Représentations cartographiques intermédiaires : comment covisualiser une carte et une orthophotographie pour naviguer entre abstraction et réalisme ?

Two representations of the territory are widely provided simultaneously to the user through interactive tools (such as magnifiers, sliders or swipes): topographic maps and orthoimages. They provide complementary visions of the territory because of abstraction steps used to design maps and the intrisic perceived photorealism power of orthoimages. Aiming at providing efficient covisualizations of these two representations to the user, we advise not to search for an ideal graphic mix, but to produce a cartographic continuum composed of in-between representations mixing topographic data and orthoimagery. Our objective is to provide interactive tools allowing to choose an intermediate step within the continuum by controling the realism and abstraction levels. Our approach is based on three principles: first, the need for local adaptation of vector data symbolisation to preserve their readability, second, the call for graphic transitions to establish a continuity through in-between cartographic representations, and third the required control over realism level in order to ensure a visual consistency of hybrid visualisations. We provide elementary symbolisation methods to be combined in a global design process. The first one aims at interpolating SLD symbolisation parameters such as color, opacity or texturing between two symbolisations. The second one aims at defining a local symbolisation depending on the graphic context of objects to be highlighted. Those symbolisations are combined for each theme and synchronized for all themes. For these design steps, we provide guidelines based on the evaluation of the realism level coming from our user test. Finally we build a prototype software allowing to test our propositions and browse in-between representations from abstraction to realism through an interactive sliderDeux représentations du territoire sont majoritairement proposées pour être covisualisées de multiples façons (loupe, curseurs, vues asservies, etc.) : la carte topographique et l'orthophotographie. Ces deux représentations apportent une vision complémentaire du territoire : la carte topographique est l'archétype même de l'abstraction et l'orthophotographie renvoie une perception réaliste du territoire. Pour permettre à l'utilisateur de covisualiser ces deux types de représentations, nous préconisons de ne pas chercher un mélange graphique idéal mais plutôt de produire un continuum cartographique formé d'un ensemble continu de représentations intermédiaires mixant données topographiques et orthophotographie. Notre objectif est de permettre à l'utilisateur de choisir sa position entre les deux extrémités en contrôlant le degré de réalisme et d'abstraction tout au long du continuum. Notre approche se fonde sur la nécessité d'adaptation locale de la symbolisation des données topographiques pour assurer la lisibilité de chaque représentation intermédiaire, la création de transitions graphiques pour établir une continuité entre ces représentations, et la synchronisation des symbolisations visant à garantir une homogénéité visuelle de ces représentations mixtes. Nous proposons une méthode de conception reposant sur la combinaison de briques de symbolisation élémentaires. Le premier type de brique consiste à interpoler les paramètres de symbolisation de la norme SLD tels que la couleur, la transparence ou la texture (procédurale, naturelle, ou mixée) entre deux symbolisations données. Le second type de brique analyse le contexte graphique des objets à mettre en valeur afin de déterminer localement une symbolisation adaptée et lisible. Ces briques sont combinées pour chaque thème et coordonnées entre les différents thèmes. Nous émettons des préconisations de paramétrage de ces étapes de conception à partir des résultats de notre test utilisateur visant à estimer le degré de réalisme et d'abstraction des symbolisations cartographiques. Enfin, nous mettons en œuvre cette méthode de conception au sein de la plateforme de recherche GeOxygene sous la forme d'un outil permettant de naviguer dans un continuum cartographique entre réalisme et abstractio

Approche modulaire pour la planification continue : application à la conduite des systèmes de culture

Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la conception des systèmes complexes autonomes opérant dans un environnement dynamique et incertain. Nous expliquons que la conduite des systèmes de culture d'une exploitation agricole est un problème multi-échelles spatiales et temporelles. La structure de l'exploitation étant fixée, elle intègre trois types de décision qui sont: l'allocation des cultures (à long terme), choix du mode de conduite des cultures, les itinéraires technique (à moyen terme) et l'ordonnancement des opérations agricoles journalières (à court terme). Ces problèmes de décision étant de nature différente, nous avons développé pour chacun d'eux des méthodes de planification spécifiques. Nous proposons d'aborder l'allocation des cultures comme un problème de satisfaction de contraintes pondérées où l'utilité de l'allocation est évaluée par une fonction de coût globale. Les modes de conduite des cultures étant prédéfinis, nous utilisons une approche de planification temporelle et hiérarchique dans laquelle l'heuristique de décomposition est une fonction globale permettant ainsi, de prendre en compte les interdépendances entre les effets de chaque mode de conduite. Enfin, l'approche que nous proposons pour l'ordonnancement des opérations agricoles est basée sur un modèle de programmation linéaire. Pour appréhender ces différents problèmes de décision, nous proposons une architecture systémique nommée "Safihr". Celle-ci est capable de prendre en compte l'entrelacement en ligne de plusieurs planificateurs spécifiques. Cette architecture repose sur le cadre des systèmes à événements discrets (DEVS). L'agent agriculteur est vu comme un système hiérarchique, dynamique et distribué en interaction avec son environnement physique. Chacun des planificateurs est vu comme un système de contrôle indépendant. "Safihr" intègre les mécanismes permettant de faire coopérer différents planificateurs au sein d'un même système.In this work, we address the challenge of the development of autonomous complex systems operating in a dynamic and uncertain environment. We only consider a farm with a cropping system and a determined structure. We explain that decision-making in farming systems is a complex issue in which decisions are joined up, through various spatial and scales. These decisions are usually grouped in three classes: strategic, tactical and operational decisions. Strategic decisions are long-term planning problems in which, knowing biophysical and structural constraints, crops are assigned to plots over a fixed horizon. Tactical decisions are mid-term planning problems in which, knowing crops to be grown, a crop management systems is assigned to each pair of plot and crop. Finally, operational decisions are short-term scheduling problems that could be summarized as scheduling daily farm operations to timely control crop production processes. Considering, the inherent feature of these decision-making problems, we developed for each of them a specific planning technique. Strategic decisions are address as a Weighted Constraint Satisfaction Problem in which the relevance of crops allocation is assessed by a global objective function. Tactical decisions are address as hierarchical and temporal planning problems, based on Hierarchical Tasks Networks and Simple Temporal Network. We introduced a new decomposition heuristic into HTN framework which enables to take into account the interdependence between crops production techniques. Finally, we proposed to tackle operational decisions by using linear programming techniques. To interleave these decision-making problems, we introduce a new modular architecture call Safihr "Simulation based Architecture For Interleaving Heterogeneous decisions in Real world problems". The proposed architecture is a model-based approach relying on Discrete EVent System specification formalism

Synchronisation et positionnement simultanés d'un réseau ultra-large bande et applications en robotique mobile

RÉSUMÉ Il est essentiel pour les robots mobiles de pouvoir se localiser précisément dans leur environ-nement. Pour créer des estimateurs de position précis, il est nécessaire de disposer de mesures externes au robot, l’exemple le plus populaire étant les mesures GPS. Pour des applications en intérieur, nous ne pouvons raisonnablement pas utiliser des mesures satellitaires, pour des raisons de précision et de réception du signal. Dans ce mémoire, nous nous intéressons à la technologie radio UWB (Ultra Wide Band, c’est-à-dire Ultra-Large Bande), permettant de mesurer des distances entre agents dans un espace rapproché avec une précision de l’ordre de la dizaine de centimètres. Les techniques de localisation TOF utilisent le temps de vol (Time Of Flight) des ondes afin de mesurer les distances, en supposant que leur vitesse, uniforme, est celle de la lumière dans le vide. La mesure de distance est donc obtenue en multipliant le TOF par cette cette dernière. Pour cette raison, il est nécessaire d’obtenir une mesure de TOF avec une haute précision, typiquement de l’ordre de la nanoseconde. Cette contrainte est à respecter pour créer des estimateurs de position précis, afin d’estimer de manière adéquate le phénomène de dérive des horloges des divers agents du réseau. Des techniques, dites de Two Way Ranging (TWR), font une compensation par soustraction de cette dérive, faisant émettre des messages aux agents présents sur les robots, appelés les «tags» et des balises à position fixes connues appelées «ancres». En vertu de cette compen-sation, ces techniques ne nécessitent pas la mise en œuvre d’algorithmes de synchronisation pour les tags. Toutefois, elles ne permettent la localisation que d’un nombre restreint de robots, en raison du fait que les tags émettent de l’information. Motivés par les applications de systèmes multi-robots, nous élaborons dans de ce mémoire un protocole où les tags ne seront que récepteurs afin de pouvoir en localiser un plus grand nombre. Ceci nécessite une synchronisation précise des horloges du réseau d’ancres. Notre principale contribution est d’intégrer simultanément la synchronisation des ancres et l’esti-mation de position des tags dans un protocole basé sur des estimateurs de Kalman. Nous évaluons expérimentalement la performance de notre protocole dans des implémenta-tions de ce dernier qui utilisent des microcontrôleurs, capteurs, robots et logiciels populaires en robotique. Nous abordons aussi des développements dans le rejet de valeurs erratiques sur les mesures pourvues par les agents UWB. Notre protocole est également intégré dans des estimateurs utilisant des techniques de fusion de données de capteurs.----------ABSTRACT Mobile robots require accurate real-time location estimates to operate. These estimates use external measurements, obtained for example from Global Navigation Satellite Systems (GNSS), to correct integration errors from proprioceptive sensors. This master’s thesis fo-cuses on short-range Ultra-Wide Band (UWB) radios as a source of external range mea-surements, which can be used to provide centimeter-level positioning accuracy in indoor environments, where GNSS signals are generally unavailable. UWB-aided positioning systems most commonly rely on pseudorange measurements obtained by multiplying the speed of light by the Time-of-Flight (ToF) of messages transmitted be-tween UWB nodes with known positions, called anchors, and UWB nodes to localize, called tags. To achieve the localization accuracy desired for indoor applications, errors in ToF mea-surements need to remain below the nanosecond. The main challenge in achieving this level of accuracy comes from the fact that internal clocks at di˙erent nodes are not synchronized. Simple two-way ranging protocols can provide ToF measurements without synchronizing the nodes, but require the tags to transmit messages to the limited number of anchors and as a result do not support more than a few tags. Hence, motivated by applications requiring the deployment of multi-robot systems, we focus on one-way ranging protocols with the tags operating as passive receivers, which however requires synchronized anchors. The main con-tribution of this thesis is to design a protocol based on Kalman filtering to simultaneously synchronize UWB nodes and obtain ToF measurements between active anchors and passive tags. The modeling and rejection of outliers in these measurements is discussed in details in order to improve the robustness and performance of the proposed algorithm. The pseu-dorange measurements are also fused with other sensor measurements to design UWB-aided integrated navigation systems. Our algorithms are implemented on a custom embedded platform combining a commercial o˙-the-shelf micro-controller and UWB radio with inertial sensors, and interfaced with a standard software framework for robotics. We characterize the localization performance achievable in practice through several indoor experiments with ground robots

L'AIS : une donnée pour l'analyse des activités en mer

4 pages, session "Mer et littoral"International audienceCette contribution présente des éléments méthodologiques pour la description des activités humaines en mer dans une perspective d'aide à la gestion. Différentes procédures, combinant l'exploitation de bases de données spatio-temporelles issue de données AIS archivées à des analyses spatiales au sein d'un SIG, sont testées afin de caractériser le transport maritime en Mer d'Iroise (Bretagne, France) sur les plans spatiaux, temporels et quantitatifs au cours d'une année

Architecture de communication pour les réseaux d’instrumentation sans fil

Aujourd'hui les réseaux de capteurs sont devenus des systèmes pouvant atteindre un très grand nombre de noeuds, avec une zone de couverture déterminée et déployés d'une manière plus ou moins dense dans un environnement hétérogène dont on mesure ainsi son état global. La problématique de cette thèse consiste à concevoir une architecture pour les objets communicants à faible consommation en utilisant des antennes « intelligentes » pour l'instrumentation et la mesure. Intégrant une approche pluridisciplinaire, cette architecture couvre les services offerts depuis les couches MAC jusqu'à celles de plus haut niveau. Basés sur une partie matérielle complètement reconfigurable (amplificateur de puissance et antennes à base de MEMS RF), les services des couches supérieures sont définis en partie sur circuits numériques pour la couche physique (bande de base) et la couche MAC, et de manière logicielle pour les protocoles de routages adaptés et les services innovants. En résumé, le travail consiste à concevoir un système autonome multi capteurs, d'acquisition et de traitement avec mémorisation, communicant à travers un réseau sans fil. Les principaux problèmes à résoudre seront : le contrôle de la topologie, la précision de la synchronisation, la consommation d'énergie. ABSTRACT : Researches in the field of sensor networks show the variety and vastness of applications in which these types of systems are used. One of their main features is the large number (up to hundreds of elements) of sensors that must be distributed in different environments. Another concern consists in making routing decisions in order to reduce the energy consumption. Depending on the application requirements, ensuring synchronous network functionality is currently a challenge. The issue addressed in this thesis is to develop an architecture for smart objects using low-power antennas for structural heald monitoring. Integrating a multidisciplinary approach, this architecture includes services from the MAC layer to those of the highest level. In summary, we will develop an autonomous system ofi sensors, for acquisition and information processing, which communicate via a wireless network. The main problems are: the control of topology, the timing accuracy and the energy consumption

La géosimulation orientée agent : un support pour la planification dans le monde réel

La planification devient complexe quand il s’agit de gérer des situations incertaines. Prédire de façon précise est une tâche fastidieuse pour les planificateurs humains. L’approche Simulation-Based Planning consiste à associer la planification à la simulation. Chaque plan généré est simulé afin d’être testé et évalué. Le plan le plus approprié est alors retenu. Cependant, le problème est encore plus complexe lorsque viennent s’ajouter des contraintes spatiales. Par exemple, lors d’un feu de forêt, des bulldozers doivent construire une ligne d’arrêt pour arrêter la propagation des feux. Ils doivent alors tenir compte non seulement de l’avancée des feux mais aussi des caractéristiques du terrain afin de pouvoir avancer plus facilement. Nous proposons une approche de géosimulation basée sur les agents et qui a pour but d’assister la planification dans un espace réel, à large échelle géographique et surtout à forte composante spatiale. Un feu de forêt est un problème typique nécessitant une planification dans un monde réel incertain et soumis à de fortes contraintes spatiales. Nous illustrons donc notre approche (nommée ENCASMA) sur le problème des feux de forêts. L’approche consiste à établir un parallélisme entre l’Environnement Réel ER (p.ex. une forêt incendiée) et un Environnement de Simulation ES (p.ex. une reproduction virtuelle de la forêt incendiée). Pour garantir un niveau acceptable de réalisme, les données spatiales utilisées dans l’ES doivent absolument provenir d’un SIG (Système d’information Géographique). Les planificateurs réels comme les pompiers ou les bulldozers sont simulés par des agents logiciels qui raisonnent sur l’espace modélisé par l’ES. Pour une meilleure sensibilité spatiale (pour tenir compte de toutes les contraintes du terrain), les agents logiciels sont dotés de capacités avancées telles que la perception. En utilisant une approche par géosimulation multiagent, nous pouvons générer une simulation réaliste du plan à exécuter. Les décideurs humains peuvent visualiser les conséquences probables de l’exécution de ce plan. Ils peuvent ainsi évaluer le plan et éventuellement l’ajuster avant son exécution effective (sur le terrain). Quand le plan est en cours d’exécution, et afin de garantir la cohérence des données entre l’ER et l’ES, nous gardons trace sur l’ES des positions (sur l’ER) des planificateurs réels (en utilisant les technologies du positionnement géoréférencé). Nous relançons la planification du reste du plan à partir de la position courante de planificateur réel, et ce de façon périodique. Ceci est fait dans le but d’anticiper tout problème qui pourrait survenir à cause de l’aspect dynamique de l’ER. Nous améliorons ainsi le processus classique de l’approche DCP (Distributed Continual Planning). Enfin, les agents de l’ES doivent replanifier aussitôt qu’un événement imprévu est rapporté. Étant donné que les plans générés dans le cas étudié (feux de forêts) sont essentiellement des chemins, nous proposons également une approche basée sur la géosimulation orientée agent pour résoudre des problèmes particuliers de Pathfinding (recherche de chemin). De plus, notre approche souligne les avantages qu’apporte la géosimulation orientée agent à la collaboration entre agents humains et agents logiciels. Plus précisément, elle démontre : • Comment la cognition spatiale des agents logiciels sensibles à l’espace peut être complémentaire avec la cognition spatiale des planificateurs humains. • Comment la géosimulation orientée agent peut complémenter les capacités humaines de planification lors de la résolution de problèmes complexes. Finalement, pour appliquer notre approche au cas des feux de forêts, nous avons utilisé MAGS comme plate-forme de géosimulation et Prometheus comme simulateur du feu. Les principales contributions de cette thèse sont : 1. Une architecture (ENCASMA) originale pour la conception et l’implémentation d’applications (typiquement des applications de lutte contre les désastres naturels) dans un espace géographique réel à grande échelle et dynamique. 2. Une approche basée sur les agents logiciels pour des problèmes de Pathfinding (recherche de chemin) particuliers (dans un environnement réel et à forte composante spatiale, soumis à des contraintes qualitatives). 3. Une amélioration de l’approche de planification DCP (plus particulièrement le processus de continuité) afin de remédier à certaines limites de la DCP classique. 4. Une solution pratique pour un problème réel et complexe : la lutte contre les feux de forêts. Cette nouvelle solution permet aux experts du domaine de mieux planifier d’avance les actions de lutte et aussi de surveiller l’exécution du plan en temps réel.Planning becomes complex when addressing uncertain situations. Accurate predictions remain a hard task for human planners. The Simulation-Based Planning approach consists in associating planning and simulation. Each generated plan is simulated in order to be tested and evaluated. The most appropriate plan is kept. The problem is even more complex when considering spatial constraints. For example, when fighting a wildfire, dozers build a firebreak to stop fire propagation. They have to take into account not only the fire spread but also the terrain characteristics in order to move easily. We propose an agent-based geosimulation approach to assist such planners with planning under strong spatial constraints in a real large-scale space. Forest fire fighting is a typical problem involving planning within an uncertain real world under strong spatial constraints. We use this case to illustrate our approach (ENCASM). The approach consists in drawing a parallel between the Real Environment RE (i.e. a forest in fire) and the Simulated Environment SE (i.e. a virtual reproduction of the forest). Spatial data within the SE should absolutely come from a GIS (Geographic Information System) for more realism. Real planners such as firefighters or dozers are simulated using software agents which reason about the space of the SE. To achieve a sufficient spatial awareness (taking into account all terrain’s features), agents have advanced capabilities such as perception. Using a multiagent geosimulation approach, we can generate a realistic simulation of the plan so that human decision makers can visualize the probable consequences of its execution. They can thus evaluate the plan and adjust it before it can effectively be executed. When the plan is in progress and in order to maintain coherence between RE and SE, we keep track in the SE of the real planners’ positions in the RE (using georeferencing technologies). We periodically replan the rest of the plan starting from the current position of the real planner. This is done in order to anticipate any problem which could occur due to the dynamism of the RE. We thus enhance the process of the classical Distributed Continual Planning DCP. Finally, the agents must replan as soon as an unexpected event is reported by planners within the RE. Since plans in the studied case (forest fires) are mainly paths, we propose a new approach based on agent geosimulation to solve particular Pathfinding problems. Besides, our approach highlights the benefits of the agent-based geo-simulation to the collaboration of both humans and agents. It thus shows: • How spatial cognitions of both spatially aware agents and human planners can be complementary. • How agent-based geo-simulation can complement human planning skills when addressing complex problems. Finally, when applying our approach on firefighting, we use MAGS as a simulation platform and Prometheus as a fire simulator. The main contributions of this thesis are: 1. An original architecture (ENCASMA) for the design and the implementation of applications (typically, natural disasters applications) in real, dynamic and large-scale geographic spaces. 2. An agent-based approach for particular Pathfinding problems (within real and spatially constrained environments and under qualitative constraints). 3. An enhancement of the DCP (particularly, the continual process) approach in order to overcome some limits of the classical DCP. 4. A practical solution for a real and complex problem: wildfires fighting. This new solution aims to assist experts when planning firefighting actions and monitoring the execution of these plans

Exploitation des réseaux principaux des voiries d'agglomération : schéma directeur d'exploitation de la route : réseaux de niveau 1. Guide méthodologique

Le guide pour l'exploitation des réseaux de niveau 1 s'inscrit dans le cadre du Schéma Directeur d'Exploitation de la Route ; il est destiné en premier lieu aux gestionnaires de réseaux, mais également aux concepteurs de la politique d'exploitation, qu'ils soient les uns et les autres liés à l'État ou aux collectivités locales. Ce document est un guide méthodologique au sens strict du terme, c'est-à-dire qu'il propose une démarche allant de la définition de la problématique à non pas la conception du projet mais plutôt à la fourniture des éléments de réflexion pour avancer dans les études préalables à cette conception. Les recommandations données dans cet ouvrage sont le fruit d'expériences. Néanmoins sur un certain nombres de points, l'état actuel des connaissances ne permettant pas de se prononcer, le parti a été de porter à connaissance les solutions envisageables sans se prononcer de façon décisive. C'est pourquoi, les éléments proposés ne constituent en aucun cas un cadre rigide mais bien au contraire une base pour mettre en lumière les pièges à éviter et donner quelques conseils. De plus, en fonction du contexte local, des amendements à la démarche générale pourront être proposés . Le domaine traité étant en constante évolution, des éditions ultérieures pourront s'enrichir des expériences et des technologies à venir. Le guide se compose de quatre grandes parties : - la première propose une démarche d'études lors de ce que nous avons appelé la phase préparatoire, - la deuxième développe plutôt les éléments utiles pour des études permettant une bonne conduite de l'opération, - la troisième expose le volet évaluation qui nécessairement recouvre les deux premières parties. Il est complété par une quatrième partie composée des annexes et d'une bibliographie, visant à développer de manière plus fine quelques thèmes que nous avons jugé pertinent d'évoquer mais sans rechercher l'exhaustivité et à fournir une base de documents auxquels le lecteur pourra s'intéresser. Pour pouvoir faire une bonne utilisation de ce document, il est recommandé dans un premier temps de faire une lecture complète pour s'imprégner de la démarche globale suggérée. Il est ensuite conseillé de travailler de manière linéaire partie par partie au moins pour les deux premières, car les différents chapitres de ces parties forment un tout et caractérisent un niveau d'élaboration du projet . Néanmoins certaines informations demandées dans les dossiers sanctionnant la première partie sont fournies dans la seconde . Cependant, comme le niveau de détail demandé dans ces documents est moins important que celui proposé dans le texte de cette seconde partie, il a été jugé préférable de les présenter en une seule fois et de faire référence aux chapitres correspondants pour l'élaboration du contenu des dossiers. D'autre part, le lecteur trouvera quelquefois des redites . Cette approche a été choisie pour éviter des allers-retours trop importants eu égard au fait que le document peut être utilisé de manière ponctuelle quelquefois pour préciser ou appréhender un point particulie

Applications et services DTN pour flotte collaborative de drones

Les travaux présentés dans cette thèse effectuée au LaBRI portent sur la mise en place d une flotte de drones et le portage sur celle-ci d applications collaboratives distribuées utilisant des communications asynchrones non sûres. Ces applications sont formalisées grâce au modèle de réétiquetage de graphes Asynchronous Dynamicity Aware Graph Relabeling System (ADAGRS) que nous proposons. Au delà des contributions théoriques, ces travaux ont débouché sur la mise en place du démonstrateur CARUS dans lequel cinq drones se partagent la surveillance d'une grille de 15 points d incidents potentiels (au sol).Lorsqu un drone détecte un incident, il s'en rapproche pour le traiter. Le reste de la flotte doit alors prendre en charge les points que ce drone ne traite plus.Les réorganisations nécessaires de la flotte se font en totale autonomie vis-à-vis du sol et sous hypothèse de perte éventuelle de drones et de messages.The work presented in this thesis, carried out at LaBRI, deals with the set up of a fleet of UAVs and the porting on it of distributed collaborative applications that use unsafe asynchronous communications. These applications are modeled with Asynchronous Dynamicity Aware Graph Relabeling System (ADAGRS), the formal model based on graph relabellings that we propose.Beyond the theoretical contributions, this work led to the development of the CARUS demonstrator in which five UAVs share the supervision of a grid of 15 points of potential ground incidents.When a UAV detects an incident, it comes close to it in order to deal with it. The rest of the fleet must then take care of the points that this UAV no longer visits.The necessary reorganizations of the fleet are done in total autonomy with respect to the ground and under the hypothesis of possible loss of UAVs and messages.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF