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.

Développement et validation d’un outil clinique pour l’analyse quantitative de la posture auprès de personnes atteintes d’une scoliose idiopathique

La scoliose idiopathique (SI) est une déformation tridimensionnelle (3D) de la colonne vertébrale et de la cage thoracique à potentiel évolutif pendant la croissance. Cette déformation 3D entraîne des asymétries de la posture. La correction de la posture est un des objectifs du traitement en physiothérapie chez les jeunes atteints d’une SI afin d’éviter la progression de la scoliose, de réduire les déformations morphologiques et leurs impacts sur la qualité de vie. Les outils cliniques actuels ne permettent pas de quantifier globalement les changements de la posture attribuables à la progression de la scoliose ou à l’efficacité des interventions thérapeutiques. L’objectif de cette thèse consiste donc au développement et à la validation d’un nouvel outil clinique permettant l’analyse quantitative de la posture auprès de personnes atteintes d’une SI. Ce projet vise plus spécifiquement à déterminer la fidélité et la validité des indices de posture (IP) de ce nouvel outil clinique et à vérifier leur capacité à détecter des changements entre les positions debout et assise. Suite à une recension de la littérature, 34 IP représentant l’alignement frontal et sagittal des différents segments corporels ont été sélectionnés. L’outil quantitatif clinique d’évaluation de la posture (outil 2D) construit dans ce projet consiste en un logiciel qui permet de calculer les différents IP (mesures angulaires et linéaires). L’interface graphique de cet outil est conviviale et permet de sélectionner interactivement des marqueurs sur les photographies digitales. Afin de vérifier la fidélité et la validité des IP de cet outil, la posture debout de 70 participants âgés entre 10 et 20 ans atteints d'une SI (angle de Cobb: 15º à 60º) a été évaluée à deux occasions par deux physiothérapeutes. Des marqueurs placés sur plusieurs repères anatomiques, ainsi que des points de référence anatomique (yeux, lobes des oreilles, etc.), ont permis de mesurer les IP 2D en utilisant des photographies. Ces mêmes marqueurs et points de référence ont également servi au calcul d’IP 3D obtenus par des reconstructions du tronc avec un système de topographie de surface. Les angles de Cobb frontaux et sagittaux et le déjettement C7-S1 ont été mesurés sur des radiographies. La théorie de la généralisabilité a été utilisée pour déterminer la fidélité et l’erreur standard de la mesure (ESM) des IP de l’outil 2D. Des coefficients de Pearson ont servi à déterminer la validité concomitante des IP du tronc de l’outil 2D avec les IP 3D et les mesures radiographiques correspondantes. Cinquante participants ont été également évalués en position assise « membres inférieurs allongés » pour l’étude comparative de la posture debout et assise. Des tests de t pour échantillons appariés ont été utilisés pour détecter les différences entre les positions debout et assise. Nos résultats indiquent un bon niveau de fidélité pour la majorité des IP de l’outil 2D. La corrélation entre les IP 2D et 3D est bonne pour les épaules, les omoplates, le déjettement C7-S1, les angles de taille, la scoliose thoracique et le bassin. Elle est faible à modérée pour la cyphose thoracique, la lordose lombaire et la scoliose thoraco-lombaire ou lombaire. La corrélation entre les IP 2D et les mesures radiographiques est bonne pour le déjettement C7-S1, la scoliose et la cyphose thoracique. L’outil est suffisamment discriminant pour détecter des différences entre la posture debout et assise pour dix des treize IP. Certaines recommandations spécifiques résultents de ce projet : la hauteur de la caméra devrait être ajustée en fonction de la taille des personnes; la formation des juges est importante pour maximiser la précision de la pose des marqueurs; et des marqueurs montés sur des tiges devraient faciliter l’évaluation des courbures vertébrales sagittales. En conclusion, l’outil développé dans le cadre de cette thèse possède de bonnes propriétés psychométriques et permet une évaluation globale de la posture. Cet outil devrait contribuer à l’amélioration de la pratique clinique en facilitant l’analyse de la posture debout et assise. Cet outil s’avère une alternative clinique pour suivre l’évolution de la scoliose thoracique et diminuer la fréquence des radiographies au cours du suivi de jeunes atteints d’une SI thoracique. Cet outil pourrait aussi être utile pour vérifier l’efficacité des interventions thérapeutiques sur la posture.

Perception des professionnels de la santé par rapport à l'introduction d'une plateforme Web 2.0 dans leur pratique

Introduction : Les pressions sont fortes envers les professionnels de la santé pour qu’ils appliquent une pratique factuelle. Toutefois, un écart important demeure entre les résultats des recherches et la réalité clinique. Par son aspect interactif, le Web 2.0 peut contribuer à l’application des données probantes en facilitant l’accès et l’échange de connaissances. Objectif : Ce projet de recherche s’inscrit dans une étude visant à élaborer une plateforme informatisée pour les professionnels travaillant avec la clientèle ayant subi un accident vasculaire cérébral (AVC). L’objectif de la présente étude est de décrire la perception des professionnels de la santé face à l’introduction du Web 2.0 dans leur pratique. Méthode : Un devis de recherche qualitatif avec une approche phénoménologique a été utilisé. Des entrevues individuelles semi-structurées ont été menées auprès de 24 professionnels et gestionnaires. Résultats : Les personnes interviewées étaient toutes des femmes avec un âge moyen de 45 ans (± 18). Le transfert des connaissances est l’utilité du Web 2.0 qui émerge des participants comme étant la plus importante. Les répondants ont également exprimé avoir besoin d'une plateforme conviviale. Les résultats soulignent également un paradoxe lié au temps. En effet, les répondants estiment que le Web 2.0 pourrait leur permettre de sauver du temps, cependant ils affirment qu'ils n'auront pas le temps de l'utiliser. Conclusion : Bien que le Web 2.0 demeure un outil de transfert de connaissances peu intégré dans la pratique, les professionnels travaillant avec la clientèle AVC perçoivent généralement positivement son introduction dans leur pratique.

Implication des utilisateurs dans le développement des innovations médicales : une analyse sociotechnique de la collaboration et de ses enjeux pour l’organisation des soins

Les changements technologiques ont des effets structurants sur l’organisation des soins dans notre système de santé. Les professionnels de la santé et les patients – les principaux utilisateurs des innovations médicales – sont des acteurs clés dans les trajectoires suivies par les nouvelles technologies en santé. Pour développer des technologies médicales plus efficaces, sécuritaires et conviviales, plusieurs proposent d’intensifier la collaboration entre les utilisateurs et les développeurs. Cette recherche s’intéresse à cette prémisse sur la participation des utilisateurs dans les processus d’innovation médicale. L'objectif général de cette recherche est de mieux comprendre la collaboration entre les utilisateurs et les développeurs impliqués dans la transformation des innovations médicales. Adoptant un cadre d’analyse sociotechnique, cette thèse par articles s’articule autour de trois objectifs : 1) décrire comment la littérature scientifique définit les objectifs, les méthodes et les enjeux de l’engagement des utilisateurs dans le développement des innovations médicales; 2) analyser les perspectives d’utilisateurs et de développeurs de technologies médicales quant à leur collaboration dans le processus d’innovation; et 3) analyser comment sont mobilisés, en pratique, des utilisateurs dans le développement d’une innovation médicale. Le premier objectif s’appuie sur une synthèse structurée des écrits scientifiques (n=101) portant sur le phénomène de la participation des utilisateurs dans les processus d’innovation médicale. Cette synthèse a dégagé les méthodes appliquées ou proposées pour faire participer les utilisateurs, les arguments normatifs véhiculés ainsi que les principaux enjeux soulevés. Le deuxième objectif repose sur l’analyse de trois groupes de discussion délibératifs et d'une plénière impliquant des utilisateurs et des développeurs (n=19) de technologies médicales. L’analyse a permis d’examiner leurs perspectives à l'égard de diverses approches de collaboration dans les processus d'innovation. Le troisième objectif implique l’étude d’une innovation en électrophysiologie lors de la phase de recherche clinique. Cette étude de cas unique s'appuie sur une analyse qualitative d'études cliniques (n=57) et des éditoriaux et synthèses de connaissances dans des revues médicales spécialisées (n=15) couvrant une période de dix ans (1999 à 2008) ainsi que des entrevues semi-dirigées avec des acteurs clés impliqués dans le processus d’innovation (n=3). Cette étude a permis de mieux comprendre comment des utilisateurs donne un sens, s’approprient et légitiment une innovation médicale en contexte de recherche clinique. La contribution générale de cette thèse consiste en une meilleure compréhension de l’apport des utilisateurs dans les processus d’innovation médicale et de sa capacité à aligner plus efficacement le développement technologique avec les objectifs du système de santé.

Développement d’outils de plaidoyer pour la lutte contre le diabète de type 2 en Afrique subsaharienne à partir de l’estimation des coûts de l’inaction et de l’action

La présente thèse, organisée en trois volets, poursuivait trois objectifs : i) Estimer les coûts médicaux directs du traitement du DT2 dans 4 pays d’Afrique subsaharienne et dans le cas du Mali, rapprocher ces coûts médicaux directs estimés aux dépenses effectives des patients diabétiques ; ii) Examiner le coût-efficacité des interventions de prévention basées sur la modification du mode de vie chez les sujets à haut risque du DT2; iii) Cerner la perception et les attitudes des acteurs de la santé sur les outils de plaidoyer développés dans le cadre du projet DFN et leur potentiel d’impact sur les décideurs. Dans le premier volet, il s’est agi d’estimer les coûts du DT2 et de ses complications au moyen d’un calculateur et de le mettre à l’épreuve au Bénin, au Burkina- Faso, en Guinée et au Mali. Les composantes de soins pour le DT2 et ses complications avaient été définies au préalable par une équipe de spécialistes, sur la base de leur expérience clinique et des lignes directrices existantes. Les prix ont été relevés dans deux structures hospitalières du secteur public et deux du privé. Les coûts ont été estimés sur une base annuelle pour le DT2 avec ou sans complications chroniques puis par épisode pour les complications aiguës. Dans le cas du Mali, ces coûts ont été rapprochés des dépenses de patients diabétiques d’après une précédente enquête transversale dans ce pays. Cette enquête portait sur 500 sujets diabétiques sélectionnés au hasard dans les registres. Les dépenses pour les soins des trois derniers mois avaient été relevées. Les déterminants des dépenses ont été explorés. Il ressort des différences de coûts dans le même secteur puis entre le secteur privé et le secteur public. Le coût minimum du traitement du DT2 sans complications dans le secteur public représentait entre 21% et 34% de PIB par habitant, puis entre 26% - 47% en présence de la rétinopathie et au-delà de 70% pour la néphropathie, la complication chronique la plus coûteuse. Les dépenses des sujets diabétiques enquêtés au Mali, étaient en deçà des coûts minima estimatifs des différentes complications excepté la rétinopathie et le DT2 sans complication. Les facteurs comme l’insulinothérapie, le nombre de complications et la résidence dans la capitale étaient significativement associés aux dépenses plus élevées des patients. Dans le second volet, la revue systématique a consisté à recenser les études d’évaluation économique des interventions de prévention du DT2 dans des groupes à haut risque par l’alimentation et/ou l’activité physique. Les interventions de contrôle de l’obésité comme facteur de risque majeur de DT2 ont également été considérées. Les études ont été sélectionnées dans les bases de données scientifiques en utilisant les mots clés et des critères prédéfinis. Les études originales publiées entre janvier 2009 et décembre 2014 et conduites en français, anglais ou espagnol étaient potentiellement éligibles. La liste de contrôle de « British Medical Journal » a servi à évaluer la qualité des études. Des 21 études retenues, 15 rapportaient que les interventions étaient coût-efficaces suivant les limites d’acceptabilité considérées. Six études étaient non concluantes, dont quatre destinées à la prévention du DT2 et deux, au contrôle de l’obésité. Dans le troisième volet, les perceptions d’utilisateurs potentiels de ce calculateur et d’un autre outil de plaidoyer, à savoir, l’argumentaire narratif expliquant la nécessité de se pencher sur la lutte contre le DT2 en Afrique, ont été évaluées dans une étude qualitative exploratoire. Les données ont été collectées au cours d’entretiens individuels avec 16 acteurs de la santé de quatre pays d’Afrique subsaharienne et un groupe de discussion avec 10 étudiants de master de nutrition à l’issue d’un atelier de formation sur le plaidoyer faisant appel à ces outils, au Bénin. Les entretiens ont été enregistrés, transcrits et codés à l’aide du logiciel QDA Miner. Les participants ont souligné la pertinence des outils pour le plaidoyer et la convivialité du calculateur de coûts. Il demeure cependant que le contexte politique marqué par la compétition des priorités, l’absence de cohésion entre les décideurs et un défaut de données notamment sur le coût-efficacité des interventions sont des freins à la priorisation du DT2 dans les politiques de santé en Afrique subsaharienne que les répondants ont relevés. L’étude confirme que le traitement du DT2 est financièrement inabordable pour un grand nombre de patients. Elle souligne que les dépenses des patients sont en deçà des coûts estimés pour un traitement approprié avec quelques exceptions. La prévention du DT2 basée le mode de vie est coût-efficace mais devrait être étudiée en Afrique. On peut espérer que la pertinence des outils de ce travail telle que relevée par les acteurs de santé se traduise par leur utilisation. Ceci pour susciter des interventions de prévention afin d’infléchir l’évolution du DT2 et son impact économique en Afrique subsaharienne.

Analyse et représentation de la variation terminologique et de la multidimentionalité dans un thésaurus : le cas du métalangage de la terminologie

Le présent travail consiste à proposer un modèle de représentation des notions théoriques et pratiques de la terminologie et de leurs relations sous forme de thésaurus. Selon la norme ISO 25964-1, 2011, « un thésaurus est un vocabulaire contrôlé et structuré dans lequel les concepts sont représentés par des termes, ayant été organisés afin de rendre explicites les relations entre les concepts (…) ». Notre objectif est de créer un outil pédagogique à la suite d’une réflexion théorique englobant différentes perspectives notionnelles au sein de cette discipline. Les enjeux soulevés par la classification des concepts de certains champs de savoir (notamment ceux donnant lieu à différentes perspectives) n’ont pas été approfondis suffisamment dans la littérature de la terminologie, ni dans celle portant sur les thésaurus. Comment décrire des concepts qui sont sujets à des dissensions théoriques entre les différentes écoles de pensée? Comment classer les différentes relations entretenues par les concepts théoriques et les applications pratiques d’une discipline? À ces questions s’ajoute celle de la prise en compte de ces difficultés dans un thésaurus. Nous commençons par délimiter et organiser les concepts saillants du domaine. Ensuite, à l’aide d’un corpus comprenant des publications associées à différentes approches de la terminologie, nous étudions les réalisations linguistiques de ces concepts et leurs relations en contexte, dans le but de les décrire, de les classer et de les définir. Puis, nous faisons l’encodage de ces données à l’aide d’un logiciel de gestion de thésaurus, en respectant les normes ISO applicables. La dernière étape consiste à définir la visualisation de ces données afin de la rendre conviviale et compréhensible. Enfin, nous présentons les caractéristiques fondamentales du Thésaurus de la terminologie. Nous avons analysé et représenté un échantillon de 45 concepts et leurs termes reliés. Les différents phénomènes associés à ces descripteurs comme la multidimensionalité, la variation conceptuelle et la variation dénominative sont aussi représentés dans notre thésaurus.