object. The use of formal methods allows for the verification of properties before the system's operational period. In addition to contractual ties, stakeholders are sometimes required to adhere to development norms or standards intended to provide legal guarantees on the objects.In this thesis, I first study the ecosystem in which embedded systems and connected objects are developed, aiming to identify as comprehensively as possible the actors within this ecosystem. This study led me to observe the dilution of each actor's responsibilities within the embedded system in the event of a security or safety failure, as well as a lack of trust among them.Thus, following this analysis, I designed a hierarchy and rights among these actors and their relationships. To construct this architecture, I rely on work from a formally proven kernel, providing memory isolation properties and strong security and safety guarantees. With these foundational elements, I demonstrate how one can construct the architecture and propagate these guarantees to maintain trust among the actors, confine failures, and ensure individual accountability. With the secure exchange mechanism implemented, I show that it is possible to extend this architecture to build a grouping of objects while maintaining the defined security and safety properties within the objects.

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  • Authors: Bostelman, Roger;

    An advanced approach to flexible manufacturing is to move robotic manipulators, using anAGV or mobile robot, called mobile manipulators, between workstations. The use ofmobile manipulators can be advantageous in a number of situations. It can result in costsavings when a single mobile manipulator can be used to replace several stationarymanipulators. However, mobile manipulators are “a relatively young discipline withinrobotics.” An extensive literature review of the research leading to commercial mobilemanipulators and mobile robots was performed. The performance measurement of mobilemanipulators, including a mobile base with an onboard robot arm, is virtually non-existent.However, mobile manipulators are beginning to appear in manufacturing, healthcare, andpossibly other industries and therefore, a method to measure their performance is critical toboth manufacturers and users of these relatively complex systems. Measurements of mobilemanipulators performing standard tasks (poses and motions) are also non-existent except forsimply ensuring that the task has been more or less completed. The task chosen for thisthesis is assembly due to its requirement for relatively precise system posing.Performance test methods have lagged behind safety test methods for mobile manipulatorswhich is progressing towards development of a new safety standard in the US. Metrics forsafety and performance of mobile manipulators include many areas, such as: safe operation,task completion, time to complete the task, quality, and quantity (i.e., accuracy andrepeatability, respectively) of tasks completed. Prior to industrial acceptance and standardsdevelopment for mobile manipulators, users of these new systems will expect manufacturersto provide real performance data to guide their procurement and assure suitability for givenapplication tasks. Due to the relatively high cost to procure and setup motion tracking systemsto measure systems performance, an alternative method for use by manufacturers and users isideal. A new test method concept that uses an artifact, called the Reconfigurable MobileManipulator Artifact (RMMA), is described in this thesis and compared to an optical trackingsystem that was used as ground truth for the RMMA and mobile manipulator.System modeling the mobile manipulator system, components, and the associatedmeasurements can help to improve the understanding of these relatively complex systems.Systems Modeling Language (SysML) was chosen and used throughout this thesis becauseof SysML has reusable software modules for structure, behavior, requirements andparametrics off the mobile manipulator. The models describe the many aspects ofmeasuring mobile manipulator performance also as new research area. The models wereevaluated through experiments on an example mobile manipulator components and the entiresystem. SysML was used to describe the theoretical basis of the performance throughpropagation of uncertainty where mathematical equations are also modeled.A use case is modeled and described where the concepts researched to measure mobilemanipulator performance are applied to a manufacturing implementation. The simplisticnature of the measurement process using the RMMA can be directly applied to today’smanufacturing processes, and extended beyond the contributions of this research to othereven more complex measurement needs. The research is also discussed to even apply tocross-industry test methods for exoskeletons worn by humans.; Une approche avancée de la fabrication flexible consiste à déplacer des manipulateurs robotisés AGV ou robot mobile, appelé manipulateurs mobiles, entre les postes de travail. L'utilisation de manipulateurs mobiles peuvent être avantageux dans un certain nombre de situations. Cela peut entraîner des coûts économies lorsqu'un seul manipulateur mobile peut être utilisé pour remplacer plusieurs stationnaires manipulateurs. Cependant, les manipulateurs mobiles sont «une discipline relativement jeune robotique. "Une revue de la littérature approfondie de la recherche menant à la commercialisation mobile manipulateurs et robots mobiles a été réalisée. La mesure de la performance du mobile les manipulateurs, y compris une base mobile avec un bras de robot embarqué, sont pratiquement inexistants. Cependant, les manipulateurs mobiles commencent à apparaître dans la fabrication, la santé, et peut-être d'autres industries et, par conséquent, une méthode pour mesurer leur performance est essentielle pour les fabricants et les utilisateurs de ces systèmes relativement complexes. Mesures de mobile manipulateurs effectuant des tâches standard (poses et mouvements) sont également inexistants, sauf pour simplement s'assurer que la tâche a été plus ou moins complétée. La tâche choisie pour cela thèse est l'assemblage en raison de son exigence de pose de système.Les méthodes de test de performance ont pris du retard par rapport aux méthodes de test de sécurité pour les manipulateurs mobiles qui progresse vers le développement d'une nouvelle norme de sécurité aux États-Unis. Métriques pour la sécurité et la performance des manipulateurs mobiles comprennent de nombreux domaines, tels que: l'achèvement des tâches, le temps nécessaire pour accomplir la tâche, la qualité et la quantité (c.-à-d.répétabilité, respectivement) des tâches accomplies. Avant l'acceptation industrielle et les normes développement pour les manipulateurs mobiles, les utilisateurs de ces nouveaux systèmes attendront des fabricants fournir des données de performance réelles pour guider leur approvisionnement et assurer l'aptitude à tâches d'application. En raison du coût relativement élevé pour acquérir et installer des systèmes de suivi de mouvement Pour mesurer la performance des systèmes, une méthode alternative à utiliser par les fabricants et les utilisateurs est idéal. Un nouveau concept de méthode de test qui utilise un artefact, appelé mobile reconfigurable Manipulateur Artefact (RMMA), est décrit dans cette thèse et comparé à un suivi optique système qui a été utilisé comme vérité de terrain pour le RMMA et manipulateur mobile. Système de modélisation du système de manipulation mobile, des composants et des les mesures peuvent aider à améliorer la compréhension de ces systèmes relativement complexes.Systems Modelling Language (SysML) a été choisi et utilisé tout au long de cette thèse, car de SysML a des modules logiciels réutilisables pour la structure, le comportement, les exigences et parametrics sur le manipulateur mobile. Les modèles décrivent les nombreux aspects de mesurer la performance des manipulateurs mobiles également en tant que nouveau domaine de recherche.Les modèles étaient évalué à travers des expériences sur un exemple de composants manipulateurs mobiles et l'ensemble système. SysML a été utilisé pour décrire la base théorique de la performance à travers la propagation de l'incertitude lorsque les équations mathématiques sont également modélisées.Un cas d'utilisation est modélisé et décrit où les concepts recherchés pour mesurer les mobiles les performances du manipulateur sont appliquées à une implémentation de fabrication. Le simpliste la nature du processus de mesure utilisant le RMMA peut être directement appliquée à processus de fabrication, et étendu au-delà des contributions de cette recherche à d'autres des besoins de mesure encore plus complexes (...).

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    Authors: Wolff , Anastasia;

    Alors que nous faisons face à une crise biologique majeure, acteurs institutionnel et ONGs exhortent les entreprises à s’engager pour enrayer cette érosion écologique. L’objectif de la thèse est d’analyser, évaluer et faire évoluer la contribution potentielle des entreprises à la conservation de la biodiversité dans le cadre de leur responsabilité sociétale (RSE).Un cadre d’analyse est développé pour évaluer la prise en charge par une entreprise de ses responsabilités écologiques en termes de moyens – les initiatives RSE a priori favorables à la biodiversité mises en œuvre – et de résultats – la compatibilité des activités de l’entreprise avec la conservation de la biodiversité. Après avoir caractérisé les initiatives RSE à partir de l’étude d’engagements d’entreprises endossés comme contributions à la Stratégie nationale pour la biodiversité, une méthode est proposée pour détecter si les activités d’une entreprise sont écologiquement non-durables. Le postulat est que le respect des capacités de charge des écosystèmes est un prérequis à la conservation effective de la biodiversité. Cette méthode, adaptée de l’évaluation environnementale absolue de la durabilité, est appliquée, dans le cadre de deux projets de recherche-intervention, au portfolio alimentaire du Groupe Casino et au cycle de vie de deux installations de stockage de déchets dangereux de SARP Industries. Des orientations stratégiques visant à éviter-réduire-compenser les pressions non durables sont proposées. Soulignant l’importance de renforcer la prise en charge des pressions étendues, cette thèse ouvre plus largement des perspectives pour les secteurs d’activité et les politiques publiques. As we are experiencing a major biological crisis, institutional actors and NGOs are calling on businesses to engage efforts aiming at halting biodiversity loss. The objective of the thesis is to analyze and evaluate the potential contribution of corporate social responsibility (CSR) to biodiversity conservation.A framework is developed to analyze to which extent a company takes in charge its ecological responsibilities. After characterizing CSR initiatives based on the case study of business commitments to contribute to the French National Biodiversity Strategy, a method is proposed to test whether business activities exert unsustainable pressures on ecosystems. It is assumed that compatibility with ecosystems’ carrying capacities is a prerequisite for effective biodiversity conservation. This method, adapted from the “absolute environmental sustainability assessment” (AESA) approach, is applied in the context of research-intervention projects to the food portfolio of the mass-market retailer Groupe Casino and to the life cycle of two facilities of SARP Industrie specialized in the disposal and storage of hazardous waste. The comparison of the company’s environmental footprints with the ecological constraints is used to draw a comprehensive strategy based on the mitigation hierarchy. As our results highlight the opportunity to strengthen the management of extended pressures through CSR, possible implications for sectors and public policies are discussed.

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    Authors: Auzias , Maël;

    L'internet des Objets (IoT) est habituellement présenté comme l'ensemble d'objets interconnectés à travers un réseau qui est, en pratique, Internet. Or, il existe beaucoup de cas où la connectivité est intermittente à cause des interfaces radio courte-portées et des contraintes d'économie d'énergie. L'architecture de réseautage tolérant les délais (DTN) ainsi que le Bundle Protocole (BP) sont considérés comme des solutions viables pour résoudre ce genre de challenges grâce au mécanisme store-carry-and-forward. Cette thèse vise à fournir des supports de programmation adaptés autant à l'IoT qu'au contexte DTN. Dans ce but, les challenges relevant du DTN et de l'IoT (DT-IoT) sont étudiés et quelques principes de design logiciels sont proposés. Ces principes ont pour but d'optimiser la réactivité et l'efficacité des applications ayant pour cible un contexte DT- IoT. La première contribution est la définition d'un support de programmation orienté ressources, nommé BoaP. Ce support fournit un protocole de requête/réponse grâce à une transposition de CoAP (Contrained Application Protocol). Cette transposition est composée d'ajustements fondamentaux et d'améliorations pour utiliser BP en tant que couche de transport. BoaP a été implémenté et testée dans un petit réseau physique. Une méthode pour évaluer des intergiciels dans des réseaux DTNs est présentée. Un outil implémentant cette méthode a été développé. Il repose sur une plateforme de virtualisation qui simule les contacts réseaux tout en émulant les nœuds du réseau. Cet outil a été utilisé pour exécuter des expériences pour évaluer la validité de BoaP. Enfin, un autre support de programmation est examiné. Celui-ci adopte une approche orientée service et respecte les contraintes REST (Representational State Transfer). Il se repose sur BoaP a été créé avec l'IoT en tête et est adapté à l’environnement DTN. La découverte exploite une interface de publications/souscriptions. Les descripteurs de services contiennent des champs spécifiques pour informer de la disponibilité de leur fournisseurs. The Internet of Things (IoT) is usually presented as a set of THINGS interconnected through a network that is, in practice, Internet. However, there exist many contexts in which the connectivity is intermittent due to short-range wireless communication means or energy constraints. The Delay Tolerant Networking (DTN) architecture and the Bundle Protocol (BP) are known to overcome this communication challenge as they provide communication means by relying on a store-carry-and- forward mechanism. This thesis aims to provide programming supports adapted to both IoT and DTN contexts. For this, both DTN and IoT (DT-IoT) challenges are studied and several design principles are proposed. These principles aim to optimize reactivity and efficiency of applications targeting the DT-IoT context. The first contribution is the definition of a resource-oriented programming support, named BoaP, to enable a DT-IoT. It provides a protocol based on request/response thanks to a transposition of CoAP (Contrained Application Protocol). This transposition consists of fundamental adjustments and enhancements to use BP as the underlying transport protocol. BoaP has been implemented and tested in a small physical network. A method to evaluate middleware systems in DTNs is presented. A tool implementing this method has been developed. It relies on a virtualization platform that simulates network contacts and emulates network devices. This tool was used to run experimentations that assessed the validity of BoaP. Finally, another programming support is investigated. It follows a service-oriented approach and respects REST (Representational State Transfer) constraints. It is built on top of BoaP with IoT in mind and is adapted to DTN environments. Its discovery/advertisement exploits a publish/subscribe interface. Service descriptors contain specific fields to inform on the availability of the service providers. %Finally, requests are extended with some options to enforce conditions on geographic or time context.

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  • Authors: Salhi, Bilel;

    Since the end of the 19th century, the mining area of Gafsa (south-west Tunisia) has specialized in the single-activity extraction and enrichment of phosphate for reasons of economic profits. With these exports, this area has suffered an intense degradation of soil resources, vegetation cover and an advanced deterioration of agricultural areas. The management of the mining infrastructure has failed to meet environmental standards, causing social and spatial inequalities and increasing the level of environmental risks.The mining activity was at the origin of the birth and genesis of the mining towns in the Basin of Gafsa (BMG). The formation of spontaneous cities has caused the disarticulation of the urbanization. Urban extensions, including the expansion of anarchic cities, extending to laundries and to mines, thus created conflicts with the phosphatier domain. All these factors make costly and complicated attempts at development and rehabilitation that mining companies do not dare to commit.Taking into account the complexity of the many social, spatial and environmental aspects of the BMG, we used both the classical geographical approach and the geomatics approach that seemed appropriate for better decision-making. The interest of this latter approach makes it possible to identify, analyze, and model the state of the sites, the urban and environmental mutations in relation to the spatial-mining growth.; Depuis la fin du 19ème siècle, l’espace minier de Gafsa (Sud-Ouest de Tunisie) s’est spécialisé dans la mono-activité de l’extraction et l’enrichissement du phosphate pour des raisons de profits économiques certains. Avec ces exportations, l’espace a subi une dégradation intense des ressources du sol, de la couverture végétale et une détérioration avancée des zones agricoles. La gestion des infrastructures minières n’a pas su répondre aux normes environnementales et a provoqué ainsi des inégalités sociales et spatiales et a accentué le niveau des risques environnementaux.L’activité minière a été à l’origine de la naissance et de la genèse des villes minières dans le Bassin Minier de Gafsa (BMG). La formation de cités spontanées a provoqué la désarticulation du tissu urbain. Les extensions urbaines notamment l’expansion des quartiers anarchiques, s’étendant vers les laveries et vers les mines, ont créé ainsi des conflits avec le domaine phosphatier. Tenant compte de la complexité des multiples aspects sociaux, spatiaux et environnementaux du BMG, nous avons utilisé à la fois l’approche géographique classique et l’approche géomatique qui nous a semblé appropriée pour aider à la prise de décision. L’intérêt de cette dernière approche permet d’identifier, d’analyser, et de modéliser l’état des lieux, les mutations urbaines et environnementales en relation avec la croissance spatiale-minière. Les principaux résultats permettent d’avoir une banque de données statistiques et cartographiques, à différentes échelles, pour une vision synthétique et une meilleure compréhension du BMG et de réaliser un modèle d’aide à la décision.

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  • Authors: Kaçamak, Asli-Begüm;

    Les lianes développent des organisations vasculaires parmi les plus complexes chez les plantes et constituent une forme de croissance emblématique de la diversité et de la dynamique des forêts tropicales. Cependant, leur écologie et notamment les liens entre traits, anatomie et structure des communautés restent mal connus. L'objectif de cette thèse est d'approfondir notre compréhension des stratégies écologiques des lianes, de la diversité macro-anatomique à la structure des communautés, en utilisant des données de terrain au sol et par drone. L'étude a été menée dans le nord du Congo, où les arbres et les lianes sont suivis dans des parcelles permanentes au fil du temps. Dans trois chapitres indépendants, j'explore (i) le lien entre les mesures au sol des lianes couramment utilisées et les mesures par drone de la couverture foliaire des lianes sur les couronnes des arbres ; (ii) l'influence de la topographie locale, de la structure forestière et de la composition des arbres sur la structure des communautés de lianes et la composition floristique et fonctionnelle ; et (iii) les stratégies associées à la diversité macroanatomique des lianes, leurs liens avec le spectre économique des feuilles, et leurs schémas à travers une phylogénie et des gradients environnementaux. La plupart des mesures de la liane dérivées du sol étaient significativement liées à la couverture foliaire de la liane dérivée du drone sur les couronnes d'arbres. C'est la surface terrière de la liane qui permettait le mieux de prédire ce phénomène, et la densité du bois de la liane y contribuait négativement, avec un rapport surface foliaire/diamètre plus élevé pour les lianes à bois clair (voir doi:10.3389/ffgc.2022.803194 ; figure 1). Le long des gradients environnementaux, la structure de la communauté de lianes était principalement déterminée par la structure forestière locale, avec une abondance accrue de lianes de petite taille et de surface terrière dans les zones de canopée ouverte où elles sont en concurrence avec les herbes géantes. La composition floristique et fonctionnelle des lianes a légèrement varié le long de ces gradients. Des stratégies d'acquisition plus rapides ont eu tendance à se produire dans les zones à canopée ouverte (faible densité de bois de liane, surface foliaire spécifique élevée et %PO4). Les lianes ont montré des associations significatives spécifiques aux espèces avec les lianes les plus communes et les t ! rees. Du point de vue de l'écologie fonctionnelle, les espèces de lianes présentaient une grande diversité de structures macro-anatomiques et de variantes cambiales. Celles-ci étaient associées à des stratégies allant de l'efficacité hydraulique à la sécurité hydraulique, et à des tiges plus denses dans la phase d'autoportance à la résilience pendant l'escalade (figure 2). Les stratégies relatives aux feuilles et au bois ont été couplées de manière significative (figure 3) et réparties sur l'ensemble de la phylogénie. Cependant, seul le compromis entre les stratégies foliaires acquisitives et conservatrices a été significativement affecté par les gradients environnementaux, alors que les stratégies du bois semblent rester neutres. J'espère que ce travail contribuera à une meilleure compréhension de la distribution temporelle et spatiale des espèces de lianes et permettra de mieux prédire les changements dans des conditions environnementales et à grande échelle. Lianas develop some of the most complex vascular organizations in plants and are an emblematic growth form in the diversity and dynamics of tropical forests. However, their ecology and especially the links between traits, anatomy and community structure remain poorly known. The goal of this thesis is to deepen our understanding of the ecological strategies of lianas, from macroanatomical diversity to community-level patterns, using both ground- and drone-based field data. The study was carried out in Northern Congo, where trees and lianas are monitored in permanent plots through time. In three independent chapters, I explore (i) the link between commonly used ground-based liana measurements and drone-based measurements of liana leaf coverage over tree crowns; (ii) the influence of local topography, forest structure, and tree composition on liana community structure and floristic and functional composition; and (iii) the strategies associated with the macroanatomical diversit! y of lianas, their links to the leaf economic spectrum, and their patterns across a phylogeny and environmental gradients. Most ground-derived liana metrics were significantly related to drone-derived liana leaf coverage over tree crowns. This was best predicted by liana basal area and negatively mediated by liana wood density, with a higher leaf area-to-diameter ratio for light-wooded lianas (see doi:10.3389/ffgc.2022.803194; Figure 1). Along environmental gradients, the liana community structure was mainly determined by local forest structure, with an increased abundance of small-sized lianas and basal area in open canopy areas where they competed with giant herbs. The floristic and functional composition of lianas varied marginally along these gradients. Faster acquisition strategies tended to occur in open canopy areas (low liana wood density, high specific leaf area, and %PO4). Lianas exhibited significant species-specific associations with the most common lianas and t! rees. Through the lens of functional ecology, liana species ex! hibited a large diversity of macroanatomical structures and cambial variants. These were associated with strategies ranging from hydraulic efficiency to hydraulic safety, and higher density stems in the self-supporting phase to resilience during climbing (Figure 2). Both leaf and wood strategies were significantly coupled (Figure 3) and distributed throughout the phylogeny. However, only the trade-off between acquisitive and conservative leaf strategies was significantly affected by environmental gradients, while wood strategies appeared to remain neutral. I hope that this work will contribute to a better understanding of the temporal and spatial distribution of liana species and better predict shifts under large-scale and environmental conditions.

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  • Authors: Estopinan, Joaquim;

    Les modèles de distribution d'espèces (SDMs) ont pour but d'apprendre les préférences environnementales des espèces et de projeter leur distribution géographique.Les récentes percées dans le domaine de l'apprentissage profond, associées à l'explosion des données sur la biodiversité, ont conduit au développement d'une nouvelle génération de modèles appelés deep-SDMs.Dans cette thèse, nous explorons leur application pour la conservation de la biodiversité.Tout d'abord, nous évaluons la contribution des séries temporelles d'images satellites en tant que covariables environnementales.La capture de la phénologie des habitats d'espèces s'est avérée précieuse, en particulier pour les espèces rares et dans les régions riches en espèces.Deuxièmement, nous entraînons un deep-SDM pour déduire les assemblages mondiaux d'espèces d'orchidées à l'échelle du kilomètre.Des indicateurs spatiaux de leur risque d'extinction sont ensuite cartographiés à l'aide de la liste rouge des espèces menacées de l'UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature).En mettant en évidence des motifs spatiaux du risque d'extinction de taxons sous-évalués, ces indicateurs multi-échelles et basés sur de grands volumes de données peuvent informer la planification de la conservation.Troisièmement, nous utilisons des représentations d’espèces issues d’un deep-SDM pour prédire avec succès les statuts UICN des espèces, tout en permettant de projeter l'étude dans des conditions bioclimatiques futures.En effet, l'évaluation automatisée du risque d'extinction est un domaine de recherche actif pour compléter les évaluations manuelles.Notre méthode de classification bénéficie du pouvoir de généralisation des deep-SDMs.Il vise à atténuer la dépendance à l'information géographique dans les évaluations du risque d'extinction de la flore et ainsi pouvoir prédire l'évolution future de ces risques.La modélisation de la distribution des espèces est une tâche extrêmement difficile en raison de leurs dépendances biotiques et abiotiques complexes.Les modèles d'apprentissage profond peuvent s'appuyer sur les informations clefs qui sont en corrélation avec les espèces observés, et ce même lorsque des covariables environnementales riches et de très grande dimension leur sont fournies.En outre, les données sur la biodiversité sont entravées par des biais (taxonomique, géographique, temporel, etc.) que les techniques d'apprentissage automatique peuvent aider à compenser.En conclusion, nous avons étudié trois directions dans lesquelles les deep-SDM peuvent contribuer à la production de supports d'aide à la décision pour la conservation. 1) Tirer parti des données satellitaires de grande dimension pour modéliser les distributions d'espèces, 2) utiliser le pouvoir de généralisation et l'inférence des deep-SDMs pour cartographier mondialement le risque d’extinction d'assemblages d'espèces, et enfin 3) encoder des variables de grande dimension et leurs interactions reflétant les préférences environnementales des espèces pour des tâches connexes telles que la classification des statuts UICN. Species distribution models (SDMs) aim to learn the environmental preferences of species and ultimately project their geographic distributions.Recent breakthroughs in deep learning, coupled with the explosion of biodiversity data, have led to the development of a new generation of models, called deep-SDMs.In this thesis, we explore their application in biodiversity conservation.First, we evaluate the contribution of satellite image time-series as environmental covariates.Capturing the phenology of species' habitats was found to be valuable, especially for rare species and in species-rich regions.Second, we train a deep-SDM to infer global orchid species assemblages at the kilometre scale.Spatial indicators of their extinction risk are then mapped using the IUCN Red List of threatened species.By highlighting spatial patterns of extinction risk for under-assessed taxa, such scalable and data-intensive indicators can inform conservation planning.Third, we use SDM-based species features to successfully predict the IUCN extinction risk status of species while being flexible enough to project the study into future bioclimatic conditions.Indeed, automated extinction risk assessment is an active research avenue to complement manual assessments.Our classification scheme benefits from the generalisation power of deep-SDMs.It aims to mitigate the over-reliance on geographic information in flora extinction risk assessments, thus allowing prediction of future extinction risk patterns.Modelling species distributions is an incredibly difficult task due to complex biotic and abiotic dependencies.Deep learning models can rely on the critical information that correlates with observed species patterns when provided with rich, high-dimensional environmental covariates.Furthermore, biodiversity data are hampered by biases (taxonomic, geographic, temporal, etc.) that machine learning techniques can help to compensate for.Ultimately, in our work we have investigated three directions in which deep-SDMs can contribute to the production of decision support for conservation: 1) taking advantage of high-dimensional satellite data to model species distributions, 2) using their generalisation and inference power to map the extinction risk of global species assemblages, and finally 3) encoding high-dimensional covariate information for downstream tasks such as flexible IUCN status classification.

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    Authors: Hemmer, Adrien;

    Cette thèse porte sur de nouvelles méthodes de détection pour la sécurité des systèmes IoT hétérogènes, et s'inscrit dans le cadre du projet européen Secure IoT. Nous avons tout d'abord proposé une solution utilisant le process mining couplé à un pré-traitement des données, pour construire des modèles de comportement et identifier des anomalies à partir de données hétérogènes. Nous avons évalué cette solution à partir de jeux de données issus de plusieurs domaines d'applications différents : véhicules connectés, industrie 4.0, robots d'assistance. Cette solution permet de construire des modèles plus facilement compréhensibles. Elle obtient des meilleurs résultats de détection que d'autres méthodes usuelles, mais demande un temps de traitement plus long. Pour réduire ce dernier sans dégrader les performances de détection, nous avons ensuite étendu notre méthode à l'aide d'une approche ensembliste, qui permet de combiner les résultats de plusieurs méthodes de détection utilisées simultanément. En particulier, nous avons comparé différentes stratégies d'agrégation des scores. Nous avons aussi évalué un mécanisme permettant d'ajuster dynamiquement la sensibilité de la détection. Enfin, nous avons implanté la solution sous la forme d'un prototype, qui a été intégré à une plateforme de sécurité développée avec des partenaires européens. This thesis concerns new detection methods for the security of heterogenous IoT systems, and fits within the framework of the SecureIoT European project. We have first proposed a solution exploiting the process mining together with pre-treatment techniques, in order to build behavioral models, and identifying anomalies from heterogenous systems. We have then evaluated this solution from datasets coming from different application domains : connected cars, industry 4.0, and assistance robots.. This solution enables to build models that are more easily understandable. It provides better detection results than other common methods, but may generate a longer detection time. In order to reduce this time without degrading detection performances, we have then extended our method with an ensemble approach, which combines the results from several detection methods that are used simultaneously. In particular, we have compared different score aggregation strategies, as well as evaluated a feedback mechanism for dynamically adjusting the sensitivity of the detection. Finally, we have implemented the solution as a prototype, that has been integrated into a security platform developed in collaboration with other European industrial partners.

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    Authors: Vayssade, Jehan-Antoine;

    L’objectif de cette thèse est de mettre au point un moyen de détecter les adventices dans un champ à l’aide d’images multispectrales, afin de pouvoir déterminer quelles sont les adventices à éliminer pendant le cycle de culture en cours et plus particulièrement aux stades précoces. L’approche multi-critère s’intéresse à la disposition spatiale, à la signature spectrale, à la morphologie et à la texture des plantes présentes dans les parcelles. Ce manuscrit propose une méthode permettant de sélectionner les meilleurs critères pour une discrimination optimale dans un contexte donné. Préalablement à l’extraction de ces critères, un ensemble de méthodes ont été développées afin de corriger les erreurs du dispositif d’acquisition, de détecter précisément la végétation, puis d’identifier au sein de la végétation les individus sur lesquels les différents critères peuvent être extraits. Pour l’étape de détection des individus, il s’est révélé que l’échelle de la feuille était plus adaptée que celle de la plante. La détection de la végétation et l’identification des feuilles s’appuient sur des méthodes d’apprentissage profond, capables de traiter des feuillages denses. L’introduction de ces méthodes dans une chaîne de traitement usuelle constitue l’originalité de ce manuscrit où chaque partie a fait l’objet d’un article. Concernant le dispositif d’acquisition, une méthode de recalage des bandes spectrales a été développée, et les résultats montrent une précision de l’ordre du pixel. Ensuite, de nouveaux indices de végétation reposant sur de l’intelligence artificielle constituent l’une des avancées scientifiques de cette thèse. A titre indicatif, ces indices permettent d’atteindre 82.19% de mIoU contre 63.93%-73.71% pour des indices standards et fonctionnent en environnement non-contrôlé. Par extension, une méthode de détection des feuilles a été définie. Elle repose sur la détection de leurs contours, et semble avantageuse sur nos données multispectrales. Finalement, les meilleurs couples de propriétés ont été définis pour la discrimination culture/adventices à l’échelle de la feuille, dont les performances atteignent 91% de classification. The objective of this thesis is to develop a way to detect weeds in a field using multispectral images, in order to determine which weeds should be eliminated during the current crop cycle and more particularly at the early stages. The multi-criteria approach focuses on the spatial arrangement, the spectral signature, the morphology and the texture of the plants located in the plots. This work proposes a method for selecting the best criteria for optimal discrimination for a given setup. Prior to the extraction of these criteria, a set of methods was developed in order to correct the errors of the acquisition device, to precisely detect the vegetation and then to identify within the vegetation the individuals on which the different criteria can be computed. For the individual detection step, it appears that leaf scale is more suitable than plant scale. Vegetation detection and leaf identification are based on deep learning methods capable of processing dense foliage. The introduction of these methods in a usual processing chain constitutes the originality of this manuscript where each part was the subject of an article. Concerning the acquisition device, a method of spectral band registration was developed. Then, new vegetation indices based on artificial intelligence constitute one of the scientific advances of this thesis. As an indication, these indices offer a mIoU of 82.19% when standard indices ceil at 63.93%-73.71%. By extension, a leaf detection method was defined and is based on the detection of their contours, this method seems advantageous on our multispectral data. Finally, the best property pairs were defined for crop/weed discrimination at leaf level, whith classification performances up to 91%.

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    Authors: Shreve, Tara;

    Les systèmes volcaniques rift-caldera basaltiques fournissent les conditions propices à l’étude de plusieurs processus volcaniques, comme le transport de magma, les eondrements de caldera et le remplissage magmatique. Certaines des plus grandes calderas dans le monde, cependant, sont situées dans des régions isolées dont l’accès peut être dangereux ou logistiquement complexe. La télédétection des déformations du sol, du dégazage et des anomalies thermiques, ore une alternative pour y suivre l’activité volcanique.Ambrym, une île volcanique du Vanuatu isolée mais très active, a subi de nombreux épisodes de déformation du sol au cours des 20 dernières années. Depuis 2015, deux éruptions ont eu lieu à l’intérieur de sa caldera de 12 km de diamètre. La première éruption a eu lieu après 15 ans de dégazage passif et d’activité des lacs de lave. L’éruption la plus récente, en décembre 2018, a vidangé les lacs de lave des cratères sommitaux, provoquant l’intrusion d’un volume >0.4 kilomètres cubes dans la zone de rift sud-est. Le dike engendré a parcouru une distance de plus de 20 km, et s’est ouvert de plus de 4 mètres en profondeur. La vidange du magma a produit une subsidence de la caldera à grande échelle, associée à une activation des failles bordant la caldera, et a alimenté une éruption sous-marine de ponces basaltiques. Une éruption plus modeste a eu lieu en février 2015, activant également une portion de la caldera, et extrayant du magma depuis une chambre située à une profondeur de ≥4.1 km.Ces deux événements confirment que les failles bordières de la caldera d’Ambrym sont des structures actives. L’activité de ces failles contribue à la topographie de la caldera d’Ambrym, dont le mécanisme de formation est discuté (éruption Plinienne initiale à 2 ka, suivie d’éruptions phréatomagmatiques). La détection d’une activation des failles de caldera par la géodésie spatiale nous permet de formuler l’hypothèse que des centaines d’intrusions de tailles modérées à grandes peuvent contribuer à un approfondissement de la caldera, en drainant le magma stocké temporairement sous la caldera d’Ambrym.Outre ces deux événements éruptifs majeurs, nous mettons en évidence deux épisodes (2004 – 2007, 2015 – 2017) de subsidence rapide (≥10 cm/an), mesurés par InSAR. Aucune de ces deux périodes n’est associée à une éruption répertoriée. A partir des informations glanées au cours des éruptions de 2015 et 2018 (e.g., la profondeur des zones de stockage, le volume des intrusions, la relation entre l’activité éruptive et les lacs de lave), nous explorons les mécanismes physiques pouvant expliquer cette subsidence inter-éruptive. L’épisode de 2004 – 2007 est probablement associé à une intrusion de dike (en l’absence d’éruption), engendrant la dépressurisation d’un sill superficiel, hydrauliquement connecté aux lacs de lave. A partir d’un modèle théorique proposé par Girona et al. [2014], en couplant le dégazage passif (mesuré par spectroscopie satellitaire) et la dépressurisation du réservoir magmatique (déduite de la géodésie spatiale), nous proposons que l’épisode de 2015 – 2017 ait pour origine la dépressurisation d’un réservoir magmatique de grande taille (>10 kilomètres cubes). Par contraste, de courtes périodes de soulèvement pourraient être limité aux périodes de temps pendant lesquelles le système est fermé, par exemple en 2019 – 2020 après l’épisode de vidange des lacs de lave en 2018, et potentiellement en 2007 – 2010 à la suite d’un événement d’intrusion non répertorié en 2005.En comparant les phases de regain d’activité d’Ambrym avec celles observées dans les autres systèmes rift-caldera basaltiques (Kīlauea, Bárðarbunga, Sierra Negra, etc.), les résultats obtenus dans cette dissertation permettent de mieux comprendre l’activité des lacs de lave, le développement de la caldera, les processus de déformation induits par le dégazage, le remplissage magmatique, et la géométrie et le fonctionnement des systèmes rift-caldera basaltiques. Basaltic caldera-rift systems provide unique opportunities to study a range of volcanic pro- cesses, including lateral magma transport, caldera collapse, and magma replenishment. Some of the largest basaltic calderas in the world, however, are located in dangerous or difficult-to-access regions. In such regions, remote sensing measurements of ground deformation, degassing, and thermal anomalies offer alternative means to assess volcanic activity.Ambrym, an exceptionally active, basaltic volcanic island in Vanuatu has undergone numerous episodes of ground deformation over the past 20 years. Since 2015, two eruptions have occurred within its 12 km wide caldera. The first event, a moderate-sized eruption in February 2015, occurred after more than 15 years of persistent degassing and lava lake activity, punctuated by intervals of quiescence. It activated a portion of the caldera-ring fault and drained a reservoir located ≥4.1 km depth. The most recent event, which occurred in December 2018, was significantly larger. This event drained the main craters’ lava lakes and intruded >0.4 cubic kilometers of magma into the SE rift zone. The dike travelled more than 20 km away from the main craters, and had an opening of >4 m at depth. Magma drainage from a central storage region caused widespread caldera subsidence and ring-fault activation, and resulted in the eruption of basaltic pumice offshore.These two events confirm that Ambrym’s caldera ring-faults are active structures. Ring- fault reactivation may contribute to continued deepening of Ambrym’s large caldera, whose formation mechanism is contested. Some authors [Robin et al., 1993] propose that caldera ring-faults were formed by an initial Plinian eruption and subsequent phreatomagmatic erup- tions. Ring-fault activation detected with Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) allows us to hypothesize that hundreds of moderate-to-large sized dike intrusions may contribute to further deepening of the caldera by draining magma from one of Ambrym’s numerous magma lenses.Separate from these main eruptive events, we document two inter-eruptive episodes of fast subsidence measured with InSAR (2004 – 2007 and 2015 – 2017, ≥10 cm per year). Neither of these time periods are associated with recorded eruptions. Inter-eruptive subsidence is challenging to interpret without additional constraints. Using the understanding gleaned from the 2015 and 2018 eruptions, we investigate possible physical mechanisms explaining these deformation signals. We conclude that the 2004 – 2007 episode is most likely due to a dike intrusion, accompanied by depressurization of the shallow sill hydraulically connected to the lava lakes. This interpretation is drawn from the joint analysis of ground deformation, sulphur dioxide gas emissions, and thermal anomalies. We then hypothesize that the 2015 – 2017 subsidence episode may be due to degassing-induced depressurization of a large (>10 cubic kilometers) magmatic reservoir, using a theoretical model developed by Girona et al. [2014] to couple degassing and reservoir depressurization.To investigate the role played by replenishment of the system, two periods of uplift have been identified. Variations in thermal anomalies and SO2 degassing complement displace- ment measurements, allowing for more robust interpretations of the volcanic deformation episodes. At Ambrym, uplift during replenishment may be limited to time periods when the system is closed, such as after lava lake drainage in 2019 – 2020 and perhaps in 2007 – 2010, following the previously unreported diking event in 2005.Remote sensing data has allowed us to analyse the activity of Ambrym volcano over the past two decades. By comparing Ambrym’s unrest with that of other calderas (Kīlauea, Bárðarbunga, Sierra Negra, etc.), the results obtained in this dissertation can further our understanding of basaltic caldera-rift systems and their underlying magmatic plumbing systems.

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    Authors: Yaker, Mahieddine;

    Depuis leur apparition durant la conquête spatiale, à leur arrivée dans nos mai- sons, les systèmes embarqués ont énormément évolué dans leur composition, leur fonctionnement et leurs méthodes de développement. De plus, avec l’apparition de réseaux comme Internet, on a vu émerger une nouvelle forme de systèmes embar- qués, dit l’Internet des Objets (ang, Internet of Things, IoT). Ces systèmes sont très diversifiés. Ils sont utilisés dans les transports, la télécommunication ou encore la domotique et la médecine. De plus, on voit aussi apparaître des objets connectés fonctionnant en groupe, permettant de fournir des fonctionnalités encore plus com- plexes à des utilisateurs. Ces utilisateurs peuvent être des êtres humains ou d’autres machines.Cette diversification a vu apparaître de nombreux acteurs, avec des compétences variées, proposant des composants logiciels ou matériels pour ces systèmes embar- qués. Malheureusement, la multiplication des acteurs et des méthodes de dévelop- pement et de collaboration peut nuire aux mécanismes de sécurité ou de sûreté de fonctionnement des systèmes. Lorsqu’une défaillance survient, il peut être difficile dans certaines situations de déterminer le responsable, en dépit des contraintes contrac- tuelles et légales. De plus, si des acteurs économiques distincts et concurrents sont amenés à fournir des services simultanément pour ces objets, il est possible que l’un d’eux cherche à nuire à ses rivaux.Pour répondre à ces problématiques de sécurité et sûreté, des solutions logicielles ou matérielles sont développées. L’isolation mémoire ou la virtualisation garantissent notamment l’intégrité et la confidentialité au sein de l’objet. L’utilisation de méthodes formelles permet la vérification de propriétés en amont de la période de fonctionne- ment du système. En plus des liens contractuels, les acteurs sont parfois dans l’obli- gation de respecter des normes ou des standards de développement destinés à four- nir des garanties légales sur les objets.Dans cette thèse, j’étudie d’abord l’écosystème dans lequel les systèmes embar- qués et les objets connectés sont développés, afin d’y identifier de la manière la plus exhaustive possible les acteurs de cet écosystème. Cette étude m’a mené à constater la dilution des responsabilités de chaque acteur au sein du système embarqué en cas de défaillance de sécurité ou de sûreté ainsi que le manque de confiance entre eux. Ainsi, après cette analyse, j’ai conçu une hiérarchie et des droits entre ces acteurs et leur relation. Pour construire cette architecture, je me base sur des travaux d’un noyau formellement prouvé, fournissant des propriétés d’isolation mémoire et des garanties fortes de sécurité et de sûreté. Avec ces briques de base, je montre com- ment on peut construire l’architecture et y propager ces garanties afin de mainte- nir la confiance entre les acteurs, le confinement de défaillances et la responsabilité de chacun. Avec le mécanisme de sécurisation des échanges mis en place, je montre qu’il est possible d’étendre cette architecture afin de construire un groupement d’ob- jets tout en maintenant les propriétés de sécurité et de sûreté définies au sein des objets. Since their inception during the space race and their integration into our homes, embedded systems have undergone significant evolution in their composition, operation, and development methods. Furthermore, with the advent of networks like the Internet, a new form of embedded systems known as the Internet of Things (IoT) has emerged. These systems are highly diverse, utilized in transportation, telecommunications, home automation, and medicine. Additionally, we are now seeing the emergence of connected objects operating in groups, providing even more complex functionalities to users, who can be either humans or other machines.This diversification has led to the emergence of numerous players with varied skills, offering software or hardware components for these embedded systems. Unfortunately, the proliferation of stakeholders and development and collaboration methods can compromise the security or reliability mechanisms of the systems. In the event of a failure, it can be challenging in some situations to determine responsibility, despite contractual and legal constraints. Moreover, if distinct and competing economic actors are providing services simultaneously for these objects, it is possible that one may seek to harm its rivals.To address these security and safety issues, software or hardware solutions are being developed. Memory isolation and virtualization, in particular, ensure integrity and confidentiality within the object. The use of formal methods allows for the verification of properties before the system's operational period. In addition to contractual ties, stakeholders are sometimes required to adhere to development norms or standards intended to provide legal guarantees on the objects.In this thesis, I first study the ecosystem in which embedded systems and connected objects are developed, aiming to identify as comprehensively as possible the actors within this ecosystem. This study led me to observe the dilution of each actor's responsibilities within the embedded system in the event of a security or safety failure, as well as a lack of trust among them.Thus, following this analysis, I designed a hierarchy and rights among these actors and their relationships. To construct this architecture, I rely on work from a formally proven kernel, providing memory isolation properties and strong security and safety guarantees. With these foundational elements, I demonstrate how one can construct the architecture and propagate these guarantees to maintain trust among the actors, confine failures, and ensure individual accountability. With the secure exchange mechanism implemented, I show that it is possible to extend this architecture to build a grouping of objects while maintaining the defined security and safety properties within the objects.

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  • Authors: Bostelman, Roger;

    An advanced approach to flexible manufacturing is to move robotic manipulators, using anAGV or mobile robot, called mobile manipulators, between workstations. The use ofmobile manipulators can be advantageous in a number of situations. It can result in costsavings when a single mobile manipulator can be used to replace several stationarymanipulators. However, mobile manipulators are “a relatively young discipline withinrobotics.” An extensive literature review of the research leading to commercial mobilemanipulators and mobile robots was performed. The performance measurement of mobilemanipulators, including a mobile base with an onboard robot arm, is virtually non-existent.However, mobile manipulators are beginning to appear in manufacturing, healthcare, andpossibly other industries and therefore, a method to measure their performance is critical toboth manufacturers and users of these relatively complex systems. Measurements of mobilemanipulators performing standard tasks (poses and motions) are also non-existent except forsimply ensuring that the task has been more or less completed. The task chosen for thisthesis is assembly due to its requirement for relatively precise system posing.Performance test methods have lagged behind safety test methods for mobile manipulatorswhich is progressing towards development of a new safety standard in the US. Metrics forsafety and performance of mobile manipulators include many areas, such as: safe operation,task completion, time to complete the task, quality, and quantity (i.e., accuracy andrepeatability, respectively) of tasks completed. Prior to industrial acceptance and standardsdevelopment for mobile manipulators, users of these new systems will expect manufacturersto provide real performance data to guide their procurement and assure suitability for givenapplication tasks. Due to the relatively high cost to procure and setup motion tracking systemsto measure systems performance, an alternative method for use by manufacturers and users isideal. A new test method concept that uses an artifact, called the Reconfigurable MobileManipulator Artifact (RMMA), is described in this thesis and compared to an optical trackingsystem that was used as ground truth for the RMMA and mobile manipulator.System modeling the mobile manipulator system, components, and the associatedmeasurements can help to improve the understanding of these relatively complex systems.Systems Modeling Language (SysML) was chosen and used throughout this thesis becauseof SysML has reusable software modules for structure, behavior, requirements andparametrics off the mobile manipulator. The models describe the many aspects ofmeasuring mobile manipulator performance also as new research area. The models wereevaluated through experiments on an example mobile manipulator components and the entiresystem. SysML was used to describe the theoretical basis of the performance throughpropagation of uncertainty where mathematical equations are also modeled.A use case is modeled and described where the concepts researched to measure mobilemanipulator performance are applied to a manufacturing implementation. The simplisticnature of the measurement process using the RMMA can be directly applied to today’smanufacturing processes, and extended beyond the contributions of this research to othereven more complex measurement needs. The research is also discussed to even apply tocross-industry test methods for exoskeletons worn by humans.; Une approche avancée de la fabrication flexible consiste à déplacer des manipulateurs robotisés AGV ou robot mobile, appelé manipulateurs mobiles, entre les postes de travail. L'utilisation de manipulateurs mobiles peuvent être avantageux dans un certain nombre de situations. Cela peut entraîner des coûts économies lorsqu'un seul manipulateur mobile peut être utilisé pour remplacer plusieurs stationnaires manipulateurs. Cependant, les manipulateurs mobiles sont «une discipline relativement jeune robotique. "Une revue de la littérature approfondie de la recherche menant à la commercialisation mobile manipulateurs et robots mobiles a été réalisée. La mesure de la performance du mobile les manipulateurs, y compris une base mobile avec un bras de robot embarqué, sont pratiquement inexistants. Cependant, les manipulateurs mobiles commencent à apparaître dans la fabrication, la santé, et peut-être d'autres industries et, par conséquent, une méthode pour mesurer leur performance est essentielle pour les fabricants et les utilisateurs de ces systèmes relativement complexes. Mesures de mobile manipulateurs effectuant des tâches standard (poses et mouvements) sont également inexistants, sauf pour simplement s'assurer que la tâche a été plus ou moins complétée. La tâche choisie pour cela thèse est l'assemblage en raison de son exigence de pose de système.Les méthodes de test de performance ont pris du retard par rapport aux méthodes de test de sécurité pour les manipulateurs mobiles qui progresse vers le développement d'une nouvelle norme de sécurité aux États-Unis. Métriques pour la sécurité et la performance des manipulateurs mobiles comprennent de nombreux domaines, tels que: l'achèvement des tâches, le temps nécessaire pour accomplir la tâche, la qualité et la quantité (c.-à-d.répétabilité, respectivement) des tâches accomplies. Avant l'acceptation industrielle et les normes développement pour les manipulateurs mobiles, les utilisateurs de ces nouveaux systèmes attendront des fabricants fournir des données de performance réelles pour guider leur approvisionnement et assurer l'aptitude à tâches d'application. En raison du coût relativement élevé pour acquérir et installer des systèmes de suivi de mouvement Pour mesurer la performance des systèmes, une méthode alternative à utiliser par les fabricants et les utilisateurs est idéal. Un nouveau concept de méthode de test qui utilise un artefact, appelé mobile reconfigurable Manipulateur Artefact (RMMA), est décrit dans cette thèse et comparé à un suivi optique système qui a été utilisé comme vérité de terrain pour le RMMA et manipulateur mobile. Système de modélisation du système de manipulation mobile, des composants et des les mesures peuvent aider à améliorer la compréhension de ces systèmes relativement complexes.Systems Modelling Language (SysML) a été choisi et utilisé tout au long de cette thèse, car de SysML a des modules logiciels réutilisables pour la structure, le comportement, les exigences et parametrics sur le manipulateur mobile. Les modèles décrivent les nombreux aspects de mesurer la performance des manipulateurs mobiles également en tant que nouveau domaine de recherche.Les modèles étaient évalué à travers des expériences sur un exemple de composants manipulateurs mobiles et l'ensemble système. SysML a été utilisé pour décrire la base théorique de la performance à travers la propagation de l'incertitude lorsque les équations mathématiques sont également modélisées.Un cas d'utilisation est modélisé et décrit où les concepts recherchés pour mesurer les mobiles les performances du manipulateur sont appliquées à une implémentation de fabrication. Le simpliste la nature du processus de mesure utilisant le RMMA peut être directement appliquée à processus de fabrication, et étendu au-delà des contributions de cette recherche à d'autres des besoins de mesure encore plus complexes (...).

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    Authors: Wolff , Anastasia;

    Alors que nous faisons face à une crise biologique majeure, acteurs institutionnel et ONGs exhortent les entreprises à s’engager pour enrayer cette érosion écologique. L’objectif de la thèse est d’analyser, évaluer et faire évoluer la contribution potentielle des entreprises à la conservation de la biodiversité dans le cadre de leur responsabilité sociétale (RSE).Un cadre d’analyse est développé pour évaluer la prise en charge par une entreprise de ses responsabilités écologiques en termes de moyens – les initiatives RSE a priori favorables à la biodiversité mises en œuvre – et de résultats – la compatibilité des activités de l’entreprise avec la conservation de la biodiversité. Après avoir caractérisé les initiatives RSE à partir de l’étude d’engagements d’entreprises endossés comme contributions à la Stratégie nationale pour la biodiversité, une méthode est proposée pour détecter si les activités d’une entreprise sont écologiquement non-durables. Le postulat est que le respect des capacités de charge des écosystèmes est un prérequis à la conservation effective de la biodiversité. Cette méthode, adaptée de l’évaluation environnementale absolue de la durabilité, est appliquée, dans le cadre de deux projets de recherche-intervention, au portfolio alimentaire du Groupe Casino et au cycle de vie de deux installations de stockage de déchets dangereux de SARP Industries. Des orientations stratégiques visant à éviter-réduire-compenser les pressions non durables sont proposées. Soulignant l’importance de renforcer la prise en charge des pressions étendues, cette thèse ouvre plus largement des perspectives pour les secteurs d’activité et les politiques publiques. As we are experiencing a major biological crisis, institutional actors and NGOs are calling on businesses to engage efforts aiming at halting biodiversity loss. The objective of the thesis is to analyze and evaluate the potential contribution of corporate social responsibility (CSR) to biodiversity conservation.A framework is developed to analyze to which extent a company takes in charge its ecological responsibilities. After characterizing CSR initiatives based on the case study of business commitments to contribute to the French National Biodiversity Strategy, a method is proposed to test whether business activities exert unsustainable pressures on ecosystems. It is assumed that compatibility with ecosystems’ carrying capacities is a prerequisite for effective biodiversity conservation. This method, adapted from the “absolute environmental sustainability assessment” (AESA) approach, is applied in the context of research-intervention projects to the food portfolio of the mass-market retailer Groupe Casino and to the life cycle of two facilities of SARP Industrie specialized in the disposal and storage of hazardous waste. The comparison of the company’s environmental footprints with the ecological constraints is used to draw a comprehensive strategy based on the mitigation hierarchy. As our results highlight the opportunity to strengthen the management of extended pressures through CSR, possible implications for sectors and public policies are discussed.

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    Authors: Auzias , Maël;

    L'internet des Objets (IoT) est habituellement présenté comme l'ensemble d'objets interconnectés à travers un réseau qui est, en pratique, Internet. Or, il existe beaucoup de cas où la connectivité est intermittente à cause des interfaces radio courte-portées et des contraintes d'économie d'énergie. L'architecture de réseautage tolérant les délais (DTN) ainsi que le Bundle Protocole (BP) sont considérés comme des solutions viables pour résoudre ce genre de challenges grâce au mécanisme store-carry-and-forward. Cette thèse vise à fournir des supports de programmation adaptés autant à l'IoT qu'au contexte DTN. Dans ce but, les challenges relevant du DTN et de l'IoT (DT-IoT) sont étudiés et quelques principes de design logiciels sont proposés. Ces principes ont pour but d'optimiser la réactivité et l'efficacité des applications ayant pour cible un contexte DT- IoT. La première contribution est la définition d'un support de programmation orienté ressources, nommé BoaP. Ce support fournit un protocole de requête/réponse grâce à une transposition de CoAP (Contrained Application Protocol). Cette transposition est composée d'ajustements fondamentaux et d'améliorations pour utiliser BP en tant que couche de transport. BoaP a été implémenté et testée dans un petit réseau physique. Une méthode pour évaluer des intergiciels dans des réseaux DTNs est présentée. Un outil implémentant cette méthode a été développé. Il repose sur une plateforme de virtualisation qui simule les contacts réseaux tout en émulant les nœuds du réseau. Cet outil a été utilisé pour exécuter des expériences pour évaluer la validité de BoaP. Enfin, un autre support de programmation est examiné. Celui-ci adopte une approche orientée service et respecte les contraintes REST (Representational State Transfer). Il se repose sur BoaP a été créé avec l'IoT en tête et est adapté à l’environnement DTN. La découverte exploite une interface de publications/souscriptions. Les descripteurs de services contiennent des champs spécifiques pour informer de la disponibilité de leur fournisseurs. The Internet of Things (IoT) is usually presented as a set of THINGS interconnected through a network that is, in practice, Internet. However, there exist many contexts in which the connectivity is intermittent due to short-range wireless communication means or energy constraints. The Delay Tolerant Networking (DTN) architecture and the Bundle Protocol (BP) are known to overcome this communication challenge as they provide communication means by relying on a store-carry-and- forward mechanism. This thesis aims to provide programming supports adapted to both IoT and DTN contexts. For this, both DTN and IoT (DT-IoT) challenges are studied and several design principles are proposed. These principles aim to optimize reactivity and efficiency of applications targeting the DT-IoT context. The first contribution is the definition of a resource-oriented programming support, named BoaP, to enable a DT-IoT. It provides a protocol based on request/response thanks to a transposition of CoAP (Contrained Application Protocol). This transposition consists of fundamental adjustments and enhancements to use BP as the underlying transport protocol. BoaP has been implemented and tested in a small physical network. A method to evaluate middleware systems in DTNs is presented. A tool implementing this method has been developed. It relies on a virtualization platform that simulates network contacts and emulates network devices. This tool was used to run experimentations that assessed the validity of BoaP. Finally, another programming support is investigated. It follows a service-oriented approach and respects REST (Representational State Transfer) constraints. It is built on top of BoaP with IoT in mind and is adapted to DTN environments. Its discovery/advertisement exploits a publish/subscribe interface. Service descriptors contain specific fields to inform on the availability of the service providers. %Finally, requests are extended with some options to enforce conditions on geographic or time context.

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  • Authors: Salhi, Bilel;

    Since the end of the 19th century, the mining area of Gafsa (south-west Tunisia) has specialized in the single-activity extraction and enrichment of phosphate for reasons of economic profits. With these exports, this area has suffered an intense degradation of soil resources, vegetation cover and an advanced deterioration of agricultural areas. The management of the mining infrastructure has failed to meet environmental standards, causing social and spatial inequalities and increasing the level of environmental risks.The mining activity was at the origin of the birth and genesis of the mining towns in the Basin of Gafsa (BMG). The formation of spontaneous cities has caused the disarticulation of the urbanization. Urban extensions, including the expansion of anarchic cities, extending to laundries and to mines, thus created conflicts with the phosphatier domain. All these factors make costly and complicated attempts at development and rehabilitation that mining companies do not dare to commit.Taking into account the complexity of the many social, spatial and environmental aspects of the BMG, we used both the classical geographical approach and the geomatics approach that seemed appropriate for better decision-making. The interest of this latter approach makes it possible to identify, analyze, and model the state of the sites, the urban and environmental mutations in relation to the spatial-mining growth.; Depuis la fin du 19ème siècle, l’espace minier de Gafsa (Sud-Ouest de Tunisie) s’est spécialisé dans la mono-activité de l’extraction et l’enrichissement du phosphate pour des raisons de profits économiques certains. Avec ces exportations, l’espace a subi une dégradation intense des ressources du sol, de la couverture végétale et une détérioration avancée des zones agricoles. La gestion des infrastructures minières n’a pas su répondre aux normes environnementales et a provoqué ainsi des inégalités sociales et spatiales et a accentué le niveau des risques environnementaux.L’activité minière a été à l’origine de la naissance et de la genèse des villes minières dans le Bassin Minier de Gafsa (BMG). La formation de cités spontanées a provoqué la désarticulation du tissu urbain. Les extensions urbaines notamment l’expansion des quartiers anarchiques, s’étendant vers les laveries et vers les mines, ont créé ainsi des conflits avec le domaine phosphatier. Tenant compte de la complexité des multiples aspects sociaux, spatiaux et environnementaux du BMG, nous avons utilisé à la fois l’approche géographique classique et l’approche géomatique qui nous a semblé appropriée pour aider à la prise de décision. L’intérêt de cette dernière approche permet d’identifier, d’analyser, et de modéliser l’état des lieux, les mutations urbaines et environnementales en relation avec la croissance spatiale-minière. Les principaux résultats permettent d’avoir une banque de données statistiques et cartographiques, à différentes échelles, pour une vision synthétique et une meilleure compréhension du BMG et de réaliser un modèle d’aide à la décision.

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