Introduction of sensor spectral response into image fusion methods. Application to wavelet-based methods

Usual image fusion methods inject features from a high spatial resolution panchromatic sensor into every low spatial resolution multispectral band trying to preserve spectral signatures and improve spatial resolution to that of the panchromatic sensor. The objective is to obtain the image that would be observed by a sensor with the same spectral response (i.e., spectral sensitivity and quantum efficiency) as the multispectral sensors and the spatial resolution of the panchromatic sensor. But in these methods, features from electromagnetic spectrum regions not covered by multispectral sensors are injected into them, and physical spectral responses of the sensors are not considered during this process. This produces some undesirable effects, such as resolution overinjection images and slightly modified spectral signatures in some features. The authors present a technique which takes into account the physical electromagnetic spectrum responses of sensors during the fusion process, which produces images closer to the image obtained by the ideal sensor than those obtained by usual wavelet-based image fusion methods. This technique is used to define a new wavelet-based image fusion method.

Semi-supervised remote sensing image classification with cluster kernels

A semisupervised support vector machine is presented for the classification of remote sensing images. The method exploits the wealth of unlabeled samples for regularizing the training kernel representation locally by means of cluster kernels. The method learns a suitable kernel directly from the image and thus avoids assuming a priori signal relations by using a predefined kernel structure. Good results are obtained in image classification examples when few labeled samples are available. The method scales almost linearly with the number of unlabeled samples and provides out-of-sample predictions.

Side scan sonar image and geologic interpretation of the Ria de Pontevedra seafloor (Galicia, NW Spain).

High-resolution side scan sonar has been used for mapping the seafloor of the Ría de Pontevedra. Four backscatter patterns have been mapped within the Ría: (1) Pattern with isolated reflections, correlated with granite and metamorphic outcrops and located close to the coastal prominence and Ons and Onza Islands. (2) Pattern of strong reflectivity usually located around the basement outcrops and near the coastline and produced by coarse-grained sediment. (3) Pattern of weak backscatter is correlated with fine sand to mud and comprising large areas in the central and deep part of the Ría, where the bottom currents are weak. It is generally featureless, except where pockmarks and anthropogenic features are present. (4) Patches of strong and weak backscatter are located in the boundary between coarse and fine-grained sediments and they are due to the effect of strong bottom currents. The presence of megaripples associated to both patterns of strong reflectivity and sedimentary patches indicate bedload transport of sediment during high energy conditions (storms). Side scan sonar records and supplementary bathymetry, bottom samples and hydrodynamic data reveal that the distribution of seafloor sediment is strongly related to oceanographic processes and the particular morphology and topography of the Ría.

Comment on the plasmon model for image-potential-induced surface states

Calculations of the binding energy of bound positron states in metal surfaces, with explicit inclusion of plasmon dispersion and single-particle effects, are presented. The binding energy is greatly reduced with respect to the undispersed case.

Semiclassical image potential at a solid surface

A surface dielectric function of a semi-infinite plane-bounded metal is defined in the spirit of the plasmon-pole dielectric function of the bulk. It is modeled in such a way that the surface-plasmon dispersion relation is recovered for small momentum transfer. This function is employed to compute the image potential at all distances outside the surface. Interaction with bulk modes is neglected for simplicity and clarity. The interaction of a massive point charge with a metal surface is also considered in the context of a boson model for surface-plasmon excitation. We present a new definition of the image potential for this case.

Characterization of gravitational rock slope deformations at different spatial scales based on field, remote sensing and numerical approaches

Rock slope instabilities such as rock slides, rock avalanche or deep-seated gravitational slope deformations are widespread in Alpine valleys. These phenomena represent at the same time a main factor that control the mountain belts erosion and also a significant natural hazard that creates important losses to the mountain communities. However, the potential geometrical and dynamic connections linking outcrop and slope-scale instabilities are often unknown. A more detailed definition of the potential links will be essential to improve the comprehension of the destabilization processes and to dispose of a more complete hazard characterization of the rock instabilities at different spatial scales. In order to propose an integrated approach in the study of the rock slope instabilities, three main themes were analysed in this PhD thesis: (1) the inventory and the spatial distribution of rock slope deformations at regional scale and their influence on the landscape evolution, (2) the influence of brittle and ductile tectonic structures on rock slope instabilities development and (3) the characterization of hazard posed by potential rock slope instabilities through the development of conceptual instability models. To prose and integrated approach for the analyses of these topics, several techniques were adopted. In particular, high resolution digital elevation models revealed to be fundamental tools that were employed during the different stages of the rock slope instability assessment. A special attention was spent in the application of digital elevation model for detailed geometrical modelling of past and potential instabilities and for the rock slope monitoring at different spatial scales. Detailed field analyses and numerical models were performed to complete and verify the remote sensing approach. In the first part of this thesis, large slope instabilities in Rhone valley (Switzerland) were mapped in order to dispose of a first overview of tectonic and climatic factors influencing their distribution and their characteristics. Our analyses demonstrate the key influence of neotectonic activity and the glacial conditioning on the spatial distribution of the rock slope deformations. Besides, the volumes of rock instabilities identified along the main Rhone valley, were then used to propose the first estimate of the postglacial denudation and filling of the Rhone valley associated to large gravitational movements. In the second part of the thesis, detailed structural analyses of the Frank slide and the Sierre rock avalanche were performed to characterize the influence of brittle and ductile tectonic structures on the geometry and on the failure mechanism of large instabilities. Our observations indicated that the geometric characteristics and the variation of the rock mass quality associated to ductile tectonic structures, that are often ignored landslide study, represent important factors that can drastically influence the extension and the failure mechanism of rock slope instabilities. In the last part of the thesis, the failure mechanisms and the hazard associated to five potential instabilities were analysed in detail. These case studies clearly highlighted the importance to incorporate different analyses and monitoring techniques to dispose of reliable and hazard scenarios. This information associated to the development of a conceptual instability model represents the primary data for an integrated risk management of rock slope instabilities. - Les mouvements de versant tels que les chutes de blocs, les éboulements ou encore les phénomènes plus lents comme les déformations gravitaires profondes de versant représentent des manifestations courantes en régions montagneuses. Les mouvements de versant sont à la fois un des facteurs principaux contrôlant la destruction progressive des chaines orogéniques mais aussi un danger naturel concret qui peut provoquer des dommages importants. Pourtant, les phénomènes gravitaires sont rarement analysés dans leur globalité et les rapports géométriques et mécaniques qui lient les instabilités à l'échelle du versant aux instabilités locales restent encore mal définis. Une meilleure caractérisation de ces liens pourrait pourtant représenter un apport substantiel dans la compréhension des processus de déstabilisation des versants et améliorer la caractérisation des dangers gravitaires à toutes les échelles spatiales. Dans le but de proposer un approche plus globale à la problématique des mouvements gravitaires, ce travail de thèse propose trois axes de recherche principaux: (1) l'inventaire et l'analyse de la distribution spatiale des grandes instabilités rocheuses à l'échelle régionale, (2) l'analyse des structures tectoniques cassantes et ductiles en relation avec les mécanismes de rupture des grandes instabilités rocheuses et (3) la caractérisation des aléas rocheux par une approche multidisciplinaire visant à développer un modèle conceptuel de l'instabilité et une meilleure appréciation du danger . Pour analyser les différentes problématiques traitées dans cette thèse, différentes techniques ont été utilisées. En particulier, le modèle numérique de terrain s'est révélé être un outil indispensable pour la majorité des analyses effectuées, en partant de l'identification de l'instabilité jusqu'au suivi des mouvements. Les analyses de terrain et des modélisations numériques ont ensuite permis de compléter les informations issues du modèle numérique de terrain. Dans la première partie de cette thèse, les mouvements gravitaires rocheux dans la vallée du Rhône (Suisse) ont été cartographiés pour étudier leur répartition en fonction des variables géologiques et morphologiques régionales. En particulier, les analyses ont mis en évidence l'influence de l'activité néotectonique et des phases glaciaires sur la distribution des zones à forte densité d'instabilités rocheuses. Les volumes des instabilités rocheuses identifiées le long de la vallée principale ont été ensuite utilisés pour estimer le taux de dénudations postglaciaire et le remplissage de la vallée du Rhône lié aux grands mouvements gravitaires. Dans la deuxième partie, l'étude de l'agencement structural des avalanches rocheuses de Sierre (Suisse) et de Frank (Canada) a permis de mieux caractériser l'influence passive des structures tectoniques sur la géométrie des instabilités. En particulier, les structures issues d'une tectonique ductile, souvent ignorées dans l'étude des instabilités gravitaires, ont été identifiées comme des structures très importantes qui contrôlent les mécanismes de rupture des instabilités à différentes échelles. Dans la dernière partie de la thèse, cinq instabilités rocheuses différentes ont été étudiées par une approche multidisciplinaire visant à mieux caractériser l'aléa et à développer un modèle conceptuel trois dimensionnel de ces instabilités. A l'aide de ces analyses on a pu mettre en évidence la nécessité d'incorporer différentes techniques d'analyses et de surveillance pour une gestion plus objective du risque associée aux grandes instabilités rocheuses.

Voir le monde comme une image : le schème de l'image mimétique dans la philosophie de Platon (Cratyle, Sophiste, Timée)

Résumé de la thèse Le travail de thèse «VOIR LE MONDE COMME UNE IMAGE. Le schème de l'image mimétique dans la philosophie de Platon (Cratyle, Sophiste, Timée) » d'Alexandre NEVSKY étudie la conception philosophique de l'image chez Platon. En posant la question : qu'est-ce que l'image pour Platon? l'étude se propose, dans un premier temps, d'analyser la manière précise dont l'idée de l'image fonctionne dans l'articulation logique de l'enquête platonicienne, en se basant avant tout sur trois dialogues majeurs où cette idée est explicitement thématisée par Platon lui-même, à savoir le Cratyle, le Sophiste et le Timée. Par une analyse détaillée de ces textes, Alexandre Nevsky essaie de démontrer que l'idée de l'image fonctionne comme un schème euristique dont la logique interne détermine les moments clés dans le déroulement de chaque dialogue examiné, et constitue ainsi une véritable méthode d'investigation philosophique pour Platon. En suivant cette stratégie platonicienne, l'auteur nous montre quel rôle le schème de l'image joue selon Platon d'abord dans la constitution du langage (le Cratyle), puis, dans celle du discours (le Sophiste) et, enfin, dans celle du monde (le Timée). Une telle approche lui permet de revoir l'interprétation traditionnelle de certains passages clés, célèbres pour leurs difficultés, en mettant en évidence la façon dont la nouvelle perspective platonicienne, introduite grâce au schème de l'image, permet de formuler une solution philosophique originale du problème initial. On y trouve ainsi rediscutés, pour ne citer que quelques exemples, la théorie curieuse de l'imitation phonétique et le problème de la justesse propre du nom-image, la définition philosophique de la notion d'image et la distinction platonicienne entre limage-ressemblance et l'image-apparence, la logique paradoxale de l'introduction d'un troisième genre dans la structure ontologique de l'être et la question du sens exact à donner au «discours vraisemblable » de Platon sur la naissance de l'univers. Dans un deuxième temps, cette étude tente de dégager, derrière la méthode heuristique basée sur le schème de l'image, une véritable conception de l'image mimétique chez Platon. L'une des idées principales de la thèse est ici de montrer que cette conception présente une solution philosophique de Platon au problème de l'apparence archaïque. Car, face à la question sophistique : comment une chose - que ce soit le discours ou le monde - peut-elle être une apparence, quelque chose qui n'existe pas? Platon apporte une réponse tout à fait originale elle le peut en tant qu'image. Or, l'image n'est pas une simple apparence illusoire, elle est le reflet d'une autre réalité, indépendante et véritable, que l'on doit supposer, selon Platon, même quand sa nature exacte nous échappe encore. La conception platonicienne de l'image apparaît ainsi comme un pendant indispensable de la théorie des Formes intelligibles et aussi comme son étape préalable au niveau de laquelle l'âme du philosophe, dans son ascension vers la vérité, se retrouve dans un espace intermédiaire, déjà au-delà des illusions du monde phénoménal, mais encore en-deçà des engagements métaphysiques de la théorie des Formes.

Mineralogy of the clay fraction of Alfisols in two slope curvatures: III - spatial variability

A good knowledge of the spatial distribution of clay minerals in the landscape facilitates the understanding of the influence of relief on the content and crystallographic attributes of soil minerals such as goethite, hematite, kaolinite and gibbsite. This study aimed at describing the relationships between the mineral properties of the clay fraction and landscape shapes by determining the mineral properties of goethite, hematite, kaolinite and gibbsite, and assessing their dependence and spatial variability, in two slope curvatures. To this end, two 100 × 100 m grids were used to establish a total of 121 regularly spaced georeferenced sampling nodes 10 m apart. Samples were collected from the layer 0.0-0.2 m and analysed for iron oxides, and kaolinite and gibbsite in the clay fraction. Minerals in the clay fraction were characterized from their X-ray diffraction (XRD) patterns, which were interpreted and used to calculate the width at half height (WHH) and mean crystallite dimension (MCD) of iron oxides, kaolinite, and gibbsite, as well as aluminium substitution and specific surface area (SSA) in hematite and goethite. Additional calculations included the goethite and hematite contents, and the goethite/(goethite+hematite) [Gt/(Gt+Hm)] and kaolinite/(kaolinite+gibbsite) [Kt/(Kt+Gb)] ratios. Mineral properties were established by statistical analysis of the XRD data, and spatial dependence was assessed geostatistically. Mineralogical properties differed significantly between the convex area and concave area. The geostatistical analysis showed a greater number of mineralogical properties with spatial dependence and a higher range in the convex than in the concave area.

Mineralogy of the clay fraction of alfisols in two slope curvatures: IV - spatial correlation with physical properties

Although the influence of clay mineralogy on soil physical properties has been widely studied, spatial relationships between these features in Alfisols have rarely been examined. The purpose of this work was to relate the clay minerals and physical properties of an Alfisol of sandstone origin in two slope curvatures. The crystallographic properties such as mean crystallite size (MCS) and width at half height (WHH) of hematite, goethite, kaolinite and gibbsite; contents of hematite and goethite; aluminium substitution (AS) and specific surface area (SSA) of hematite and goethite; the goethite/(goethite+hematite) and kaolinite/(kaolinite+gibbsite) ratios; and the citrate/bicarbonate/dithionite extractable Fe (Fe d) were correlated with the soil physical properties through Pearson correlation coefficients and cross-semivariograms. The correlations found between aluminium substitution in goethite and the soil physical properties suggest that the degree of crystallinity of this mineral influences soil properties used as soil quality indicators. Thus, goethite with a high aluminium substitution resulted in large aggregate sizes and a high porosity, and also in a low bulk density and soil penetration resistance. The presence of highly crystalline gibbsite resulted in a high density and micropore content, as well as in smaller aggregates. Interpretation of the cross-semivariogram and classification of landscape compartments in terms of the spatial dependence pattern for the relief-dependent physical and mineralogical properties of the soil proved an effective supplementary method for assessing Pearson correlations between the soil physical and mineralogical properties.