bertrand dumenieu phd defense

ContexteIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Des sources d’information géohistoriques pour l’analyse destransformations de la ville en histoire

Archives Gazetiers Données SIG

Gallica/BnF Pleiades ALPAGE [Costa12]

p.1

Contexte : analyse des dynamiques urbaines en histoireIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Étudier les phénomènes de morphogénèse et sociaux àplusieurs échelles

p.2

Contexte : analyse des dynamiques urbaines en histoireIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Croiser des sources pour explorer les transformations urbaines.

p.3

SIG historiques : ExistantIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Rumsey Map Collection [Yip08]

VisionOfBritain [Gregory05]

GeohistoricalData [Perret15]

Mapping Decline [Gordon09]

p.4

Objectifs de la thèseIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Problématique en géomatique

Comment extraire et explorer des objets géohistoriques pourpermettre l’analyse des transformations urbaines?

p.5

Objectifs de la thèseIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Problématique en géomatique

Comment extraire et explorer des objets géohistoriques pourpermettre l’analyse des transformations urbaines?

ObjectifApproche de constitution de données spatio-temporelles surl’espace urbain ancien à partir des sources géohistoriques.

p.5

Sources géohistoriques parisiennesIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

p.6

PlanIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Schéma général de la proposition

p.7

Partie 1 : Intégration des sources géohistoriquesIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Besoin pour l’analyse historique

Situer les sources dans le même référentiel pour les comparer.

p.8

GéoréférencementIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Principe usuel

A�ecter à chaque pixel d’une image une coordonnée dans sys-tème de coordonnées projeté.

p.9


Transformation géométrique F

# Appui sur points d’amer

# Estimation statistique : a�nes, polynomiales, etc.

# Qualité géométrique d’une carte [Jenny11]

p.10


Limites dans le cas des sources parisiennes

# Comment placer des points d’amer si l’espace a changé?

# Quelle �abilité du contenu des plans?

p.11

Proposition / projectionIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Composantes de l’erreur résiduelle

p.12

Proposition /projectionIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Élimination de l’erreur liée à la projection ancienne

Proposition

# Approximation de la projection ancienne par Lambert INTF.

p.12

PropositionIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Ajout d’une mesure de la qualité interne

Proposition

# Approximation de la projection ancienne par Lambert INTF.

# Mesure de la qualité interne : points de mesure parthèmes cartographiques

p.12

Proposition / points d’amerIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Une structure �able : le carroyage p.13


Application à l’atlas de Verniquet (72 feuilles)

Reconstitution du carroyage (100x100 toises du châtelet)

Construction du carroyage dans le référentiel géographique

p.14



Choix d’un modèle de transformation

RMSE par planche (mètres) - min � 0.5, max � 2.36, mean � 1.1

p.15



Points de mesure : bâtis (523 pts), rues (779 pts)

Points de mesure et vecteurs d’erreur résiduelle (x10).p.16


Utilisation des points de mesure

# Validation de Lambert 1 : recherche d’erreur systématique

# Analyse des thèmes : modèles d’erreur di�érents

Norme des vecteurs d’erreur par thème.

p.17

TemporalisationIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Principe usuel

A�ecter un temps valide à chaque source.

Limites dans le cas des sources géohistoriques

# Durée de levé topographique

# Corrections et mises à jour

# Incertitudes de datation

p.18

TemporalisationIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Proposition : temps valide→ période imprécise

Représentation de périodes temporelles �oues [DeRunz08]

Temps valide de l’atlas de Verniquet

Temporalisation des 4 atlas de Paris p.18

Partie 1 : conclusionIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Sur le géoréférencement

# Approche validée sur 3 atlas

# Généricité de l’approche : besoin d’une structure stable et�able

# Signi�cativité des mesures : erreur de pointé

# Critique �ne de l’atlas de Verniquet : multiples levés

# On montre son statut de référentiel ancien

p.19


Sur la temporalisation

# Représentation formelle des incertitudes temporelles

# Pas d’ordre total des sources...

Temporalisation des 4 atlas de Paris

p.19

Partie 2 : intégration de données géohistoriquesIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle


Travailler à l’échelle des objets micro + respect des sources

p.20

Extraction et structuration d’objets cartographiquesIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Principe usuel

# Vectorisation selon les standards ISO TC 211 et OGC.

# Croisement de plusieurs sources si besoin...

p.21

Extraction et structuration d’objets cartographiquesIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Principe usuel

# Vectorisation selon les standards ISO TC 211 et OGC.

# Croisement de plusieurs sources si besoin...

Limites dans le cas géohistorique

# Pas de croisements pour retrouver la généalogie desdonnées

# Double processus d’abstraction lors de la vectorisation

p.21

Processus de double observationIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

p.21

Modèle de données snapshotsIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Modèle observation-trace

Proposition : modèle trace / observation

# Observation géohistorique→ Trace vectorisée

# Extension des standards ISO/OGC pour le temps �ou

p.22

Modèle de données snapshotsIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Proposition : modèle trace / observation

# Modèle instancié dans une base de données relationnelle

# Représentation géométrique des temporalités �oues[VanDaele14]

Schéma de données observation-trace

p.23

Vectorisation des sourcesIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Réseaux de rues vectorisésp.24

Parti 2 : conclusionIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Base de données spatiale et temporelle

# Vectorisation de 3 atlas (+ Vasserot)

# Dépendance forte des observations aux sourcesgéohistoriques.

Base spatiale et temporelle snapshot

p.25

Partie 3 : intégration spatio-temporelleIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle


Représenter et instancier les transformations entre observations.

p.26

Graphe spatio-temporelIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Principe

Modèle de données spatio-temporel.→ graphe spatio-temporel [DelMondo10]

Éléments du graphe spatio-temporel

# Modèle formel inféré à partir d’une base relationnelle

# Représentation du temps : instants

# Processus spatio-temporels inférés

# Opérateurs de haut niveau

p.27


Deux états du Louvre

p.28


Graphe spatio-temporel vide

p.28


Relation de �liation

p.28


Relations de �liation

p.28

Graphe géohistoriqueIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Limites liées aux données géohistoriques

# Filiations inconnues

# Identité approximée par un ensemble d’attributs

Graphe ST Graphe géohistoriquePrimitive temp. instant ensemble �ouOrdre temporel total partielSnapshots par instants par sources géohistoriquesIdentités prédé�nie inconnue a priori

p.29


Taxonomie des processus élémentaires de transformation proposée.

p.30


Processus de stabilité et de transformation

p.31


Processus de scission

p.32

Peuplement d’un graphe géohistoriqueIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Comment identifier les relations de filiation?

Un exemple de transformation...

p.33

Peuplement du graphe géohistoriqueIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Comment identifier les relations de filiation?

...et son graphe géohistorique associé.

p.34

Instanciation du graphe géohistoriqueIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Principe

Construction manuelle

Limites liées aux données géohistoriques

# Quantité de données

# Hétérogénéité des observations

# Identité dépendant du point de vue adopté

p.35


Proposition

Peuplement semi-automatique par appariement de donnéesgéographiques par prise en compte de connaissances impar-faites. [Olteanu08]

Fusion d’information : Fonctions de croyance[Dempster76][DeRunz08]

p.36


Proposition : passage aux processus spatio-temporels

# Introduction d’une structure dédiée : hypergraphe de�liations H f

H f pour le cas de la rue du Cygne

p.37

Appariement Spatio-TemporelIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Comment identifier le bon processus?

Quel processus décrit la transformation la plus vraisemblable?

Quelques cas possibles...

p.38

Appariement spatio-temporelIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Comment évaluer la vraisemblance?

Sources d’informations : critères spécialisésChoix de critères d’identité en fonction d’un point de vue...

Identité TemporalitéLiés aux données Tri �ou [Yager83]

Antécédence [Kolodziejczyk86]

p.39

Appariement Spatio-TemporelIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Proposition : ajout d’informations

Plus d’observations pour plus d’informations sur les chaînesde transformations→ appariement N-sources.

Un hypergraphe multi-sources (>2)p.40

Proposition : méthode semi-automatique d’appariementIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

p.41

Proposition : méthodes de résolutionIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Découverte des processus les plus vraisemblables

Énumération→ explosion combinatoireOptimisation stochastique : recuit simulé mono-objectif

H∗f � argmax{V(H f ) : H f ∈ H}

Typage des relations de filiation

Classi�cation par fusion d’informations imparfaitesTrois classes : continuation (γ), dérivation (δ), erreur (ε)

p.42

ExpérimentationsIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Observations géohistoriques et identité

Observations : tronçons de rueIdentité : Géométrie (forme, localisation) + nom de rue

Sources d’informations

Géométrie : distance de Fréchet [Alt95]Nomsde rues : similarité entre chaînes de caractères [Samal04]

p.43


p.44


p.45


p.46


p.47


p.48


p.49


Evaluation / appariement de données géographiques

Approche spécialisée sur les réseaux [Mustière&Devogele08]......mais seulement 2 à 2.Vérité terrain construite manuellement.

Méthode Snapshots Rappel Précision Fmesure[Mustiere08] Verniquet→ Vasserot 0.836 0.98 0.90

- Vasserot→ Jacoubet 0.75 0.86 0.8- Jacoubet→Municipal 0.30 0.90 0.45

Appariement ST Verniquet→ Vasserot 0.95 0.90 0.93- Vasserot→ Jacoubet 0,76 0.71 0.736- Jacoubet→Municipal 0.52 0.74 0.61

Qualité de l’appariement sur le quartier Saint Martinp.50


Carte des tronçons disparus depuis Verniquet p.51


Sur le graphe géohistorique

# Modèle ST adapté aux observations géohistoriques

# Taxonomie des processus de transformations urbaines

Sur la méthode de peuplement

# Adaptation à di�érents points de vue expert

# Identi�cation des relations de �liation a posteriori

# Méthode de peuplement : Appariement STsemi-automatique N-sources

p.52

Conclusion générale

p.53

Conclusion générale :BilanIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

p.54

Conclusion générale : contributionsIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

En histoire

# Outils pour la critique des sources géohistoriques

# Possibilité d’analyse des transformations selon di�érentspoints de vues...

# ...à partir d’information brute

En géomatique

# Modèle de représentation des observations géohistoriquesfondé sur les standards ISO/OGC...

# ...et de leurs transformations...

# ...identi�ées par appariement semi-automatique n-sources. p.55

Perspectives à moyen termeIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Amélioration de l’approche

# Intégrer des sources géohistoriques d’autre nature

# Observations mixtes au sein d’un même graphe?

# Amélioration de l’appariement : passage à l’échelle, tempsde calcul, paramétrage, etc.

# Peuplement d’autres modèles : STAG? [Costes15]

p.56

Perspectives à long termeIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Des outils de saisie et d’exploration de graphes géohistoriques

# Le crowdsourcing pour passer à l’échelle?

# Envisager l’appariement comme un processus expert?

# Quels outils d’exploration visuelle proposer?

Boucle méthodologique histoire/géomatique

# Recherche de corrélations entre modèles d’erreur dedi�érents plans...

# ...pour améliorer la production d’observationsgéohistoriques.

p.57

Merci de votre attention

Graphe géohistorique complet du quartier Saint-Martin, 4 sources.

p.58


Points d’amer sur le carroyage

# 446 points répartis sur 72 feuilles

Points d’amer sur unefeuille Répartition des points d’amer

p.59

Emprise des sources utiliséesIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

p.60

Saint-Martin-des-Champs / CNAMIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

p.61


p.62


p.63


p.64

Points d’amer sur les ruesIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

p.65

Points d’amer sur le bâtiIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

p.66

Analyse qualitativeIntroduction Intégration des sources Intégration de données géohistoriques Intégration spatio-temporelle

Minimiser le risque d’erreur d’interprétation- hétérogénéité interne : précision, temporalités multiples.- liens entre plans : réutilisation des tracés, de latriangulation, etc.

Existant

Historiographies : Verniquet [Pronteau86], Vasserot [Noizet08]Jacoubet, Municipal?

p.67


Relations spatiales

p.68


Relations spatio-temporelles

p.69

bertrand dumenieu phd defense

Science