Équipe CSTB : Systèmes Complexes et Bioinformatique Translationnelle

Catherine Guth Anciens Projets

De Équipe CSTB : Systèmes Complexes et Bioinformatique Translationnelle
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Projets

Modélisation, simulation et validation de systèmes dynamiques complexes

(Strasbourg 1995-2000)
Travail effectué dans l'équipe de Télédétection du LSIIT (URA CNRS, 1871) sous la direction du professeur M. Raffy.
J'ai particulièrement porté mon attention sur la modélisation, simulation et validation de systèmes dynamiques complexes avec l'étude de leur intégration à des systèmes de prise de décision. L'objectif était de modéliser l'évolution spatio-temporelle des processus qui interviennent dans l'étude de l'environnement en sachant que les méthodes courantes de modélisation telles que les équations différentielles adaptées à la description de la physique sont inopérantes pour décrire les problèmes liés aux sciences de la vie. Deux domaines fondamentaux de l'étude du vivant ont été choisis. J'ai co-encadré les deux travaux. En premier, une étude sur la simulation de l'érosion des bassins versants par réseaux d'automates a été réalisée dans le cadre d'un stage de DEA en collaboration avec C. Roquin, géomorphologue, chargé de recherche au CNRS. Le second travail a eu pour application la modélisation et la simulation de la dynamique spatiale de la végétation sur de grandes régions. Il a débuté avec le stage de DEA de P. Dubé dans le cadre de la collaboration avec l'université de Montréal et s'est poursuivi par le travail de thèse de C. Lett en collaboration avec J.M. Walter (MC en écologie végétale). Avec C. Lett nous avons développé un modèle par trouée avec une perspective de spatialisation. Deux approches conceptuelles de spatialisation ont été mises en œuvre : la première est orientée espace et réalisée à l'aide d'automates cellulaires, la seconde est orientée individu et réalisée à l'aide d'un modèle de conception objet. Des tests de sensibilité des modèles aux conditions initiales, aux valeurs des paramètres et aux conditions aux limites ont été effectuées. Les résultats de simulations liés aux deux approches conceptuelles ont été approuvés par les experts du domaine. Ces simulations montrent bien l’émergence d'un peuplement forestier alors que seules les interactions locales entre individus (arbres) sont explicitement données. Les évolutions temporelles de surfaces terrières spécifiques et des distributions spatiales des arbres diffèrent ce qui montre l'importance du choix initial du modèle de spatialisation.
Ce travail a donné lieu a plusieurs publications dont 2 où je suis le co-auteur. [1], [2], [12]

Distribution d'algorithmes de traitements d'images pour la télédétection

(Expert National Détaché à la Commission des Communautés Européennes (CCE), Centre Commun de Recherche (CCR), établissement d'Ispra en Italie, Institut Ingénierie des Systèmes et Informatique et Institut des Applications de la Télédétection, 1991-94)
Le T.Node est issu des programmes de recherche Esprit. C'est un calculateur de type MIMD à mémoire distribuée constitué d'un réseau reconfigurable de transputers, avec le système d'exploitation Hélios. J'ai montré qu'il est possible d'implanter un ensemble de tâches coopérantes pour une application réelle sur T.Node en distribuant des algorithmes de traitements d'images pour la télédétection. J'ai maintenu la qualité de la version séquentielle, l'interface graphique pour visualiser les résultats intermédiaires et amélioré le temps de calcul malgré les handicaps liés aux initialisations et aux communications de l'application choisie. Ces travaux et résultats ont été relatés dans une revue nationale avec comité de rédaction, trois congrès d'audience internationale avec comité de sélection, un rapport interne. Ils ont fait l'objet de démonstrations lors de 2 congrès d'audience internationale. [4], [6], [7], [8], [13], [14], [15]

Spécification formelle et développement d'une base de données d'objets complexes. Application aux objets de télédétection

(Strasbourg 1984-89)
Travail de thèse effectué sous la direction de Jean-François Dufourd.
Ce travail a donné lieu à un prototype de base de données pour gérer les informations sur les images satellitaires. Il a été mené en liaison avec le Centre Scientifique d'IBM-France Paris et le Groupement Scientifique de Télédétection Spatiale (GSTS) sous la direction du professeur François Becker. Il a fait l'objet d'un contrat d'ATP CNES-CNRS. Il a donné lieu à plusieurs communications internationales et une présentation au Goddard Flight Center de la NASA à Washington. [3], [5], [9], [10], [11]

Etude des architectures, des algorithmes parallèles pour le traitement graphique et le traitement d'images

(Strasbourg 1984)
Stage de DEA placé sous la direction du professeur Jean-Claude Lafon.

Co-encadrements

  • Post-doc
    • Nicolas Dondainas (97-98) : Couplage des données satellites haute et basse résolution pour l'étude de la désertification du Bassin Méditerranéen dans le cadre du projet européen CAMELEO.
  • Thèse de doctorat
    • Christophe Lett (96-99) : Modélisation et simulation de la dynamique des écosystèmes forestiers : des modèles agrégés aux modèles individuels spatialisés.
    • Emmanuel Meyer (98-2000) : Développement de géométrie discrète sphérique et applications. Abandon de la thèse au bout de 2 ans.
  • Stage Master 2 (ex DEA)
    • Matthieu Ferry (95-96) : Simulation de l'érosion de bassins versants par réseaux d'automates.
    • Parick Dubé (95-96) : premier travaux et prototype sur les automates cellulaires et la simulation. Ce travail sera repris par C. Lett.
    • Stéphane Hetzel (97-98) : Etude de la parallélisation d'automates cellulaires et application à un algorithme de simulation de dynamique forestière.
    • Emmanuel Meyer (97-98) : Etude de la structure des canopées forestières à l'aide de photographies hémisphériques zénithales numérisées.
  • Stage Master 2 (ex DESS)
    • En 1993, lors de ma délégation à Ispra, j'ai encadré le stage de 3ème cycle et les 3 mois de prolongation de monsieur Mayer Dagobert, étudiant inscrit au DESS de Télédétection, Paris VI

Publications

  • Articles
    • Revues internationales avec comité de lecture
      • [1] C. Lett, C. Silber (Guth), N. Barret,Comparison of a cellular automata network and an individual-based model for the simulation of forest dynamics. Ecollogical Modelling, 1999, 121:277-293
      • [2] C. Lett, C. Silber (Guth), P. Dubé, J.-M. Walter, M. Raffy, Forest dynamics : a spatial gap model simulated on a cellular automata network. Canadian Journal of Remote Sensing, 1999 25(4), 403-411
    • Revues nationales avec comité de lecture
      • [3] C. Silber (Guth), Conception et réalisation d'une base de données en télédétection, Revue de la Société Française de Photogrammétrie et de Télédétection, Bulletin n°115, 1989
      • [4] C. Silber, D. Heidrich, P. Bierlaire, Parallélisation du logiciel de pré-traitement d'images satellite NOAA-AVHRR, La lettre du Transputer et des Calculateurs Parallèles, n° 20, décembre 1993
  • Conférences, congrès et colloques (conf internationales à comité de lecture et actes publiés)
    • Congrès internationaux avec comité de sélection
      • [5] J.-F. Dufourd, C. Silber (Guth), Bases de données et télédétection, IGARSS (International Geoscience And Remote Sensing Symposium) (The Remote Sensing Society, IEEE, U.R.S.I.), Edimbourg, septembre 1988
      • [6] C. Silber (Guth), D. Heidrich, P. Bierlaire, Processing of AVHRR Imagery using the T.Node Parallel Computer, IGARSS'93 (The Remote Sensing Society, IEEE, U.R.S.I.), Tokyo, août 1993
      • [7] P. Bierlaire, C. Silber (Guth), M. Sharman, Operational Use of Remote Sensing Data for Agricultural Monitoring over Europe, IMAGE'COM 93, Bordeaux, mars 1993
      • [8] P. Bierlaire, C. Silber (Guth), M. Sharman, Operational near real-time monitoring of European Agriculture using Satellite and Vectorial Information, EGIS'93 (European Conference and exhibition on Geographical Information Systems), Gênes, mars-avril 1993
    • Congrès nationaux avec comité de sélection
      • [9] C. Silber (Guth), J.-F. Dufourd, Une méthode pour spécifier les objets et les transactions d'une base de données, INFORSID, La Rochelle, juin 1988
  • Autres
    • Séminaires
      • [10] C. Silber (Guth), A Pilot Database System for Handling Satellite and In-Situ Data for Climatic Studies, séminaire interne, NASA, Goddard Space Flight Center, Washington, juillet 1987
    • Colloques
      • [11] J.-F. Dufourd, C. Silber (Guth) J. Korcak, Bases de données et télédétection, poster présenté au colloque "La recherche et les satellites à haute résolution spatiale : Spot,Landsat,...", Programme National Télédétection Spatiale, SPOT-Image,Orléans, janvier 1989
      • [12] C. Lett, C. Silber (Guth), P. Dubé, J.-M. Walter, M. Raffy, A spatial model of forets dynamics using a cellular automata network, Actes de l'atelier international Changement d'échelle et modélisation en foresterie : apport de la télédétection et des SIGs, 19-21 mars 1998, Montréal, p. 141-151
    • Publications internationales sans comité de sélection
      • [13] C. Silber (Guth), Recherche d'algorithmes de parallélisation et implémentation 'Space' sur la machine parallèle Supernode (T.Node 64 Transputers), Publication EUR 14807 FR, Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg, 1992
    • Démonstrations des résultat à des congrès internationaux
      • [14] Demonstration of the Space program implemented on a parallel computer, SUPERCOMPUTING, Paris, février 1992
      • [15] Demonstration of the Space program implemented on a parallel computer, TRANSPUTERS'92, Arc et Senans, mai 1992
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