Note publique d'information : Avec les progrès techniques des moyens de transport, les déplacements se démocratisent
et rendent les distances plus accessibles. Cette augmentation du trafic à tous les
niveaux, mondial, régional et local, entraîne un encombrement croissant des routes
terrestres, aériennes et maritimes et implique une surveillance particulière des zones
à risque. Depuis quelques années, particulièrement dans le contexte maritime, cette
surveillance est améliorée par l'utilisation des outils de géolocalisation comme le
GPS (Global Positionning System) et les systèmes de transmission tel que la VHF (Very
Hight Frequency) qui permettent de disposer de flux de données (positions, vitesses,
caps) en temps réel. Les trajectoires des navires liées à ces données sont généralement
représentées dans un environnement absolu (représentation cartographique) ou de manière
relative (représentation radar). Ces représentations favorisent l'observation du positionnement
des navires en temps réel, mais sans faciliter une véritable appréhension de l'évolution
de toutes les informations connues dans les dimensions spatiales et temporelles, ce
qui ne permet pas une complète compréhension des futurs états d'un système donné et
une anticipation des situations critiques. L'objectif de cette thèse est de développer
un nouveau modèle conceptuel de représentation des trajectoires géographiques pour
l'aide à l'analyse de comportements d'objets mobiles. Le cadre expérimental de notre
recherche est celui des trajectoires maritimes, à partir duquel nous proposons de
construire un modèle formel de représentation et de manipulation de trajectoires.
Nous postulons que la compréhension et la perception d'un processus de déplacement
peut passer par une vision égocentrique de l'espace et du temps, où les primitives
de modélisation sont les composantes géométriques couramment utilisées au sein des
Systèmes d'Information Géographiques. Nous montrerons que la vitesse relative et la
distance apparaissent comme des paramètres pertinents de compréhension des processus
de déplacement. La position relative est basée sur une notion de distance entre objets
mobiles, avec une distinction qualitative qui prend en compte la nature des relations
topologiques entre ces objets. La vitesse relativisée est elle basée sur une notion
de vitesse relative, et où les objets plus rapides ou moins rapides que l'objet de
référence sont différenciés. L'association de ces mesures définit des états spatio-temporels
caractérisés dans le langage naturel et composés afin de définir des relations transitives
entre les objets. Le modèle proposé permet d'identifier les changements spatio-temporels
lors de transitions continues entre les états et de leur associer des processus caractérisés
par des expressions non ambiguës dans le langage naturel. La visualisation de ces
processus complète les visualisations existantes des positions des objets mobiles
et donne un cadre nouveau de perception et d'analyse des trajectoires en milieu maritime.
Un prototype pour l'application aux déplacements maritimes de navires permet de visualiser
les processus décrits et valider le modèle défini avec des données maritimes réelles,
et plusieurs cas d'école expérimentés auprès d'un panel d'utilisateurs.
Note publique d'information : The worldwide increase of transportation traffic implies a progressive obstruction
of many air, terrestrial and maritime routes. This also augments the number of security
risks and enlarges the complexity of monitoring and regulation tasks. Over the past
few years, maritime transportation and traffic have been improved by the emergence
of new technological solution oriented towards real-time geo-localisation such as
the GPS (Global Positioning System) and VHF systems(Very High Frequency). With continuous
and real-time availability of location data on ship displacements (e.g. position,
speed), trajectories are usually represented using either an absolute (cartographic
view) or relative representation (e.g. radar view). These systems, used independently
or through a dual mode, while they are successful in providing a global or partially
local view of the geographical environment, does not provide a complete and appropriate
representation of the way a mobile object and its observer act in and perceive the
maritime environment. The research presented in this thesis introduces a new conceptual
model oriented to the representation of geographical trajectories in space and time.
We consider the point of view where a displacement process is perceived by an egocentric
representation and visualisation of space and time, and where the modelling primitives
are the ones usually retained by a Geographic Information System. Our study shows
that the relative speed and distance are appropriate concepts that support an egocentric-based
modelling of an object and observer behaving in a maritime environment. The relative
position is based on the distance between two given objects, but also makes a difference
between the value of their topological relationships. Similarly, the relativised speed
also makes a difference between faster and slower moving objects with respect to a
referent moving object. This representation is designed on top of a two-dimensional
space, this facilitating characterisation of the underlying spatio-temporal processes
using natural language terms. Continuous transitions are also identified. Overall
this modelling approach offers novel perspectives for the visualisation and analysis
of trajectories in space and time. The approach is supported by a prototype applied
to a maritime context and several experiments made with panels of users.