REFLECT : logiciel de restitution des réflectances au sol pour l’amélioration de la qualité de l'information extraite des images satellitales à haute résolution spatiale

RÉSUMÉ - Les images satellitales multispectrales, notamment celles à haute résolution spatiale (plus fine que 30 m au sol), représentent une source d’information inestimable pour la prise de décision dans divers domaines liés à la gestion des ressources naturelles, à la préservation de l’environnement ou à l’aménagement et la gestion des centres urbains. Les échelles d’étude peuvent aller du local (résolutions plus fines que 5 m) à des échelles régionales (résolutions plus grossières que 5 m). Ces images caractérisent la variation de la réflectance des objets dans le spectre qui est l’information clé pour un grand nombre d’applications de ces données. Or, les mesures des capteurs satellitaux sont aussi affectées par des facteurs « parasites » liés aux conditions d’éclairement et d’observation, à l’atmosphère, à la topographie et aux propriétés des capteurs. Deux questions nous ont préoccupé dans cette recherche. Quelle est la meilleure approche pour restituer les réflectances au sol à partir des valeurs numériques enregistrées par les capteurs tenant compte des ces facteurs parasites ? Cette restitution est-elle la condition sine qua non pour extraire une information fiable des images en fonction des problématiques propres aux différents domaines d’application des images (cartographie du territoire, monitoring de l’environnement, suivi des changements du paysage, inventaires des ressources, etc.) ? Les recherches effectuées les 30 dernières années ont abouti à une série de techniques de correction des données des effets des facteurs parasites dont certaines permettent de restituer les réflectances au sol. Plusieurs questions sont cependant encore en suspens et d’autres nécessitent des approfondissements afin, d’une part d’améliorer la précision des résultats et d’autre part, de rendre ces techniques plus versatiles en les adaptant à un plus large éventail de conditions d’acquisition des données. Nous pouvons en mentionner quelques unes : - Comment prendre en compte des caractéristiques atmosphériques (notamment des particules d’aérosol) adaptées à des conditions locales et régionales et ne pas se fier à des modèles par défaut qui indiquent des tendances spatiotemporelles à long terme mais s’ajustent mal à des observations instantanées et restreintes spatialement ? - Comment tenir compte des effets de « contamination » du signal provenant de l’objet visé par le capteur par les signaux provenant des objets environnant (effet d’adjacence) ? ce phénomène devient très important pour des images de résolution plus fine que 5 m; - Quels sont les effets des angles de visée des capteurs hors nadir qui sont de plus en plus présents puisqu’ils offrent une meilleure résolution temporelle et la possibilité d’obtenir des couples d’images stéréoscopiques ? - Comment augmenter l’efficacité des techniques de traitement et d’analyse automatique des images multispectrales à des terrains accidentés et montagneux tenant compte des effets multiples du relief topographique sur le signal capté à distance ? D’autre part, malgré les nombreuses démonstrations par des chercheurs que l’information extraite des images satellitales peut être altérée à cause des tous ces facteurs parasites, force est de constater aujourd’hui que les corrections radiométriques demeurent peu utilisées sur une base routinière tel qu’est le cas pour les corrections géométriques. Pour ces dernières, les logiciels commerciaux de télédétection possèdent des algorithmes versatiles, puissants et à la portée des utilisateurs. Les algorithmes des corrections radiométriques, lorsqu’ils sont proposés, demeurent des boîtes noires peu flexibles nécessitant la plupart de temps des utilisateurs experts en la matière. Les objectifs que nous nous sommes fixés dans cette recherche sont les suivants : 1) Développer un logiciel de restitution des réflectances au sol tenant compte des questions posées ci-haut. Ce logiciel devait être suffisamment modulaire pour pouvoir le bonifier, l’améliorer et l’adapter à diverses problématiques d’application d’images satellitales; et 2) Appliquer ce logiciel dans différents contextes (urbain, agricole, forestier) et analyser les résultats obtenus afin d’évaluer le gain en précision de l’information extraite par des images satellitales transformées en images des réflectances au sol et par conséquent la nécessité d’opérer ainsi peu importe la problématique de l’application. Ainsi, à travers cette recherche, nous avons réalisé un outil de restitution de la réflectance au sol (la nouvelle version du logiciel REFLECT). Ce logiciel est basé sur la formulation (et les routines) du code 6S (Seconde Simulation du Signal Satellitaire dans le Spectre Solaire) et sur la méthode des cibles obscures pour l’estimation de l’épaisseur optique des aérosols (aerosol optical depth, AOD), qui est le facteur le plus difficile à corriger. Des améliorations substantielles ont été apportées aux modèles existants. Ces améliorations concernent essentiellement les propriétés des aérosols (intégration d’un modèle plus récent, amélioration de la recherche des cibles obscures pour l’estimation de l’AOD), la prise en compte de l’effet d’adjacence à l’aide d’un modèle de réflexion spéculaire, la prise en compte de la majorité des capteurs multispectraux à haute résolution (Landsat TM et ETM+, tous les HR de SPOT 1 à 5, EO-1 ALI et ASTER) et à très haute résolution (QuickBird et Ikonos) utilisés actuellement et la correction des effets topographiques l’aide d’un modèle qui sépare les composantes directe et diffuse du rayonnement solaire et qui s’adapte également à la canopée forestière. Les travaux de validation ont montré que la restitution de la réflectance au sol par REFLECT se fait avec une précision de l’ordre de ±0.01 unités de réflectance (pour les bandes spectrales du visible, PIR et MIR), même dans le cas d’une surface à topographie variable. Ce logiciel a permis de montrer, à travers des simulations de réflectances apparentes à quel point les facteurs parasites influant les valeurs numériques des images pouvaient modifier le signal utile qui est la réflectance au sol (erreurs de 10 à plus de 50%). REFLECT a également été utilisé pour voir l’importance de l’utilisation des réflectances au sol plutôt que les valeurs numériques brutes pour diverses applications courantes de la télédétection dans les domaines des classifications, du suivi des changements, de l’agriculture et de la foresterie. Dans la majorité des applications (suivi des changements par images multi-dates, utilisation d’indices de végétation, estimation de paramètres biophysiques, …), la correction des images est une opération cruciale pour obtenir des résultats fiables. D’un point de vue informatique, le logiciel REFLECT se présente comme une série de menus simples d’utilisation correspondant aux différentes étapes de saisie des intrants de la scène, calcul des transmittances gazeuses, estimation de l’AOD par la méthode des cibles obscures et enfin, l’application des corrections radiométriques à l’image, notamment par l’option rapide qui permet de traiter une image de 5000 par 5000 pixels en 15 minutes environ. Cette recherche ouvre une série de pistes pour d’autres améliorations des modèles et méthodes liés au domaine des corrections radiométriques, notamment en ce qui concerne l’intégration de la FDRB (fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle) dans la formulation, la prise en compte des nuages translucides à l’aide de la modélisation de la diffusion non sélective et l’automatisation de la méthode des pentes équivalentes proposée pour les corrections topographiques.

Investigation des fonctions du corps calleux par l'étude du transfert interhémisphérique de l'information visuelle et motrice chez les individus normaux et callosotomisés

Le principal rôle du corps calleux est d’assurer le transfert de l’information entre les hémisphères cérébraux. Du support empirique pour cette fonction provient d’études investiguant la communication interhémisphérique chez les individus à cerveau divisé (ICD). Des paradigmes expérimentaux exigeant une intégration interhémisphérique de l’information permettent de documenter certains signes de déconnexion calleuse chez ces individus. La présente thèse a investigué le transfert de l’information sous-tendant les phénomènes de gain de redondance (GR), de différence croisé– non-croisé (DCNC) et d’asynchronie bimanuelle chez les ICD et les individus normaux, et a ainsi contribué à préciser le rôle du corps calleux. Une première étude a comparé le GR des individus normaux et des ICD ayant subi une section partielle ou totale du corps calleux. Dans une tâche de détection, le GR consiste en la réduction des temps de réaction (TR) lorsque deux stimuli sont présentés plutôt qu’un seul. Typiquement, les ICD présentent un GR beaucoup plus grand (supra-GR) que celui des individus normaux (Reuter-Lorenz, Nozawa, Gazzaniga, & Hughes, 1995). Afin d’investiguer les conditions d’occurrence du supra-GR, nous avons évalué le GR en présentation interhémisphérique, intrahémisphérique et sur le méridien vertical, ainsi qu’avec des stimuli requérant une contribution corticale différente (luminance, couleur équiluminante ou mouvement). La présence d’un supra-GR chez les ICD partiels et totaux en comparaison avec celui des individus normaux a été confirmée. Ceci suggère qu’une section antérieure du corps calleux, qui perturbe le transfert d’informations de nature motrice/décisionnelle, est suffisante pour produire un supra-GR chez les ICD. Nos données permettent aussi d’affirmer que, contrairement au GR des individus normaux, celui des ICD totaux est sensible aux manipulations sensorielles. Nous concluons donc que le supra-GR des ICD est à la fois attribuable à des contributions sensorielles et motrices/décisionnelles. Une deuxième étude a investigué la DCNC et l’asynchronie bimanuelle chez les ICD et les individus normaux. La DCNC réfère à la soustraction des TR empruntant une voie anatomique « non-croisée » aux TR empruntant une voie anatomique « croisée », fournissant ainsi une estimation du temps de transfert interhémisphérique. Dans le contexte de notre étude, l’asynchronie bimanuelle réfère à la différence de TR entre la main gauche et la main droite, sans égard à l’hémichamp de présentation. Les effets de manipulations sensorielles et attentionnelles ont été évalués pour les deux mesures. Cette étude a permis d’établir une dissociation entre la DCNC et l’asynchronie bimanuelle. Précisément, les ICD totaux, mais non les ICD partiels, ont montré une DCNC significativement plus grande que celle des individus normaux, alors que les deux groupes d’ICD se sont montrés plus asynchrones que les individus normaux. Nous postulons donc que des processus indépendants sous-tendent la DCNC et la synchronie bimanuelle. De plus, en raison de la modulation parallèle du GR et de l’asynchronie bimanuelle entre les groupes, nous suggérons qu’un processus conjoint sous-tend ces deux mesures.

Technologies de l'information et de la communication (TIC) et rendement académique en contexte universitaires béninois : cas des apprenants en droit de l'Université d'Abomey-Calavi

La présente recherche vise à mieux comprendre, dans le contexte universitaire béninois, s’il peut exister un lien qualitatif entre TIC et rendement académique afin de pouvoir mettre les TIC à contribution pour améliorer significativement les mauvais résultats des apprenants, notamment au premier cycle universitaire. Cette étude est tout particulièrement importante dans notre contexte où les TIC font de plus en plus leur apparition en pédagogie universitaire et où les étudiants recourent aux TIC dans leur pratique plus que les formateurs dans la leur. Le cadre de référence retenu pour la recherche est structuré autour des concepts de l’apprentissage assisté par les TIC, de motivation en éducation et de rendement académique. Pour atteindre notre objectif de recherche, nous avons opté pour une démarche mixte : quantitative et qualitative. Il s’agit d’une étude descriptive/explicative. Nous avons mené une enquête par questionnaires auprès de 156 étudiants et 15 enseignants et fait des entrevues avec 11 étudiants et 6 enseignants. Les principaux résultats sont présentés sous forme d’articles respectivement en ce qui a trait à l’impact des TIC sur la motivation et la réussite, aux usages des TIC les plus fréquemment rencontrés chez les apprenants, et à la place des TIC dans la pratique pédagogique des enseignants de la faculté de droit de l’Université d’Abomey-Calavi. Plus précisément, il ressort des résultats que la majorité des participants ont une perception en général positive du potentiel motivationnel des TIC pour l’apprentissage. Cependant, sur une cote maximale de 7 (correspond très fortement), la perception des répondants relativement à l’impact positif de l’utilisation des TIC sur le rendement académique tourne autour d’une cote moyenne de 4 (correspond assez). D’où, une perception en général mitigée du lien entre l’apprentissage assisté par les TIC et la réussite. Le croisement des résultats des données quantitatives avec ceux de l’analyse qualitative induit, sur ce point, une perception positive prononcée des rapports entre TIC et rendement. Les résultats montrent également que les usages des TIC les plus fréquents chez ces apprenants sont le courriel (en tête), suivi de la recherche et du traitement de texte, avec une fréquence moyenne d’ « une fois par semaine ». Tous ces constats n’accréditent pas véritablement un usage académique des TIC. Chez les enseignants, les résultats ont montré aussi qu’il n’y a pas encore de réelles applications des TIC en situation d’enseignement : ils font plutôt un usage personnel des TIC et pas encore véritablement pédagogique. La conséquence logique de ces résultats est qu’il n’existe pas encore un lien qualitatif direct entre TIC et rendement académique en contexte universitaire béninois.

L’évaluation de la compétence professionnelle des futurs maitres du Québec à intégrer les technologies de l'information et des communications (TIC) : maitrise et usages

Au Québec, la compétence professionnelle à intégrer les technologies de l’information et de la communication (TIC) est une compétence professionnelle à acquérir par les étudiants en enseignement. Cependant, son acquisition est problématique à plusieurs niveaux. Afin d’évaluer et mieux comprendre la compétence, cette thèse présente trois objectifs : 1) décrire le degré de maitrise des TIC et leurs usages dans les salles de classe 2) identifier les facteurs qui influencent l’intégration des TIC en fonction de la compétence professionnelle, et finalement 3) décrire le niveau d’atteinte des composantes de la compétence. Pour atteindre les objectifs de l’étude, une méthodologie mixte fut employée. Ce sont 2065 futurs enseignants du Québec provenant de neuf universités québécoises qui ont complété le questionnaire en plus de 34 participants à des groupes de discussion (n = 5). Cette thèse rédigée sous forme d’articles, répondra à chacun des objectifs visés. Dans le but de mieux comprendre l’utilisation actuelle des TIC par les futurs maitres, le premier article fournira un aperçu de la maitrise d’outils technologiques susceptibles d’être utilisés lors des stages. Le deuxième article visera à identifier les variables externes ainsi que les différentes composantes de la compétence qui ont une influence sur l’intégration des TIC lors des stages. Dans le troisième article, afin de comprendre où se situent les forces et les faiblesses des futurs maitres quant à la compétence professionnelle à intégrer les TIC, une description du niveau d’atteinte de chacune des composantes sera réalisée afin d’en dégager une appréciation globale. Les principaux résultats montrent que pour la moitié des répondants, seuls cinq outils sur 12 sont intégrés en stage et ce sont principalement les outils peu complexes qui sont bien maitrisés. Le logiciel de présentation Power Point, est le plus fréquemment utilisé. Les données considérées dans le premier article suggèrent aussi l’importance d’augmenter, de façon générale, la maitrise technique des futurs enseignants. Les résultats du second article ont permis de constater que la « prévision d’activités faisant appel aux TIC » est une variable prédictive majeure pour l’intégration des TIC. L’analyse des résultats suggèrent le besoin d’enseigner aux futurs maitres comment développer le réflexe d’inclure les TIC dans leurs plans de leçons. De plus, l’appropriation de la sixième composante de la compétence joue un rôle important sur la probabilité d’intégrer les TIC. Les résultats du troisième article indiquent que les composantes 2, 4, 5 et 6 de la compétence sont partiellement maitrisées. La mieux maitrisée est la première composante. Finalement, la troisième composante de la compétence s’est avérée être encore non atteinte et reste à être développer par les futurs enseignants. Cette thèse nous apprend que des efforts considérables restent encore à accomplir quant à la maitrise de la compétence professionnelle à intégrer les TIC. Ces efforts doivent être accomplis à la fois par les futurs enseignants ainsi que par les universités au niveau de la structure des cours de TIC en formation initiale des maitres.

Integrating information literacy in health sciences curricula: a case study from Québec

Objective: To portray an information literacy programme demonstrating a high level of integration in health sciences curricula and a teaching orientation aiming towards the development of lifelong learning skills. The setting is a French-speaking North American university. Methods: The offering includes standard workshops such as MEDLINE searching and specialised sessions such as pharmaceutical patents searching. A contribution to an international teaching collaboration in Haiti where workshops had to be thoroughly adapted to the clientele is also presented. Online guides addressing information literacy topics complement the programme. Results and evaluation: A small team of librarians and technicians taught 276 hours of library instruction during the 2011-2012 academic year. Methods used for evaluating information skills include scoring features of literature searches and user satisfaction surveys. Discussion: Privileged contacts between librarians and faculty resulting from embedded library instruction as well as from active participation in library committees result in a growing reputation of library services across academic departments and bring forth collaboration opportunities. Sustainability and evolution of the library instruction programme is warranted by frequent communication with partners in the clinical field, active involvement in academic networks and health library associations, and reflective professional strategies.