Méthodes informées de co-factorisation non négatives pour la séparation de sources. Application à  la recherche de sources de pollution issues de l’activité humaine terrestre et maritimes.

équipe : Specifi /Encadrants : G. Roussel, G. Delmaire / Financement envisagé : 50 % région ou Ademe – 50 % PMCO – Télécharger le sujet détaillé

Les méthodes de type Factorisation Matricielles Non négatives (NMF) sont actuellement très en vogue dans la communauté traitement du signal de par la diversité des applications qu’elles peuvent concerner. Ces méthodes consistent à  approcher la matrice de données en un produit de deux facteurs de dimensions plus faibles, vérifiant la non-négativité de leurs éléments, appelés respectivement la matrice de sources et la matrice de contribution. Cependant, la plupart de ces méthodes souffrent de problèmes de stabilité et d’interprétation des résultats concernant les différents facteurs. Dans certaines situations, en effet, les lignes de la matrice des sources peuvent être géométriquement proches, ce qui rend les méthodes classiques peu efficaces. Par ailleurs, les données réelles sont entachées de mesures aberrantes. Extrêmement flexibles, ces approches de NMF informées ont été appliquées à  la séparation des polluants atmosphériques,

De nouvelles problématiques émergent lorsque non-pas un mais plusieurs capteurs sont déployés. La co-factorisation se présente comme une alternative avantageuse pour tenir compte de l’hypothèse d’une matrice de sources communes à  plusieurs capteurs répartis géographiquement. Nous proposons dans le cadre de cette thèse d’étendre ces notions de factorisations collectives à  des situations o๠la matrice des sources contient uniquement une partie commune, conduisant à  considérer des couplages plus flexibles entre les différentes matrices à  co-factoriser tout en permettant l’ajout de connaissances expertes telles que proposées dans nos précédentes approches de NMF informée.

D’un point de vue applicatif, ces méthodes sont appliquées à  la pollution de l’air dans l’environnement marin et terrestre. L’enjeu principal consiste en un diagnostic fin de la matrice des sources de pollution. Cette matrice rassemble les signatures chimiques des différentes sources en présence. L’apport de la nouvelle méthodologie permettra de prendre en compte plusieurs sites littoraux de manière simultanée en considérant que certaines sources sont communes à  l’ensemble des sites.

Ce projet s’inscrit dans la continuité du projet ECUME. Ce projet visait à  étudier la contribution du trafic maritime (détroit de Calais) sur la pollution atmosphérique globale de la Côte d’Opale à  partir de mesures situées au Cap Gris-Nez et Calais port, mais en ne considérant qu’un seul site. L’exploitation simultanée de plusieurs sites de mesure nécessitera donc la mise en œuvre de ces nouvelles méthodes de co-factorisation.