Un modèle de graphe spatio-temporel pour représenter l’évolution d’entités géographiques

A spatio-tempofial graph-based model for the evolution of geographical entities

• Auteur / Autrice : Géraldine Del Mondo
• Direction : Christophe Claramunt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique. Géomatique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie des graphes

Géomatique

Mots clés libres

Modélisation spatio-temporelle

Théorie des graphes

Spécification de contraintes

Résumé

Cette recherche propose un modèle de graphe spatio-temporel qui permet de caractériser les principales propriétés de l’évolution d’entités spatiales. Nous distinguons dans ce cadre plusieurs concepts structurants comme les notions d’identité et de relations à travers les dimensions spatiales et temporelles. Pour un temps donné, nous catégorisons les relations spatiales et de filiation et, à travers le temps, les filiations temporelles et les relations spatio-temporelles. Les structures de graphe émergeantes permettent non seulement de caractériser l’évolution d’un ensemble d’entités spatiales, mais aussi de découvrir de nouvelles propriétés. Des fonctions de manipulation de graphe sont développées et appliquées au modèle de graphe spatiotemporel. Ces fonctions identifient des processus génériques ( e. G. Vie et mort d’une entité) ou liés à une application spécifique et à sa sémantique. Afin de combiner plusieurs sources d’informations au sein d’un même graphe, des fonctions de jointure permettent l’intégration de plusieurs graphes au sein d’une représentation unifiée. Les propriétés des graphes ainsi constitués et le rôle des différentes entités présentes au sein de ces graphes sont étudiés par une qualification des différents types de routes les reliant. La consistance du modèle de graphe spatio-temporel est abordée à partir d’un algorithme de vérification de contraintes. Nous faisons la différence entre les contraintes de domaine intrinsèques au modèle de graphe, et les contraintes sémantiques dépendantes d’une application en particulier. Une extension de la démarche de modélisation est réalisée à partir d’une structure basée sur les bigraphes qui permet de représenter explicitement un phénomène spatio-temporel selon plusieurs niveaux de granularité spatiale.

This research proposes a spatio-temporal graph model which allows for the characterization of main properties of spatio-temporal evolution. Several concepts are distinguished, such as the notions of identity and relations, through the spatial and time dimensions. For given time, we categorize spatial and filiation relations, and through time, temporal filiation and spatio-temporal relations. The emerging graph structures characterize the evolution of a set of spatial entities and permit to discover new properties. Graph manipulation functions are developed and applied to the spatio-temporal graph model. These functions identify generic processes (e. G. Life and death of an entity) or processes linked to a specific application and its semantics. In order to combine several sources of information in a single graph, graph join functions permit the integration of several graphs in a unified representation. The properties of these graphs and the role of their entities are studied by a qualification of the different types of routes that link these entities. The consistency of the spatio-temporal graph model is verified by a constraints-checking algorithm. We make a difference between domain constraints belonging to the graph model, and semantic constraints which depend on a specific application. An extension of the modelling approach is achieved from a structure based on bigraphs that facilitates the explicit representation of a phenomenon according to different levels of spatial granularity.