Visualisation immersive de données géospatiales urbaines multicouches pour l’analytique visuelle et l’exploration

Immersive Visualization of Multilayered Geospatial Urban Data for Visual Analytics and Exploration

• Auteur / Autrice : Maxim Spur
• Direction : Guillaume Moreau, Patrick Le Callet, Vincent Tourre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Architecture et Etudes Urbaines
• Date : Soutenance le 10/09/2021
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche nantais architectures urbanités
• Jury : Président / Présidente : Sidonie Christophe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Moreau, Patrick Le Callet, Vincent Tourre, Sidonie Christophe, Arzu Coltekin, Christophe Hurter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Arzu Coltekin, Christophe Hurter

Mots clés

Mots clés contrôlés

Données géospatiales

Réalité virtuelle en architecture

Géographie urbaine

Mots clés libres

Données urbaines

Géovisualisation

Réalité virtuelle

Analytique immersive

Urban data

Geovisualization

Virtual reality

Immersive analytics

Résumé

Les données géospatiales urbaines englobent une multitude de couches thématiques et s'étendent sur des échelles géométriques allant d’éléments architecturaux aux réseaux de transport interrégionaux. Cette thèse étudie comment les environnements immersifs peuvent être utilisés afin d'aider à visualiser efficacement ces données multicouches de manière simultanée et à diverses échelles. Pour cela, deux prototypes logiciels ont été développés afin de mettre en oeuvre deux nouvelles méthodes de visualisation de données, à savoir les « vues multiples coordonnées » et le « focus+contexte ». Ces logiciels tirent pleinement parti des possibilités offertes par le matériel moderne de réalité virtuelle tout en étant également adaptés à la réalité augmentée. Parmi les deux nouvelles méthodes présentées ici, l'une — une disposition verticale optimisée des couches cartographiques — a été évaluée de manière formelle dans le cadre d'une étude contrôlée auprès des utilisateurs, et l'autre — une approche de projection géométrique pour créer des vues panoramiques de type focus+contexte — de manière plus informelle à partir des commentaires d'experts du domaine qui l'ont testée. Si les deux méthodes ont montré des résultats prometteurs, l'étude formelle a plus particulièrement permis de comprendre comment les particularités des utilisateurs peuvent influencer la perception de la facilité d'utilisation de ces systèmes de visualisation ainsi que leurs performances.

Geospatial urban data encompasses a plethora of thematic layers, and spans geometric scales reaching from individual architectural elements to inter-regional transportation networks. This thesis examines how immersive environments can be utilized to effectively aid in visualizing this multilayered data simultaneously at various scales. For this, two distinct software prototypes were developed to implement the concepts of multiple coordinated views and focus+context, specifically taking full advantage of the affordances granted by modern virtual reality hardware, while also being suitable for augmented reality. Of the two novel methods introduced here, one — an optimized, vertical arrangement of map layers — was formally evaluated in a controlled user study, and the other — a geometric projection approach to create panoramic focus+ context views — informally through feedback from domain experts who tested it. Both showed promising results, and especially the formal study yielded valuable insights into how user characteristics can influence the perceived usability of such visualization systems and their performance.