CARTOGRAPHIE DE LA POLLUTION PARTICULAIRE EN VILLE

The French High Committee of Public Health gives recommendations on the means of improving knowledge of the phenomena related to air pollution in order to better evaluate citizens' exposure to pollution. The work presented in this thesis was conducted in this context and was particularly directed towards the cartography of particle concentrations. Several tools exist which make it possible to derive information on air quality. They are maps obtained by measurement interpolation methods or numerical models. These two approaches have limitations. The objective of this thesis is to contribute to the establishment of a strategy for particulate pollution mapping over urban area at a local scale (100 m). The mapping strategy includes two methods. The typical fields method aims at improving the representation of pollution by applying data fusion methods to existing pollution maps. The data fusion methods are applied in this thesis to map air pollution. A formalization of the typical fields method is given and tested on a case-study. The network densification method aims at creating pollution maps by interpolating pollution values provided by measurement stations. Virtual stations are added to the real stations belonging to the measurement network to make it denser thus improving the interpolation. The virtual stations are determined using a classification of elements describing the environment of the real stations. In a case-study of Strasbourg, 635 virtual stations where added to the five real stations located in this city. The mapping by interpolation with these stations was improved qualitatively and quantitatively (up to 70 %). In order to validate the definition of the virtual stations, satellite images are used. Wavelengths around 815 nm are the most sensitive to particles. The spectral band (TM1) of the TM-Landsat5 sensor is appropriate for the detection of particles and was used to validate the virtual stations. 70 % of the virtual stations were found to be valid with this approach.Le Haut Comité de Santé Publique donne des recommandations sur les moyens d'améliorer la connaissance des phénomènes liés à la pollution atmosphérique dans le but d'aider à l'évaluation de l'exposition des citadins. Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans ce contexte global en s'orientant vers la cartographie de la concentration en particules en ville. Plusieurs outils existent aujourd'hui qui permettent de dériver des informations sur la qualité de l'air. Ce sont des cartes obtenues par des méthodes d'interpolation spatiale des mesures ponctuelles ou des modèles numériques. Ces deux approches ont des limitations. L'objectif de cette thèse est de contribuer à l'établissement d'une stratégie de cartographie de la pollution atmosphérique sur l'ensemble d'une agglomération à l'échelle de la rue (100 m) en s'appuyant notamment sur l'imagerie satellitaire. La stratégie de cartographie comprend deux méthodes. La méthode des champs typiques vise à améliorer la représentation de la pollution en appliquant des méthodes de fusion de données à des cartes de pollution déjà existantes. Les méthodes de fusion de données sont appliquées à la cartographie de la qualité de l'air. Une formalisation de la méthode des champs typiques est donnée et un essai sur un cas pratique est réalisé. La méthode de densification du réseau de mesure vise à créer des cartes de pollution en interpolant les valeurs de concentration mesurées par les stations. Des stations virtuelles s'ajoutent au stations réelles du réseau de mesure pour le rendre plus dense et améliorer ainsi l'interpolation. Ces stations virtuelles sont déterminées à partir d'une classification sur des éléments décrivant l'environnement des stations. Pour la ville de Strasbourg, 635 stations virtuelles sont ajoutées aux cinq stations réelles existantes. La cartographie par interpolation avec ces stations est améliorée qualitativement et quantitativement (jusqu'à 70 %). Pour valider la définition des stations virtuelles, l'imagerie satellitaire est utilisée. Les longueurs d'ondes autour de 815 nm sont les plus sensibles aux particules. La bande spectrale TM1 du capteur TM de Landsat5 est appropriée pour la détection des particules et est utilisée pour valider les stations virtuelles. 70 % des stations virtuelles ont été validées avec cette approche