Looking for orders of magnitude : five essays in trade and the environment and economic geography

General Summary Although the chapters of this thesis address a variety of issues, the principal aim is common: test economic ideas in an international economic context. The intention has been to supply empirical findings using the largest suitable data sets and making use of the most appropriate empirical techniques. This thesis can roughly be divided into two parts: the first one, corresponding to the first two chapters, investigates the link between trade and the environment, the second one, the last three chapters, is related to economic geography issues. Environmental problems are omnipresent in the daily press nowadays and one of the arguments put forward is that globalisation causes severe environmental problems through the reallocation of investments and production to countries with less stringent environmental regulations. A measure of the amplitude of this undesirable effect is provided in the first part. The third and the fourth chapters explore the productivity effects of agglomeration. The computed spillover effects between different sectors indicate how cluster-formation might be productivity enhancing. The last chapter is not about how to better understand the world but how to measure it and it was just a great pleasure to work on it. "The Economist" writes every week about the impressive population and economic growth observed in China and India, and everybody agrees that the world's center of gravity has shifted. But by how much and how fast did it shift? An answer is given in the last part, which proposes a global measure for the location of world production and allows to visualize our results in Google Earth. A short summary of each of the five chapters is provided below. The first chapter, entitled "Unraveling the World-Wide Pollution-Haven Effect" investigates the relative strength of the pollution haven effect (PH, comparative advantage in dirty products due to differences in environmental regulation) and the factor endowment effect (FE, comparative advantage in dirty, capital intensive products due to differences in endowments). We compute the pollution content of imports using the IPPS coefficients (for three pollutants, namely biological oxygen demand, sulphur dioxide and toxic pollution intensity for all manufacturing sectors) provided by the World Bank and use a gravity-type framework to isolate the two above mentioned effects. Our study covers 48 countries that can be classified into 29 Southern and 19 Northern countries and uses the lead content of gasoline as proxy for environmental stringency. For North-South trade we find significant PH and FE effects going in the expected, opposite directions and being of similar magnitude. However, when looking at world trade, the effects become very small because of the high North-North trade share, where we have no a priori expectations about the signs of these effects. Therefore popular fears about the trade effects of differences in environmental regulations might by exaggerated. The second chapter is entitled "Is trade bad for the Environment? Decomposing worldwide SO2 emissions, 1990-2000". First we construct a novel and large database containing reasonable estimates of SO2 emission intensities per unit labor that vary across countries, periods and manufacturing sectors. Then we use these original data (covering 31 developed and 31 developing countries) to decompose the worldwide SO2 emissions into the three well known dynamic effects (scale, technique and composition effect). We find that the positive scale (+9,5%) and the negative technique (-12.5%) effect are the main driving forces of emission changes. Composition effects between countries and sectors are smaller, both negative and of similar magnitude (-3.5% each). Given that trade matters via the composition effects this means that trade reduces total emissions. We next construct, in a first experiment, a hypothetical world where no trade happens, i.e. each country produces its imports at home and does no longer produce its exports. The difference between the actual and this no-trade world allows us (under the omission of price effects) to compute a static first-order trade effect. The latter now increases total world emissions because it allows, on average, dirty countries to specialize in dirty products. However, this effect is smaller (3.5%) in 2000 than in 1990 (10%), in line with the negative dynamic composition effect identified in the previous exercise. We then propose a second experiment, comparing effective emissions with the maximum or minimum possible level of SO2 emissions. These hypothetical levels of emissions are obtained by reallocating labour accordingly across sectors within each country (under the country-employment and the world industry-production constraints). Using linear programming techniques, we show that emissions are reduced by 90% with respect to the worst case, but that they could still be reduced further by another 80% if emissions were to be minimized. The findings from this chapter go together with those from chapter one in the sense that trade-induced composition effect do not seem to be the main source of pollution, at least in the recent past. Going now to the economic geography part of this thesis, the third chapter, entitled "A Dynamic Model with Sectoral Agglomeration Effects" consists of a short note that derives the theoretical model estimated in the fourth chapter. The derivation is directly based on the multi-regional framework by Ciccone (2002) but extends it in order to include sectoral disaggregation and a temporal dimension. This allows us formally to write present productivity as a function of past productivity and other contemporaneous and past control variables. The fourth chapter entitled "Sectoral Agglomeration Effects in a Panel of European Regions" takes the final equation derived in chapter three to the data. We investigate the empirical link between density and labour productivity based on regional data (245 NUTS-2 regions over the period 1980-2003). Using dynamic panel techniques allows us to control for the possible endogeneity of density and for region specific effects. We find a positive long run elasticity of density with respect to labour productivity of about 13%. When using data at the sectoral level it seems that positive cross-sector and negative own-sector externalities are present in manufacturing while financial services display strong positive own-sector effects. The fifth and last chapter entitled "Is the World's Economic Center of Gravity Already in Asia?" computes the world economic, demographic and geographic center of gravity for 1975-2004 and compares them. Based on data for the largest cities in the world and using the physical concept of center of mass, we find that the world's economic center of gravity is still located in Europe, even though there is a clear shift towards Asia. To sum up, this thesis makes three main contributions. First, it provides new estimates of orders of magnitudes for the role of trade in the globalisation and environment debate. Second, it computes reliable and disaggregated elasticities for the effect of density on labour productivity in European regions. Third, it allows us, in a geometrically rigorous way, to track the path of the world's economic center of gravity.

Three-dimensional interpolation of soil data: fertility and pedomorphological features in southern Brazil

The graphical representation of spatial soil properties in a digital environment is complex because it requires a conversion of data collected in a discrete form onto a continuous surface. The objective of this study was to apply three-dimension techniques of interpolation and visualization on soil texture and fertility properties and establish relationships with pedogenetic factors and processes in a slope area. The GRASS Geographic Information System was used to generate three-dimensional models and ParaView software to visualize soil volumes. Samples of the A, AB, BA, and B horizons were collected in a regular 122-point grid in an area of 13 ha, in Pinhais, PR, in southern Brazil. Geoprocessing and graphic computing techniques were effective in identifying and delimiting soil volumes of distinct ranges of fertility properties confined within the soil matrix. Both three-dimensional interpolation and the visualization tool facilitated interpretation in a continuous space (volumes) of the cause-effect relationships between soil texture and fertility properties and pedological factors and processes, such as higher clay contents following the drainage lines of the area. The flattest part with more weathered soils (Oxisols) had the highest pH values and lower Al3+ concentrations. These techniques of data interpolation and visualization have great potential for use in diverse areas of soil science, such as identification of soil volumes occurring side-by-side but that exhibit different physical, chemical, and mineralogical conditions for plant root growth, and monitoring of plumes of organic and inorganic pollutants in soils and sediments, among other applications. The methodological details for interpolation and a three-dimensional view of soil data are presented here.

Putting Public Service Motivation into Context. A Balance Between Universalism and Particularism

Research on Public Service Motivation (PSM) has increased enormously in the last 20 years. Besides the analysis of the antecedents of PSM and its impact on organizations and individuals, many open questions about the nature of PSM itself still remain. This article argues that the theoretical construct of PSM should be contextualized by integrating the political and administrative contexts of public servants when investigating their specific attitudes towards working in a public environment. It also challenges the efficacy of the classic four-dimensional structure of PSM when it is applied to a specific context. The findings of a confirmatory factor analysis from a dataset of 3754 employees of 279 Swiss municipalities support the appropriateness of contextualizing parts of the PSM construct. They also support the addition of an extra dimension called, according to previous research, Swiss democratic governance. With regard to our results, there is a need for further PSM research to set a definite measure of PSM, particularly in regard to the international diffusion of empirical research on PSM.Points for practitionersThis study shows that public service motivation is a relevant construct for practitioners and may be used to better assess whether public agents are motivated by values or not. Nevertheless, it stresses also that the measurement of PSM must be adapted to the institutional context as well. Public managers interested in understanding better the degree to which their employees are motivated by public values must be aware that the measurement of this PSM construct has to be contextualized. In other words, PSM is also a function of the institutional environment in which organizations operate.

Quantification of the least limiting water range in an oxisol using two methodological strategies

The least limiting water range (LLWR) has been used as an indicator of soil physical quality as it represents, in a single parameter, the soil physical properties directly linked to plant growth, with the exception of temperature. The usual procedure for obtaining the LLWR involves determination of the water retention curve (WRC) and the soil resistance to penetration curve (SRC) in soil samples with undisturbed structure in the laboratory. Determination of the WRC and SRC using field measurements (in situ ) is preferable, but requires appropriate instrumentation. The objective of this study was to determine the LLWR from the data collected for determination of WRC and SRC in situ using portable electronic instruments, and to compare those determinations with the ones made in the laboratory. Samples were taken from the 0.0-0.1 m layer of a Latossolo Vermelho distrófico (Oxisol). Two methods were used for quantification of the LLWR: the traditional, with measurements made in soil samples with undisturbed structure; and in situ , with measurements of water content (θ), soil water potential (Ψ), and soil resistance to penetration (SR) through the use of sensors. The in situ measurements of θ, Ψ and SR were taken over a period of four days of soil drying. At the same time, samples with undisturbed structure were collected for determination of bulk density (BD). Due to the limitations of measurement of Ψ by tensiometer, additional determinations of θ were made with a psychrometer (in the laboratory) at the Ψ of -1500 kPa. The results show that it is possible to determine the LLWR by the θ, Ψ and SR measurements using the suggested approach and instrumentation. The quality of fit of the SRC was similar in both strategies. In contrast, the θ and Ψ in situ measurements, associated with those measured with a psychrometer, produced a better WRC description. The estimates of the LLWR were similar in both methodological strategies. The quantification of LLWR in situ can be achieved in 10 % of the time required for the traditional method.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management

Fractal dimension for Gaussian colored processes

The exact analytical expression for the Hausdorff dimension of free processes driven by Gaussian noise in n-dimensional space is obtained. The fractal dimension solely depends on the time behavior of the arbitrary correlation function of the noise, ranging from DX=1 for Orstein-Uhlenbeck input noise to any real number greater than 1 for fractional Brownian motions.

Advanced Kernel Methods For Remote Sensing Image Classification

Résumé Suite aux recentes avancées technologiques, les archives d'images digitales ont connu une croissance qualitative et quantitative sans précédent. Malgré les énormes possibilités qu'elles offrent, ces avancées posent de nouvelles questions quant au traitement des masses de données saisies. Cette question est à la base de cette Thèse: les problèmes de traitement d'information digitale à très haute résolution spatiale et/ou spectrale y sont considérés en recourant à des approches d'apprentissage statistique, les méthodes à noyau. Cette Thèse étudie des problèmes de classification d'images, c'est à dire de catégorisation de pixels en un nombre réduit de classes refletant les propriétés spectrales et contextuelles des objets qu'elles représentent. L'accent est mis sur l'efficience des algorithmes, ainsi que sur leur simplicité, de manière à augmenter leur potentiel d'implementation pour les utilisateurs. De plus, le défi de cette Thèse est de rester proche des problèmes concrets des utilisateurs d'images satellite sans pour autant perdre de vue l'intéret des méthodes proposées pour le milieu du machine learning dont elles sont issues. En ce sens, ce travail joue la carte de la transdisciplinarité en maintenant un lien fort entre les deux sciences dans tous les développements proposés. Quatre modèles sont proposés: le premier répond au problème de la haute dimensionalité et de la redondance des données par un modèle optimisant les performances en classification en s'adaptant aux particularités de l'image. Ceci est rendu possible par un système de ranking des variables (les bandes) qui est optimisé en même temps que le modèle de base: ce faisant, seules les variables importantes pour résoudre le problème sont utilisées par le classifieur. Le manque d'information étiquétée et l'incertitude quant à sa pertinence pour le problème sont à la source des deux modèles suivants, basés respectivement sur l'apprentissage actif et les méthodes semi-supervisées: le premier permet d'améliorer la qualité d'un ensemble d'entraînement par interaction directe entre l'utilisateur et la machine, alors que le deuxième utilise les pixels non étiquetés pour améliorer la description des données disponibles et la robustesse du modèle. Enfin, le dernier modèle proposé considère la question plus théorique de la structure entre les outputs: l'intègration de cette source d'information, jusqu'à présent jamais considérée en télédétection, ouvre des nouveaux défis de recherche. Advanced kernel methods for remote sensing image classification Devis Tuia Institut de Géomatique et d'Analyse du Risque September 2009 Abstract The technical developments in recent years have brought the quantity and quality of digital information to an unprecedented level, as enormous archives of satellite images are available to the users. However, even if these advances open more and more possibilities in the use of digital imagery, they also rise several problems of storage and treatment. The latter is considered in this Thesis: the processing of very high spatial and spectral resolution images is treated with approaches based on data-driven algorithms relying on kernel methods. In particular, the problem of image classification, i.e. the categorization of the image's pixels into a reduced number of classes reflecting spectral and contextual properties, is studied through the different models presented. The accent is put on algorithmic efficiency and the simplicity of the approaches proposed, to avoid too complex models that would not be used by users. The major challenge of the Thesis is to remain close to concrete remote sensing problems, without losing the methodological interest from the machine learning viewpoint: in this sense, this work aims at building a bridge between the machine learning and remote sensing communities and all the models proposed have been developed keeping in mind the need for such a synergy. Four models are proposed: first, an adaptive model learning the relevant image features has been proposed to solve the problem of high dimensionality and collinearity of the image features. This model provides automatically an accurate classifier and a ranking of the relevance of the single features. The scarcity and unreliability of labeled. information were the common root of the second and third models proposed: when confronted to such problems, the user can either construct the labeled set iteratively by direct interaction with the machine or use the unlabeled data to increase robustness and quality of the description of data. Both solutions have been explored resulting into two methodological contributions, based respectively on active learning and semisupervised learning. Finally, the more theoretical issue of structured outputs has been considered in the last model, which, by integrating outputs similarity into a model, opens new challenges and opportunities for remote sensing image processing.

L'exploitation des traces dans les accidents de la circulation

Les investigations dans le milieu des accidents de la circulation sont très complexes. Elles nécessitent la mise en oeuvre d'un grand nombre de spécialités venant de domaines très différents. Si certains de ces domaines sont déjà bien exploités, d'autres demeurent encore incomplets et il arrive de nos jours d'observer des lacunes dans la pratique, auxquelles il est primordial de remédier.Ce travail de thèse, intitulé « l'exploitation des traces dans les accidents de la circulation », est issu d'une réflexion interdisciplinaire entre de multiples aspects des sciences forensiques. Il s'agit principalement d'une recherche ayant pour objectif de démontrer les avantages découlant d'une synergie entre les microtraces et l'étude de la dynamique d'un accident. Afin de donner une dimension très opérationnelle à ce travail, l'ensemble des démarches entreprises a été axé de manière à optimiser l'activité des premiers intervenants sur les lieux.Après une partie introductive et ayant trait au projet de recherche, traitant des aspects théoriques de la reconstruction d'une scène d'accident, le lecteur est invité à prendre connaissance de cinq chapitres pratiques, abordés selon la doctrine « du général au particulier ». La première étape de cette partie pratique concerne l'étude de la morphologie des traces. Des séquences d'examens sont proposées pour améliorer l'interprétation des contacts entre véhicules et obstacles impliqués dans un accident. Les mécanismes de transfert des traces de peinture sont ensuite étudiés et une série de tests en laboratoire est pratiquée sur des pièces de carrosseries automobiles. Différents paramètres sont ainsi testés afin de comprendre leur impact sur la fragilité d'un système de peinture. Par la suite, une liste de cas traités (crash-tests et cas réels), apportant des informations intéressantes sur le traitement d'une affaire et permettant de confirmer les résultats obtenus est effectuée. Il s'ensuit un recueil de traces, issu de l'expérience pratique acquise et ayant pour but d'aiguiller la recherche et le prélèvement sur les lieux. Finalement, la problématique d'une banque de données « accident », permettant une gestion optimale des traces récoltées est abordée.---The investigations of traffic accidents are very complex. They require the implementation of a large number of specialties coming from very different domains. If some of these domains are already well exploited, others remain still incomplete and it happens nowadays to observe gaps in the practice, which it is essential to remedy. This thesis, entitled "the exploitation of traces in traffic accidents", arises from a multidisciplinary reflection between the different aspects of forensic science. It is primarily a research aimed to demonstrate the benefits of synergy between microtrace evidence and accidents dynamics. To give a very operational dimension to this work, all the undertaken initiatives were centred so as to optimise the activity of the first participants on the crime scene.After an introductory part treating theoretical aspects of the reconstruction of an accident scene the reader is invited to get acquainted with five practical chapters, according to the doctrine "from general to particular". For the first stage of this practical part, the problem of the morphology of traces is approached and sequences of examinations are proposed to improve the interpretation of the contacts between vehicles and obstacles involved in an accident. Afterwards, the mechanisms of transfer of traces of paint are studied and a series of tests in laboratory is practised on pieces of automobile bodies. Various parameters are thus tested to understand their impact on the fragility of a system of paint. It follows that a list of treated cases (crash-tests and real cases) is created, allowing to bring interesting information on the treatment of a case and confirm the obtained results. Then, this work goes on with a collection of traces, stemming from the acquired experience that aims to steer the research and the taking of evidence on scenes. Finally, the practical part of this thesis ends with the problem of a database « accident », allowing an optimal management of the collected traces.

On the dimension of the core of the assignment game

The set of optimal matchings in the assignment matrix allows to define a reflexive and symmetric binary relation on each side of the market, the equal-partner binary relation. The number of equivalence classes of the transitive closure of the equal-partner binary relation determines the dimension of the core of the assignment game. This result provides an easy procedure to determine the dimension of the core directly from the entries of the assignment matrix and shows that the dimension of the core is not as much determined by the number of optimal matchings as by their relative position in the assignment matrix.

A theoretical and practical study on linear reforms of dual taxes

[cat] En aquest treball extenem les reformes lineals introduïdes per Pfähler (1984) al cas d’impostos duals. Estudiem l’efecte relatiu que els retalls lineals duals d’un impost dual tenen sobre la distribució de la desigualtat -es pot fer un estudi simètric per al cas d’augments d’impostos-. Tambe introduïm mesures del grau de progressivitat d’impostos duals i mostrem que estan connectades amb el criteri de dominació de Lorenz. Addicionalment, estudiem l’elasticitat de la càrrega fiscal de cadascuna de les reformes proposades. Finalment, gràcies a un model de microsimulació i una gran base de dades que conté informació sobre l’IRPF espanyol de l’any 2004, 1) comparem l’efecte que diferents reformes tindrien sobre l’impost dual espanyol i 2) estudiem quina redistribució de la riquesa va suposar la reforma dual de l’IRPF (Llei ’35/2006’) respecte l’anterior impost.

La borrosidad como epistemología de la interacción social: algunos alcances y potencialidades

En este trabajo se describen la teoría de los conjuntos borrosos de L. A. Zadeh(antecedentes, características e implicaciones) y las áreas en las que se ha aplicado laborrosidad en psicología y psicología social (desarrollo evolutivo, procesamiento deestímulos, percepción de la información, prototipos y otras aplicaciones). A partir de esto,se sugiere cómo la borrosidad podría ser útil en el estudio de la interacción social,asumiendo el carácter simultáneamente vago y preciso de la realidad, y la utilización deconceptos como la noción de sí mismo desde una visión compleja, que considere, desde laperspectiva del pluralismo, diversas posturas teóricas y metodológicas.

Ab initio theoretical comparative study of magnetic coupling in KNiF3 and K2NiF4s

The origin of magnetic coupling in KNiF3 and K2 NiF4 is studied by means of an ab initio cluster model approach. By a detailed study of the mapping between eigenstates of the exact nonrelativistic and spin model Hamiltonians it is possible to obtain the magnetic coupling constant J and to compare ab initio cluster-model values with those resulting from ab initio periodic Hartree-Fock calculations. This comparison shows that J is strongly determined by two-body interactions; this is a surprising and unexpected result. The importance of the ligands surrounding the basic metal-ligand-metal interacting unit is reexamined by using two different partitions and the constrained space orbital variation method of analysis. This decomposition enables us to show that this effect is basically environmental. Finally, dynamical electronic correlation effects have found to be critical in determining the final value of the magnetic coupling constant.