Un modèle spatio-temporel de raisonnement qualitatif pour la représentation d'entités dynamiques

A qualitative spatio-temporal modelling and reasoning approach for the representation of moving entities

• Auteur / Autrice : Jing Wu
• Direction : Christophe Claramunt, Min Deng
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géomatique
• Date : Soutenance le 14/09/2015
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche de l'Ecole navale (Brest)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Philippe Babau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Claramunt, Min Deng, Jean-Philippe Babau, Thérèse Libourel, Sébastien Mustière, Lamia Belouaer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thérèse Libourel, Sébastien Mustière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes d'information

Mobilité spatiale

Système d'information géographique

Mots clés libres

Entités dynamiques

Trajectoires

Représentation spatio-temporelle

Raisonnement qualitatif

Moving entities

Trajectories

Spatio-temporal representation

Qualitative reasoning

Résumé

La recherche développée dans cette thèse introduit une approche qualitative pour représenter et raisonner à partir d'entités spatiales dans un espace géographique à deux dimensions. Les patrons de mouvements entre entités dynamiques sont catégorisés à partir d'un modèle qualitatif de relations topologiques entre une ligne orientée et une région, et de relations d'orientation entre deux lignes orientées, respectivement. Les mouvements qualitatifs sont dérivés à partir de relations spatio-temporelles qui caractérisent des entités dynamiques conceptualisées comme des points ou des régions dans un espace à deux dimensions. Cette architecture de raisonnement permet de dériver des configurations de mouvements basiques dérivées à partir d'entités statiques et dynamiques. L'approche est complétée par une qualification de ces configurations à partir d'expressions du langage naturel. Les compositions de mouvements sont étudiées tout comme les transitions possibles dans des cas de données incomplètes. Les tables de compositions sont également explorées et permettent d'étendre les possibilités de raisonnement. Le modèle est expérimenté dans le contexte de l'analyse de trajectoires aériennes et maritimes.

The research developed in this thesis introduces a qualitative approach for representing and reasoning on moving entities in a two-dimensional geographical space. Movement patterns of moving entities are categorized based on a series of qualitative spatial models of topological relations between a directed line and a region, and orientation relations between two directed lines, respectively. Qualitative movements are derived from the spatio-temporal relations that characterize moving entities conceptualized as either points or regions in a two-dimensional space. Such a spatio-temporal framework supports the derivation of the basic movement configurations inferred from moving and static entities. The approach is complemented by a tentative qualification of the possible natural language expressions of the primitive movements identified. Complex movements can be represented by a composition of these primitive movements. The notion of conceptual transition that favors the exploration of possible trajectories in the case of incomplete knowledge configurations is introduced and explored.Composition tables are also studied and provide additional reasoning capabilities. The whole approach is applied to the analysis of flight patterns and maritime trajectories.