Author: Emna Ayari
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Le développement des stratégies optimales pour gouverner et gérer durablement les ressources en eau, dans le secteur agricole, devient de plus en plus crucial, particulièrement au niveau du bassin Méditerranée. La quantification de l'humidité du sol constitue l'une des variables clés dans ces stratégies, vu son importance dans les interactions sol-végétation-atmosphère. Durant les dernières décennies, la télédétection radar a prouvé sa pertinence pour estimer et cartographier l'état hydrique en allant d'une échelle parcellaire à une échelle régionale. Dans le cadre des futures missions des mesures radar en bande de fréquences L, les travaux de la présente thèse visent, en premier lieu, la proposition d'une approche pour estimer l'état hydrique du sol dans une région semi-aride, en Tunisie centrale en comparant le potentiel des données en bandes C et L. L'estimation de l'humidité du sol se base sur l'utilisation des mesures radar à synthèse d'ouverture (SAR) à haute résolution en bande L acquises par ALOS-2 en HH (L-HH) et en HV (L-HV) et en bande C acquises par Sentinel-1 en VV (C-VV) et en VH (C-VH) avec des mesures in-situ faites sur des parcelles sélectionnées dans la plaine de Kairouan. Pour quantifier l'humidité du sol, nous avons considéré deux types de végétation omniprésents dans la zone d'étude, les céréales et les piments structurés en lignes. Dans le but de simuler le signal radar sur des parcelles des céréales dans un contexte homogène d'humidité du sol, nous avons considéré deux options du Water Cloud Model (WCM) sans et avec le terme de diffusion lié à l'interaction sol-végétation. L'intégration du terme d'interaction sol-végétation apporte une amélioration importante des estimations d'humidité du sol en utilisant les données L-HV face à une amélioration limitée en utilisant les données en bande C. Lorsque la végétation est structurée en ligne et localement irriguée, la répartition spatiale de l'humidité est hétérogène. Nous avons proposé une version modifiée du WCM sur les parcelles des piments. La sensibilité du signal simulé avec le modèle WCM modifié diminue en fonction de l'augmentation de la hauteur et la fraction du couvert végétal. La comparaison des résultats de simulation dévoile que le modèle proposé est plus sensible à l'humidité du sol en utilisant les données L-HH qu'en C-VV. Vu la complexité de la description de la végétation et la limitation des données optiques en présence des nuages, dans la deuxième partie des travaux, nous nous sommes intéressés au potentiel des données radar Sentinel-1 pour décrire la végétation dans le processus d'estimation d'humidité du sol. Nous avons utilisé la cohérence interférométrique et l'indice normalisé du rapport de polarisation pour estimer l'indice NDVI durant le cycle du blé en fonction des périodes de développement. Cette méthodologie développée a permis le retraçage des séries temporelles de NDVI des parcelles test de blé. Le rapport de polarisation et sa normalisation ont été testés en tant que descripteurs de végétation dans le modèle WCM pour estimer l'humidité du sol en utilisant les données Sentinel-1. Les résultats d'estimation de l'état hydrique du sol insistent sur la pertinence des données SAR pour décrire la végétation avec des RMSE inférieure à 7.5 vol.%. Dans la dernière partie des travaux de thèse, nous avons investigué le potentiel des séries temporelle de la variabilité de l'humidité de surface du sol dans l'identification des anomalies climatiques. Nous avons utilisé des produits opérationnels d'humidité du sol issus de la synergie Sentinel-1 et Sentinel-2 (HRSM) à une résolution spatiale kilométrique. Après validation avec d'autres produits satellites, les résultats ont souligné la capacité des données à reproduire les évolutions de l'humidité à différents contextes climatiques sur le territoire Tunisien ainsi son potentiel à identifier les périodes de sécheresse.
Author: Yann Pageot
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L'eau est une ressource naturelle, qui depuis des millions d'années participe au cycle de la vie. Mais depuis peu, le changement climatique et les activités humaines remettent en cause l'équilibre du cycle de l'eau. Pour préserver cette ressource, il est nécessaire d'améliorer la connaissance sur les surfaces irriguées ainsi que les besoins et consommations en eau des cultures sur de grandes surfaces, mais elle n'est pas simple à appréhender à cause de la forte variabilité spatiale des sols, du climat et des pratiques agricoles. La télédétection a un rôle fondamental à jouer et plus particulièrement les données Sentinel. Ces travaux de thèse ont vocation à fournir des outils de diagnostics pour assurer une gestion optimale de la ressource en eau à l'échelle des bassins versants. Pour cela, une approche de cartographie des surfaces irriguées en zones tempérées à partir d'images Sentinel-1 & 2 a été développée. Elle a permis de cartographier les cultures d'été irriguées et pluviales sur les bassins versants Adour amont et Tarn aval en fin de saison. Nous nous sommes intéressés à la modélisation des besoins et des consommations en eau du maïs irrigué à partir du modèle agro-météorologique SAMIR utilisant des images d'indice de végétation (NDVI et FCover). Il a été appliqué à différentes échelles spatiales et sur différents jeux de données de validation. Les résultats montrent que le modèle est capable de reproduire de façon satisfaisante les consommations en eau des parcelles des partenaires. Nous avons également évalué l'impact de différentes données pédologiques pour estimer la réserve utile (RU). Les résultats illustrent la nécessité d'une bonne estimation de la RU et cela à une échelle compatible avec une modélisation à la parcelle pour pouvoir estimer correctement les irrigations saisonnières, ainsi que les volumes.
Author: Safa Bousbih
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Pages : 156
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L'agriculture en Tunisie fait partie des secteurs importants sur lesquels reposent l'économie du pays. Elle revêt également son importance par sa contribution à la sécurité alimentaire. Dans un contexte de gestion des ressources naturelles, la caractérisation et le suivi des états de surface est indispensable, particulièrement dans les régions semi-arides où plusieurs contraintes freinent le développement agricole (période de sécheresse, conflits sur le partage des eaux, manque de ressources, surexploitations des nappes, etc.). En Tunisie, près de 80 % des ressources en eau disponibles sont utilisées par l'agriculture avec une efficacité limitée. Là, où les ressources en eau sont très limitées, l'estimation de l'état hydrique de surface est particulièrement nécessaire pour établir les décisions adéquates pour une meilleure gestion de cette ressource. Dans ce contexte, la télédétection fournit une base fondamentale de données pour l'observation de la surface et constitue un outil majeur pour l'acquisition d'informations à distance. Les travaux réalisés au cours de cette thèse sur la plaine de Kairouan, au Centre de la Tunisie et caractérisée par un climat semi aride, contribuent à l'évaluation du potentiel des nouveaux capteurs satellitaires Sentinel-1 (S-1) et Sentinel-2 (S-2) pour la caractérisation des états de surface, spécifiquement l'humidité du sol dans un contexte de gestion durable des ressources en eau et en sol. En effet, ces nouveaux systèmes offrent aujourd'hui des produits opérationnels avec une forte répétitivité temporelle et des résolutions spatiales métriques permettant un suivi régulier. Dans notre contexte, les données radars sont particulièrement sensibles aux conditions de surface, précisément à l'humidité du sol, à la rugosité de surface et à la végétation. Ils se dévoilent comme les outils les plus prometteurs pour un suivi précis à l'échelle de la parcelle ou régionale. Ce travail comprend deux principales parties qui relient directement l'humidité du sol (variable clé pour différents processus) à l'irrigation dans un premier temps, puis à la texture du sol. L'approche adoptée combine les mesures expérimentales à l'utilisation de données de la télédétection multi-capteurs en synergie, ainsi à la modélisation et à la cartographie. La thèse se structure en trois volets. Le premier volet de ce travail évalue le potentiel des données radars en bande C pour une large base de données. Les résultats ont montré à travers des études du comportement et de modélisation que le signal radar permet de suivre la dynamique temporelle et spatiale de l'humidité du sol sur des parcelles de céréales. Le second volet, consiste à évaluer l'utilisation conjointe de données optiques et radars afin de pouvoir prédire l'état hydrique de surface sur une couverture végétale.[...].
Author: Rémy Fieuzal
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Pages : 210
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Les travaux de thèse s'inscrivent au sein du chantier Sud-Ouest, dont le principal objectif est de contribuer à la compréhension et à la modélisation du fonctionnement des surfaces continentales à l'échelle du paysage. Ces travaux visent à améliorer les capacités de suivi et d'analyses de surfaces fortement anthropisées : les agrosystèmes. A la fois acteurs et spectateurs vis-à-vis du changement climatique, ces surfaces sont également dédiées à la production alimentaire. La problématique vise donc à concilier durabilité des ressources et niveau de production suffisant, en identifiant des outils comme la télédétection utiles à la prise de décision à des échelles allant de la parcelle au territoire. Dans ce contexte, les radars à synthèse d'ouverture (RSO) embarqués au sein de satellites, présentent le double avantage d'être sensibles à différents paramètres des surfaces continentales (en lien avec le sol, ou la végétation), et la capacité d'observation par condition nuageuse (à l'inverse des capteurs opérant dans le visible). Depuis les années 90, différentes études basées sur des images acquises avec la technologie RSO ont montré l'intérêt des données micro-ondes pour le suivi des surfaces continentales. Ces dernières années, l'émergence de missions satellites dans les bandes de fréquence X et L vient enrichir les possibilités d'étude autrefois limitées à la seule bande C. Ces couples capteurs-satellites fournissent aujourd'hui des produits à haute résolution spatiale (allant jusqu'au mètre), avec des possibilités de revisite hebdomadaire, critères nécessaires pour le suivi des zones hétérogènes, associées à de fortes dynamiques temporelles. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse visent à établir la complémentarité entre les données radars (TerraSAR-X, Radarsat-2 et Alos, dans les bandes spectrales X, C et L) et optiques (Formosat-2, Spot-4/5) acquises par satellites pour le suivi des agrosytèmes. Ils s'articulent autour de trois axes complémentaires : - Le premier consiste en la mise en oeuvre d'une campagne expérimentale basée sur l'acquisition d'un jeu de données (satellitaire et de terrain), nécessaire au développement de nouvelles approches pour l'analyse du paysage. La zone suivie, caractérisée par une forte anthropisation, est située à 50 km au sud-ouest de Toulouse. Les images satellitaires regroupent trois séries temporelles radar (bandes X, C et L), auxquelles s'ajoutent des acquisitions réalisées dans l'optique (Formosat-2, Spot-4/5). Avec un total d'une centaine d'images acquises dans les hyperfréquences, la zone commune aux différentes scènes couvre une surface de 10x10 km2. Conjointement, les protocoles de mesures de terrain ont permis de considérer de manière indépendante les deux éléments clés de la surface : le sol et la culture. En complément des stations météorologiques installées dans le cadre du chantier, des mesures qualitatives et quantitatives ont été réalisés de manière synchrone avec les acquisitions satellites, sur un total de 387 parcelles. Cinq cultures sont principalement étudiées : blé, colza, tournesol, mais et soja. - Les signatures temporelles de chacune des cultures sont ensuite établies à chaque longueur d'onde d'acquisition satellitaire (optique et radar) à travers une approche originale de normalisation angulaire des signaux radar (combinaison de l'information radar et optique). Les résultats obtenus durant le cycle phénologique des cultures d'hiver (blé et colza) et d'été (maïs, soja et tournesol) montrent clairement la complémentarité des approches multi-capteurs, et la spécificité des signaux radars (en lien avec les états de polarisations et les fréquences considérées). Deux paramètres biophysiques relatifs à la végétation sont enfin estimés (LAI et hauteur), les données micro-ondes montrant à la fois une importante sensibilité et de bonnes performances. - La modélisation électromagnétique sur sol nu a tout d'abord permis d'évaluer différents formalismes, à savoir : les modèles de Dubois et d'Oh (1992 et 2004) ayant comme caractéristiques communes une description simplifiée des processus. Ils sont confrontés à un modèle reposant sur des bases physiques, le modèle IEM (Integral Equation Model). L'application des modèles dans les différentes bandes spectrales (X, C et L), montre des résultats très hétérogènes, les meilleures performances étant obtenue en bande X, avec le modèle d'Oh 1992. Par la suite, l'amélioration des modèles tire parti de l'analyse des résidus (vis-à-vis des variables d'entrée), afin de réduire la dispersion observée. Les modèles testés sont optimisés et validés selon une approche de type résidus. Une forte amélioration est observée pour la plupart des modèles. Les résultats mettent en évidence l'intérêt des données multi-capteurs pour le suivi des surfaces dédiées à l'agriculture. Dans un futur proche, les missions spatiales telles que Tandem-X, Sentinel-1/-2, Radarsat Constellation ou Alos-2 devraient pérenniser l'accès à ces données, et préciser ainsi les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse.
Author: Audrey Mercier
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La perte des habitats est aujourd'hui considérée comme l'une des plus sérieuses menaces sur la biodiversité. Si de nombreuses études se sont concentrées sur le rôle de « conduit » des éléments boisés, très peu d'entre elles se sont focalisées sur le rôle des continuités écologiques au sein des mosaïques agricoles. Les objectifs de cette thèse étaient (1) d'évaluer la synergie des séries temporelles Sentinel 1 et 2 pour identifier et caractériser les éléments constitutifs des continuités écologiques à travers des classifications de l'occupation et de l'utilisation des sols et la caractérisation de cultures dans les paysages boisés et agricoles et (2) d'estimer l'impact de la structuration spatio-temporelle de ces paysages sur la biodiversité en utilisant des métriques dérivées des séries temporelles Sentinel. Les résultats ont mis en évidence que bien que les données S-2 soient plus adaptées que les données S-1 pour la discrimination des types d'occupation du sol dans les paysages boisés et des stades phénologiques du blé et du colza dans les paysages agricoles, l'usage combiné des données S-2 et S-1 améliore la précision des classifications les données S-1 présentant de surcroît un fort intérêt dans les zones nuageuses. Ils ont aussi montré l'intérêt des indicateurs polarimétriques dérivés des données S-1 pour caractériser les cultures du blé et de colza. Enfin, ils ont permis de souligner l'intérêt de la métrique d'hétérogénéité biophysique dérivée des données S-2 pour estimer précisément la distribution des espèces de carabes. L'usage de cette métrique, calculée avec des images gratuites et disponibles partout sur la Terre, continue et cohérente d'un site à l'autre et d'un type de culture à l'autre, devrait contribuer à l'étude de l'impact des continuités écologiques sur la biodiversité.
Author: Yoann Malbéteau
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Languages : fr
Pages : 139
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Ces travaux ont pour objectif général d'améliorer la représentation spatio-temporelle des processus hydrologiques de surface à partir de modèles dont la complexité est adaptée aux informations disponibles par la télédétection multi-capteur/multi-résolution. Nous avons poursuivi des développements méthodologiques (désagrégation, assimilation, modélisation du bilan d'énergie) autour de l'estimation de l'humidité du sol dans le contexte de la gestion des ressources en eau dans les régions semi-arides. Récemment, des missions spatiales permettent d'observer l'humidité des sols en surface; notamment avec le capteur AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS) et la mission SMOS (Soil Moisture Ocean Salinity). Toutefois la résolution spatiale de ces capteurs est trop large (> 40 km) pour des applications hydrologiques. Afin de résoudre le problème d'échelle, l'algorithme de désagrégation DisPATCh (Disaggregation based on Physical and Theoretical Scale Change) a été développé en se basant sur un modèle d'évapotranspiration. Dans la première partie de thèse, l'algorithme est appliqué et validé sur le bassin du Murrumbidgee (sud-est de l'Australie) avec une résolution spatiale cible de 1 km à partir des données de LST (Température de surface) et NDVI (indice de végétation) issues de MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) et de deux produits d'humidité du sol basse résolution : SMOS et AMSR-E. Les résultats montrent que la désagrégation est plus efficace en été, où la performance du modèle d'évapotranspiration est optimale. L'étude précédente a notamment mis en évidence que la résolution temporelle des données DisPATCh est limitée par la couverture nuageuse visible sur les images MODIS et la résolution temporelle des radiomètres micro-ondes (3 jours pour SMOS). Dans la deuxième partie, une nouvelle approche est donc développée pour assurer la continuité temporelle des données d'humidité de surface en assimilant les données DisPATCh dans un modèle dynamique de type force-restore, forcé par des données météorologiques issus de ré-analyses, dont les précipitations. La méthode combine de manière originale un système variationnel (2D-VAR) pour estimer l'humidité du sol en zone racinaire et une approche séquentielle (filtre de Kalman simplifié) pour analyser l'humidité du sol en surface. La performance de l'approche est évaluée sur deux zones: la région Tensift-Haouz au Maroc et la région de Yanco en Australie. Les résultats montrent que le couplage désagrégation/assimilation de l'humidité du sol est un outil performant pour estimer l'humidité en surface à l'échelle journalière, même lorsque les données météorologiques sont incertaines. Dans la troisième partie, une méthode de correction des effets topographiques sur la LST est développée dans le but d'étendre l'applicabilité de DisPATCh aux zones vallonnées ou montagneuses qui jouent souvent le rôle de château d'eau sur les régions semi-arides. Cette approche, basée sur un modèle de bilan d'énergie à base physique, est testée avec les données ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission Reflection Radiometer) et Landsat sur la vallée d'Imlil dans le Haut Atlas Marocain. Les résultats indiquent que les effets topographiques ont été fortement réduits sur les images de LST à ~100 m de résolution et que la LST corrigée pourrait être utilisée comme une signature de l'état hydrique en montagne. Les perspectives ouvertes par ces travaux concernent la correction/désagrégation des données de précipitations et l'estimation des apports par l'irrigation pour une gestion optimisée de l'eau.
Author: Mehrez Zribi
Publisher: Elsevier
ISBN: 0128180862
Category : Science
Languages : en
Pages : 352
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Water Resources in the Mediterranean Region summarizes and collates scientific developments around water resources in the Mediterranean socio-economic environment through a multidisciplinary framework synthesizing hydrology, hydrogeology, climate, bioclimatology, economics, and geography. As such, it provides essential information for any reader looking to learn more about the Mediterranean which is experiencing the impact of climate change and concurrent complex issues of anthropogenic effects, especially in agriculture and other resource uses. Water Resources in the Mediterranean Region covers different challenges in the issue of the evolution of water resources in the Mediterranean. It is intended for PhD students, research scientists, and managers interested in new solutions and approaches for water management and in the forecast of future water dynamics. Offers multidisciplinary content providing global visions of the challenges faced in the Mediterranean region Presents fundamental and operational studies, providing the reader with information on how to implement these actions and results themselves Written in a pedagogical manner, allowing for ease of reading for both researchers and water managers
Author: I. E. Coop
Publisher: Elsevier Science & Technology
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Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 520
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Book Description
Ecology and distribution; Breeding; Reproduction; Maintenance and growth; Pregnancy; Lactation of suckling ewes and does; Nutritional diseases; Infectious diseases of sheep and goats; Internal parasites of sheep and goats; External parasites of sheep and goats; Growth and characteristics of wool and hair; Wiik grading and marketing; Livestock and meat marketing and grading; Carcase and meat qualities; Milk production in sheep and goats; Systems, biological and economic efficiencies; Very extensive systems; Extensive grazing systems; Intensive grassland systems; Intensive arable systems; Very intensive systems; Government controlled systems; Migratory (Transhumance) systems; Nomadic systems; Village and smallholder systems; List of contributors.
Author: Aditya Johri
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 1107785855
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 1124
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Book Description
The Cambridge Handbook of Engineering Education Research is the critical reference source for the growing field of engineering education research, featuring the work of world luminaries writing to define and inform this emerging field. The Handbook draws extensively on contemporary research in the learning sciences, examining how technology affects learners and learning environments, and the role of social context in learning. Since a landmark issue of the Journal of Engineering Education (2005), in which senior scholars argued for a stronger theoretical and empirically driven agenda, engineering education has quickly emerged as a research-driven field increasing in both theoretical and empirical work drawing on many social science disciplines, disciplinary engineering knowledge, and computing. The Handbook is based on the research agenda from a series of interdisciplinary colloquia funded by the US National Science Foundation and published in the Journal of Engineering Education in October 2006.
Author: Unesco
Publisher: UNESCO
ISBN: 9231041568
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 392
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This report reviews engineering's importance to human, economic, social and cultural development and in addressing the UN Millennium Development Goals. Engineering tends to be viewed as a national issue, but engineering knowledge, companies, conferences and journals, all demonstrate that it is as international as science. The report reviews the role of engineering in development, and covers issues including poverty reduction, sustainable development, climate change mitigation and adaptation. It presents the various fields of engineering around the world and is intended to identify issues and challenges facing engineering, promote better understanding of engineering and its role, and highlight ways of making engineering more attractive to young people, especially women.--Publisher's description.
