Contribution à la modélisation des données spatio-temporelles

Rapport de recherche en modelistion spatio-temporelle impliquant divers technologies incluant les bases de données spatiales, les systèmes d'information géographiques participatifs, le web sémantique, les ontologies spatiales, la knowledge discovery et les réseaux des capteurs sans fils

Du texte à la génération d'environnements virtuels 3D : application à la scénographie théâtrale

This thesis is part of a multidisciplinary project, the DRAMA project, which attempts to generate 3D virtual scenes from the descriptions which are obtained from theatrical text. This project aims to simplify, as soon as possible, the tasks of the end-users by providing simple, fast, and effective tools. Thus, the technique used in this study is focused on the declarative modeling of virtual environments that is based on three phases (description, generation and management of knowledge). The description phase allows the designer to describe the environment from a set of properties, interpreted as a set of constraints for a generation system which produces one or several virtual environments solutions. This project, new tagging methods have been proposed to detect essential for the creation of scene, including information on the placement of objects. In addition, users can also run queries in the text from these tags. Placement properties are translated into spatial constraints with the data originally stored in a knowledge base that uses XML. A technique adopting the method of metaheuristics is then used for solving constraints. The object physical properties (collision, gravity, friction) were also managed from a physics engine. At the end, the finals scenes solutions were be proposed to the user, using a 3D rendering engine.Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet pluridisciplinaire, le projet DRAMA, qui consiste à générer des scènes virtuelles 3D à partir des descriptions contenues dans les textes théâtraux. L'un des objectifs de ce projet consiste à simplifier au maximum la tâche des utilisateurs finaux en leur offrant un outil simple, rapide, et efficace. Ainsi, la technique adoptée dans cette étude est axée sur la modélisation déclarative d'environnements virtuels qui s'appuie sur trois phases (description, génération et prise de connaissances). La phase de description permet au concepteur de décrire l'environnement à partir d'un ensemble de propriétés, interprétées en un ensemble de contraintes destinées à un système de génération qui produit un ou plusieurs environnements virtuels solutions.Dans le cadre de ce projet DRAMA, des nouvelles méthodes de balisage ont été proposées afin de détecter les éléments essentiels pour la création d'une pièce théâtrale, notamment les informations sur les placements d'objets. Par ailleurs, les utilisateurs peuvent, aussi, lancer des requêtes au niveau du texte à partir de ces balises. Les propriétés sur les placements seront traduites en contraintes spatiales grâce aux données initialement stockées dans une base de connaissance qui utilise le langage XML. Une technique adoptant la méthode des métaheuristiques est ensuite utilisée pour la résolution des contraintes de placements obtenues précédemment. La gestion des propriétés physiques des objets (collision, gravité, friction) a été aussi gérée à partir d'un moteur physique. À la fin, les scènes solutions finales seront proposées à l'utilisateur, en utilisant un moteur de rendu 3D

VizAssist (un assistant utilisateur pour le choix et le paramétrage des méthodes de fouille visuelle de données)

Nous nous intéressons dans cette thèse au problème de l automatisation du processus de choix et de paramétrage des visualisations en fouille visuelle de données. Pour résoudre ce problème, nous avons développé un assistant utilisateur "VizAssist" dont l objectif principal est de guider les utilisateurs (experts ou novices) durant le processus d exploration et d analyse de leur ensemble de données. Nous illustrons, l approche sur laquelle s appuie VizAssit pour guider les utilisateurs dans le choix et le paramétrage des visualisations. VizAssist propose un processus en deux étapes. La première étape consiste à recueillir les objectifs annoncés par l utilisateur ainsi que la description de son jeu de données à visualiser, pour lui proposer un sous ensemble de visualisations candidates pour le représenter. Dans cette phase, VizAssist suggère différents appariements entre la base de données à visualiser et les visualisations qu il gère. La seconde étape permet d affiner les différents paramétrages suggérés par le système. Dans cette phase, VizAssist utilise un algorithme génétique interactif qui a pour apport de permettre aux utilisateurs d évaluer et d ajuster visuellement ces paramétrages. Nous présentons enfin les résultats de l évaluation utilisateur que nous avons réalisé ainsi que les apports de notre outil à accomplir quelques tâches de fouille de données.In this thesis, we deal with the problem of automating the process of choosing an appropriate visualization and its parameters in the context of visual data mining. To solve this problem, we developed a user assistant "VizAssist" which mainly assist users (experts and novices) during the process of exploration and analysis of their dataset. We illustrate the approach used by VizAssit to help users in the visualization selection and parameterization process. VizAssist proposes a process based on two steps. In the first step, VizAssist collects the user s objectives and the description of his dataset, and then proposes a subset of candidate visualizations to represent them. In this step, VizAssist suggests a different mapping between the database for representation and the set of visualizations it manages. The second step allows user to adjust the different mappings suggested by the system. In this step, VizAssist uses an interactive genetic algorithm to allow users to visually evaluate and adjust such mappings. We present finally the results that we have obtained during the user evaluation that we performed and the contributions of our tool to accomplish some tasks of data mining.TOURS-Bibl.électronique (372610011) / SudocSudocFranceF

Langage de programmation pour les simulations géoréférencées à base d'agents

Lors des dix dernières années, les technologies basées sur les agents logiciels ont été appliquées dans plusieurs domaines tels que les jeux vidéo, les films où évoluent des personnages animés, en réalité virtuelle, dans le développement d’interfaces où sont fournis des agents « assistants », dans les applications Web éducatives utilisant des personnages virtuels, pour ne nommer que ceux-là. Dans plusieurs de ces domaines, les simulations à base d’agents nécessitent l’intégration de données géographiques. Celles-ci intègrent une dimension spatiale et permettent la simulation de divers phénomènes complexes tels que ceux qui sont liés aux dynamiques urbaines. Ce qui a mené à un nouveau domaine de recherche : les simulations géoréférencées à base d’agents (ou SGBA). Certaines plateformes logicielles développées pour les SGBA permettent à l’aide de différentes techniques, la spécification et l’implantation de simulations à base d’agents. Par contre, les comportements des agents qui peuvent y être spécifiés sont encore très limités, ce qui est insuffisant pour le développement de simulations géoréférencées de phénomènes sociaux. Dans ce type de simulations, les agents doivent agir de façon autonome et posséder des capacités d’appréhension de l’espace et de prise de décisions en rapport avec l’environnement géographique dans lequel ils évoluent. Pour posséder de telles caractéristiques, nous considérons que ces agents doivent au minimum posséder un mécanisme de perception autonome et individuel (de l’espace physique, des autres objets et agents), en plus d’être proactifs et posséder des comportements autonomes prenant en compte de leur connaissance du monde dans lequel ils évoluent (leur environnement virtuel). La spécification de ce type d’agents est une tâche très difficile et, à notre connaissance, aucun environnement de développement actuel n’offre de langage de programmation permettant de créer ce type d’agents. Dans le contexte du projet PLAMAGS (Programming LAnguage for MultiAgent GeoSimulations), nous avons développé un nouveau langage de programmation orienté-agent, une démarche de conception appliquée et un environnement de développement permettant la création et l’exécution rapide et simple de simulations géoréférencées à base d’agents. Les principales contributions du projet PLAMAGS sont : - Un langage de programmation descriptif, procédural et orienté-objet complet et utilisable à toutes les étapes du processus de développement et totalement dédié aux SGBA. Ce qui permet d’éliminer l’étape de transition et de transposition du modèle théorique en langage de programmation et ainsi éviter toutes les difficultés qui y sont rattachées. - Une démarche de conception appliquée où les étapes de modélisation, conception, implémentation, exécution et validation sont fusionnées et intégrées à chaque étape de la démarche. - Un modèle comportemental puissant (pour les agents), intuitif, modulaire, extensible et flexible permettant un développement itératif incrémental à l’aide d’abstractions prenant la forme de décompositions (sous-comportements). - Un modèle d’interactions spatialisées clairement défini et directement intégré dans les primitives du langage de programmation.In the last decade, technologies based on software agents have been used in many domains such as video games, movies containing animated characters, virtual reality, in visual interfaces development where “wizards” are supplied and in educative Web applications using virtual characters, just to name a few. In many of these domains, agent-based simulations require the integration of geographic data. These add a spatial dimension and allow the simulation of many complex phenomena such as those included in urban dynamics. This has spawned a new research field: Multi-Agent- Geo-Simulation (MAGS for short). Some of the frameworks developed for MAGS use many different techniques to specify and implement tagent-based simulations. However, the agents’ behaviors that can be specified are usually very limited and are insufficient for the development of geo-referenced simulation of social phenomena. In this type of simulation, the agents must act autonomously and have the ability to perceive the environment in which they evolve, and then take decision based on these perceptions. To benefit from such characteristics, we consider that these agents must minimally have a perception mechanism that is autonomous and unique to each agent which need as well as to be proactive and have autonomous behavior in relation to their virtual environment. The specification of this type of agent is a difficult task and, to the best of our knowledge, none of the existing development environment offers a language able to fulfill it. In the context of the PLAMAGS (Programming LAnguage for Multi-Agent Geo-Simulations) Project, we developed a new agent-oriented programming language, an applied design methodology and an integrated development environment that allow a quick and simple design and execution cycle of agent-based geo-referenced simulations. The main contributions of this work are as follows: - A full-fledged descriptive programming language, procedural and object-oriented that is usable at every stage of the development cycle and that is dedicated to MAGS. This language eliminates the transition and transposition from the theoretical model to the programming language and thus avoids all the difficulties inherent to such a transposition task. - An applied development methodology where the modeling, design and implementation, execution and validation steps are merged and integrated throughout the development cycle. - A behavioral model that is powerful (agent wise), intuitive, modular, extensible and flexible and thus allows a sequential and iterative development using abstractions based on decomposition (sub-behaviors). - A spatialized interaction model that is clearly defined and directly integrated in the primitives of the programming language

Vers l'automatisation de la mise à jour des bases de données spatio-temporelles d'aide à la navigation : cas d'une base de données pour la navigation des personnes à mobilité réduite

De nos jours, les systèmes d'aide à la navigation occupent une place de plus en plus importante dans la vie quotidienne. Toutefois, leur potentiel est mal exploité pour le déplacement des personnes à mobilité réduite (PMR). À cet égard, le projet MobiliSIG a vu le jour. Son objectif est de développer une solution d'assistance multimodale mobile selon les principes de la conception cognitive pour la navigation des PMR. Au cœur de cette solution se trouve une base de données d'accessibilité dont l'usage permettra de proposer des itinéraires adaptés aux profils des utilisateurs. Cependant, vu que l'environnement évolue et que certains obstacles ont un caractère spatio-temporel, l'outil développé doit être doté d'un système qui lui permettra de rester continuellement à jour. L'objectif global assigné à notre projet est la conception d'un système automatique de mise à jour (MÀJ) continuelle des données d'accessibilité en temps quasi-réel à partir de données multi-sources hétérogènes. Pour ce faire, tout d'abord, nous avons passé en revue la littérature inhérente aux concepts relatifs à notre problématique. Ensuite, nous avons créé et implémenté une ontologie d'obstacles/facilitateurs sur la base des facteurs environnementaux de la classification PPH afin d'identifier et de bien cibler les données spatio-temporelles d'accessibilité. Par la suite, nous avons déterminé les besoins et fonctionnalités utiles à notre système de MÀJ à travers la présentation et l'analyse des spécifications des données d'accessibilité et de différents scénarios de cas d'utilisations. Finalement, en s'inspirant des concepts fondamentaux des processus ETL et des architectures orientées services, nous avons proposé une solution composée d'une couche d'extraction automatique de multi-sources; une couche de transformation qui répond au besoin du multi-formats; une application web pour les collaborateurs; et un service web de MÀJ chargé des tâches de traitement automatique et en temps quasi-réel de l'information reçue de multi-sources en effectuant l'analyse syntaxique et sémantique, la géolocalisation, le géocodage, la projection du système de référence le cas échéant, la validation et le contrôle d'unicité avant de procéder au chargement. Les résultats des tests et validations du prototype développé ont permis de confirmer l'atteinte de l'objectif de la recherche

Méthodes et outils pour l'aide à la conception et à la vérification du rendu graphique des systèmes interactifs

La conception de représentations graphiques dédiées à des systèmes interactifs critiques est complexe. Dans cette thèse, nous proposons en premier lieu une étude approfondie des problèmes perceptifs spécifiques aux rendus graphiques au travers de trois études expérimentales. Nous présentons ensuite une analyse de l'activité à laquelle se livrent les concepteurs d'interfaces critiques. À partir de ces analyses, nous proposons une démarche d'aide à la conception et à la vérification des rendus graphiques répondant aux besoins spécifiques des concepteurs. Cette démarche facilite l'exploration visuelle des solutions, ainsi que la mise en rapport de hiérarchies fonctionnelles avec des hiérarchies visuelles. Elle supporte une approche de conception itérative, centrée utilisateur et visant un accompagnement sur toute la durée de vie des systèmes. Nous proposons pour finir d'instrumenter cette démarche à l'aide d'outils interactifs, dont nous illustrons l'utilisation au travers d'études de cas lié à l'aéronautique (ATC).Graphical representations are used in numerous field of activity as a way to convey information from an interactive system to its users. In some of these fields, the representation quality is vital: indeed, if users (like pilots or air-traffic controllers) have a bad perception of information, the consequences can be tragic. Graphical design and specification of such representations are complex because of the great amount and the diversity of graphical parameters to handle, because of the perceptual interactions between these parameters, and because of the need to manage multidisciplinary knowledge. We claim that these difficulties come also from a lack of tools and methods, which could enable a precise specification of graphical needs. The first part of our work deals with three experimental studies aimed at understanding in a deeper way the perceptive problems linked to the graphical rendering of interactive systems. Then, we expose an analysis of how the graphical designers confront critical interfaces design. Based on these analyses, we propose an approach responding to the specific designer's needs for their activity of designing and verifying the graphical rendering. This approach enables an easier visual exploration of solutions and an easier connection between functional and visual hierarchies. This is a user centered design and iterative approach that aims to follow a system during all its lifetime. Finally, we propose interactive tools that support this approach and we illustrate them with case studies

Formulation interactive des requêtes pour l’analyse et la compréhension du code source

Nous proposons une approche basée sur la formulation interactive des requêtes. Notre approche sert à faciliter des tâches d’analyse et de compréhension du code source. Dans cette approche, l’analyste utilise un ensemble de filtres de base (linguistique, structurel, quantitatif, et filtre d’interactivité) pour définir des requêtes complexes. Ces requêtes sont construites à l’aide d’un processus interactif et itératif, où des filtres de base sont choisis et exécutés, et leurs résultats sont visualisés, changés et combinés en utilisant des opérateurs prédéfinis. Nous avons évalués notre approche par l’implantation des récentes contributions en détection de défauts de conception ainsi que la localisation de fonctionnalités dans le code. Nos résultats montrent que, en plus d’être générique, notre approche aide à la mise en œuvre des solutions existantes implémentées par des outils automatiques.We propose an interactive querying approach for program analysis and comprehension tasks. In our approach, an analyst uses a set of basic filters (linguistic, structural, quantitative, and user selection) to define complex queries. These queries are built following an interactive and iterative process where basic filters are selected and executed, and their results displayed, changed, and combined using predefined operators. We evaluated our querying approach by implementing recent state-of-the-art contributions on feature location and design defect detection. Our results show that, in addition to be generic; our approach helps improving existing solutions implemented by fully-automated tools