Extensibilité des moyens de traitements pour les données issues des vastes systèmes d'informations géographiques

My thesis is part of the development of Geographic Information Systems (GIS) and their ability to respond to environmental challenges that are expressed in a global and transversal way. We consider a context in which geographical information is growing, in addition the amount of data available continues to grow. Therefore, the need a tool for decision support has never been stronger. This study aim to solve problems related to water and the environment when the data become too large for sequential computing. The main objective of the thesis proposes a platform for distributed computing on a cluster of computers that parallelizes the watershed computing of major rivers and the determination of the flow accumulation. The idea is based on the construction of a minimal spanning tree, via a hierarchy of graphs, modeling the water route on the DEM toward the ocean. The technique begins from computing catchment basins that are set of pixels for which a drop of water will end the same local minimum. After that, a hierarchy of basins is computed in order to give the catchment basins of the rivers in the DEM. The study continues with a description of a parallel algorithm for computing the global flow accumulation for automatic drainage network extraction in large digital elevation models. Finally, the thesis presents a version ≪out-of-core≫ of our parallel algorithms to extend the scope of our work in clusters of size small that cannot load into memory the entire treated DEM.Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’évolution des Systèmes d’Informations Géographiques (SIG) et de leur capacité à répondre à des problématiques environnementales qui s’expriment de manière globale et transversale. Dans un contexte ou l’information géographique est en plein essor et où la quantité de données disponible ne cesse de croitre, le besoin en terme d’outil d’aide a la décision n’a jamais été aussi fort. Cette étude s’attache tout particulièrement au cadre de la résolution de problématiques liées à l’eau et l’environnement lorsque les données deviennent trop volumineuses pour être traitées par des moyens de calculs séquentiels classiques. Nous proposons une plateforme de calculs répartis sur une grappe d’ordinateurs qui parallélise le calcul de la délimitation des bassins versants des grands fleuves et la détermination des flots d’accumulation. A cette fin nous introduisons une technique de calcul parallèle d’une forêt d’arbres couvrants minimums représentant le parcours de l’eau de chaque point du Modèle Numérique de Terrain (MNT) vers la mer. Cette technique débute par une délimitation des cuvettes (ensemble de points allant vers le même minimum local) contenues dans le MNT. Ensuite une hiérarchie de déversement des cuvettes les unes dans les autres est construite jusqu'à obtenir les bassins versants des fleuves. L’étude se poursuit par la description d’un algorithme parallèle pour le calcul très couteux des flots d’accumulation en chaque point du MNT. Enfin cette thèse présente une version ≪out-of-core≫ de nos algorithmes parallèles afin d’étendre la portée de nos travaux a des grappes de dimensions modestes qui ne peuvent pas charger en mémoire la totalité du MNT traite