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With the continuous development of geo-localized sensor technology and data acquisition infrastructures, environmental and urban science researchers have new opportunities to study geographic phenomena at different temporal and spatial scales. Indeed, the wide range of geographic data now available offers multiple possibilities for exploring spatio-temporal data for a better understanding of the nature of the dynamics of underlying environmental processes. In front of such opportunities, major challenges emerge and raise many methodological issues related to the conceptualization and digital representation of space-time. The objective of this research is to develop a hybrid model of the geographical space that reconciles the field and object approaches and that takes into account a fine integration of the temporal dimension. On the basis of this hybrid spatio-temporal data model, our approach specifies a wide range of spatio-temporal queries qualified as hybrid and which allows exploiting the potential of the developed model. The aim is to explore and validate to what extent such a hybrid representation can provide a feasible and semantically rich model, and on the other hand to allow the definition of manipulation mechanisms at the level of a query language for the study of complex geographic phenomena. The proposed validation context is that of a marine geomorphology dynamics phenomenon. This case is considered as a relevant example of an environmental phenomenon for which a hybrid representation makes sense. A series of performance and scalability experiments are finally reported and show how the whole model behaves.; Grâce au développement permanent de la technologie des capteurs géo-localisés et des infrastructures d'acquisition de données, les chercheurs en sciences environnementales et urbaines disposent de nouvelles possibilités pour étudier les phénomènes géographiques à différentes échelles temporelles et spatiales. En effet, le large éventail de données géographiques désormais disponibles offre de multiples possibilités d'exploration des données spatio-temporelles pour une meilleure compréhension de la nature de la dynamique des processus environnementaux sous-jacents. Face à de telles opportunités, des défis majeurs se manifestent et soulèvent cependant de nombreuses questions méthodologiques liées à la conceptualisation et à la représentation numérique de l'espace-temps. L'objectif de cette recherche consiste à développer une modélisation hybride de l'espace géographique qui réconcilie les approches champs et objet et qui prenne en compte une fine intégration de la dimension temporelle. Sur la base de ce modèle de données spatio-temporel hybride, notre approche spécifie un large éventail de requêtes spatio-temporelles qualifiées d'hybrides et qui permet d’exploiter le potentiel du modèle développé. La finalité consiste à explorer et de valider dans quelle mesure une telle représentation hybride puisse fournir une modélisation faisable et sémantiquement riche, et d'autre part de permettre la définition de mécanismes de manipulation au niveau d'un langage d'interrogation pour l'étude de phénomènes géographiques complexes. Le contexte de validation proposé est celui d’un phénomène de dynamique de géomorphologie marine. Ce cas est considéré comme un exemple pertinent de phénomène environnemental pour lequel une représentation hybride a un sens. Une série d'expériences de performance et d'extensibilité sont finalement rapportées et montrent comment l'ensemble du modèle se comporte.

With the continuous development of geo-localized sensor technology and data acquisition infrastructures, environmental and urban science researchers have new opportunities to study geographic phenomena at different temporal and spatial scales. Indeed, the wide range of geographic data now available offers multiple possibilities for exploring spatio-temporal data for a better understanding of the nature of the dynamics of underlying environmental processes. In front of such opportunities, major challenges emerge and raise many methodological issues related to the conceptualization and digital representation of space-time. The objective of this research is to develop a hybrid model of the geographical space that reconciles the field and object approaches and that takes into account a fine integration of the temporal dimension. On the basis of this hybrid spatio-temporal data model, our approach specifies a wide range of spatio-temporal queries qualified as hybrid and which allows exploiting the potential of the developed model. The aim is to explore and validate to what extent such a hybrid representation can provide a feasible and semantically rich model, and on the other hand to allow the definition of manipulation mechanisms at the level of a query language for the study of complex geographic phenomena. The proposed validation context is that of a marine geomorphology dynamics phenomenon. This case is considered as a relevant example of an environmental phenomenon for which a hybrid representation makes sense. A series of performance and scalability experiments are finally reported and show how the whole model behaves.; Grâce au développement permanent de la technologie des capteurs géo-localisés et des infrastructures d'acquisition de données, les chercheurs en sciences environnementales et urbaines disposent de nouvelles possibilités pour étudier les phénomènes géographiques à différentes échelles temporelles et spatiales. En effet, le large éventail de données géographiques désormais disponibles offre de multiples possibilités d'exploration des données spatio-temporelles pour une meilleure compréhension de la nature de la dynamique des processus environnementaux sous-jacents. Face à de telles opportunités, des défis majeurs se manifestent et soulèvent cependant de nombreuses questions méthodologiques liées à la conceptualisation et à la représentation numérique de l'espace-temps. L'objectif de cette recherche consiste à développer une modélisation hybride de l'espace géographique qui réconcilie les approches champs et objet et qui prenne en compte une fine intégration de la dimension temporelle. Sur la base de ce modèle de données spatio-temporel hybride, notre approche spécifie un large éventail de requêtes spatio-temporelles qualifiées d'hybrides et qui permet d’exploiter le potentiel du modèle développé. La finalité consiste à explorer et de valider dans quelle mesure une telle représentation hybride puisse fournir une modélisation faisable et sémantiquement riche, et d'autre part de permettre la définition de mécanismes de manipulation au niveau d'un langage d'interrogation pour l'étude de phénomènes géographiques complexes. Le contexte de validation proposé est celui d’un phénomène de dynamique de géomorphologie marine. Ce cas est considéré comme un exemple pertinent de phénomène environnemental pour lequel une représentation hybride a un sens. Une série d'expériences de performance et d'extensibilité sont finalement rapportées et montrent comment l'ensemble du modèle se comporte.

Symbolic landscapes of the countryside of the West of France, the bocage landscapes have undergone a series of transformations these last forty years : decrease in hedgerow density, land uses changes, plots extension, normalization and enlargement of farm buildings, spatial extension of wilderness… The intensity of landscape transformations highlights the contradiction between these landscape forms produced by a long agrarian history and the contemporary evolutions of farming systems. The transformation of hedgerow landscapes is generally attributed to the "productivist" turn of the French agricultural model. However, the socio-technical processes behind these changes are more rarely explained.The first purpose of this geography work is to study the effects of changing agricultural systems on agricultural spatial structures, based on a statistical analysis at the scale of the West of France. In a second step, the landscape and land dynamics of four study areas (Bessin, Bocage Virois, Sud Manche, Pays d'Auge), located in the dairy and bocage domain, have been studied between 2003 and 2016. This work is based on an original methodological device, set up in a geographical information system. This structuration of geographic information makes possible to (1) monitor the landscape dynamics (evolution of the hedgerow density, land cover and plot morphology changes) at a fine spatial and temporal scale and (2) to reconstruct the evolution of the mosaic of farm plots, by matching land-parcell identification systems across the time (2007, 2011, 2013). From this spatio-temporal database, we characterized the coevolution of landscape structures and farm territories across the time, in order to better understand the landscape consequences of farm enlargment.Finally, a field survey was carried out among 150 farmers equitably distributed in the four study areas, in order to apprehend the social, technical and productive consequences of the farms enlargment, which differ singularly according to the type of land trajectory followed.; Paysages emblématiques des campagnes de l’Ouest, les bocages ont connu une série de transformations rapides et importantes ces quarante dernières années : érosion du linéaire de haies, changements des usages du sol, rationalisation et agrandissement du parcellaire, banalisation et massification des bâtiments agricoles, enfrichement des secteurs les plus difficiles à exploiter. L’ampleur des ajustements observés souligne le décalage entre ces formes paysagères héritées d’une longue histoire agraire, et l’évolution des systèmes agricoles qui contribuent à les produire.Si la transformation des paysages de bocage est généralement attribuée au tournant « productiviste » du modèle agricole français, les processus socio-techniques à l’origine de ces évolutions sont plus rarement explicités. L’objet de ce travail est d’évaluer plus spécifiquement la contribution de l’agrandissement des exploitations agricoles à la dynamique d’évolution des paysages bocagers de l’Ouest de la France.Ce travail de géographie s’appuie dans un premier temps sur une analyse statistique à l’échelle du grand Ouest de la France, visant à étudier l’effet des transformations foncières sur les structures spatiales agricoles (assolements, parcellaire, linéaires boisés…). Dans un second temps, les dynamiques paysagères et foncières de quatre espaces d’étude (Bessin, Bocage Virois, Sud Manche, Pays d’Auge), situés en domaine laitier et bocager mais présentant des configurations agricoles variées, ont été étudiées entre 2003 et 2016. Ce travail s’appuie notamment sur un dispositif méthodologique original, articulant au sein d’un système d’information géographique à échelle parcellaire (1) la construction d’un suivi à échelle spatio-temporelle fine des dynamiques paysagères (évolution du maillage bocager, de la trame parcellaire et de l’occupation du sol) et (2) la reconstitution de l’évolution de la mosaïque des parcellaires d’exploitations par appariement de plusieurs millésimes du registre parcellaire graphique. L’exploitation de cette base de données spatio-temporelle a permis de mieux comprendre le rôle de la transformation foncière des exploitations agricoles dans la dynamique des paysages bocagers. Enfin, une enquête de terrain a été réalisée auprès de 150 agriculteurs équitablement répartis dans les quatre espaces d’étude, afin d’appréhender les conséquences sociales, techniques et productives de l’agrandissement à l’échelle des exploitations agricoles, qui diffèrent singulièrement selon le type de trajectoire foncière suivie.

Over the past few years, the rapid prolifération of sensors and devices recording positioning information regularly produces very large volumes of heterogeneous data. This leads to many research challenges as the storage, distribution, management,Processing and analysis of the large mobility data generated still needs to be solved. Current works related to the manipulation of mobility data have been directed towards either mining archived historical data or continuous processing of incoming data streams.The aim of this research is to design a holistic System whose objective is to provide a combined processing of real time data streams and archived data positions. The proposed solution is real-time oriented, historical data and informations extracted from them allowing to enhance quality of the answers to queries. A event paradigm is discussed to facilitate the hybrid approach and to identify typical moving objects behaviors. Finally, a query concerning signal coverage of moving objects has been studied and applied to maritime data showing the relevance of a hybrid approach to deal with moving object data processing.; La numérisation de nos espaces de vie et de mobilités s’est largement accentuée durant la dernière décennie. La multiplication des capteurs de toute nature permettant de percevoir et de mesurer notre espace physique en est le levier principal. L’ensemble de ces systèmes produit aujourd’hui de grands volumes de données hétérogènes sans cesse croissants, ce qui soulève de nombreux enjeux scientifiques et d'ingénierie en termes de stockage et de traitement pour la gestion et l’analyse de mobilités. Les travaux dans le domaine d’analyse des données spatio-temporelles ont largement été orientés soit vers la fouille de données historiques archivées, soit vers le traitement continu. Afin d’éviter les écueils de plus en plus prégnants dus à l’augmentation de ces volumes de données et de leur vélocité (temps de traitement trop long, modèles conceptuellement plus adaptés, analyse approximative des données), nous proposons la conception d’une approche hybride distribuée permettant le traitement combiné de flux temps-réel et de données archivées. L’objectif de cette thèse est donc de développer un nouveau système de gestion et de traitement distribué pour l’analyse des mobilités en particulier maritimes. La solution proposée répond principalement à des contraintes de temps-réel, les données archivées et les informations qui en sont extraites permettant d'améliorer la qualité de réponse. Une proposition de paradigme d'événements est également développée pour permettre ce traitement hybride mais aussi pour caractériser et identifier plus facilement des comportements types d'objets mobiles. Enfin, une requête appliquée sur des zones de couverture de signal pour des objets mobiles a été étudiée et testée sur des données maritimes mettant en exergue le besoin d'une approche hybride pour le traitement de trajectoires.

La croissance rapide et la complexite de nombreuses villes contemporaines offrent de nombreux defis de recherche pour les scientifiques a la recherche d'une meilleure comprehension des mobilites qui se produisent dans l'espace et dans le temps. A l’heure ou de tres grandes series de donnees de trajectoires en milieu urbain sont disponibles grâce a profusion de nombreux capteurs de positionnement et de services de nombreuses et nouvelles opportunites de recherche et d’application nous sont offertes. Cependant, une bonne integration de ces donnees de mobilite necessite encore l'elaboration de cadres methodologiques et conceptuels tout comme la mise en oeuvre de bases de donnees spatio-temporelles qui offriront les capacites appropriees de representation et de manipulation des donnees. La recherche developpee dans cette these introduit une modelisation conceptuelle et une approche de gestion de base de donnees spatio-temporelles pour representer et analyser des trajectoires humaines dans des espaces urbains. Le modele considere les dimensions spatiales, temporelles et semantiques afin de tenir compte de l’ensemble des proprietes issues des informations de mobilite. Plusieurs abstractions de donnees de mobilite et des outils de manipulation de donnees sont developpes et experimentes a partir d’une large base de donnees de trajectoires disponibles dans la ville de Pekin. L'interet de l'approche est double: il montre d’une part que de larges ensembles de donnees de mobilite peuvent etre integres au sein de SGBD spatiotemporels extensibles; d’autre part des outils de manipulation et d’interrogation specifiques peuvent etre derives a partir de fonctions integrees au sein d’un langage d’interrogation. Le potentiel de l’approche est illustre par une serie d’interrogations qui montrent comment a partir d’une large base de donnees de trajectoires quelques patrons de deplacements peuvent etre obtenus.

Massive trajectory datasets generated in modern cities generate not only novel research opportunities but also important methodological challenges for academics and decision-makers searching for a better understanding of travel patterns in space and time. This PhD research is oriented towards the conceptual and GIS-based modeling of human displacements derived from large sets of urban trajectories. The motivation behind this study originates from the necessity to search for and explore travel patterns that emerge from citizens acting in the city. Our research introduces a conceptual modelling framework whose objective is to integrate and analyze human displacements within a GIS-based practical solution. The framework combines conceptual and logical models that represent travel trajectories of citizens moving in a given city. The whole approach has been implemented in a geographical database system, experimented in the context of transportation data, and enriched by a series of query interface manipulations and specific functions that illustrate the potential of our whole framework for urban studies. The whole framework has been experimented on top of the Geolife project and large trajectories datasets available in the city of Beijing. Overall, the findings are twofold: first, it appears that our modelling framework can appropriately act as an extensible geographical database support for the integration of large trajectory datasets; second the approach shows that several emerging human displacements can be explored from the manipulation of large urban trajectories.; La croissance rapide et la complexité de nombreuses villes contemporaines offrent de nombreux défis de recherche pour les scientifiques à la recherche d'une meilleure compréhension des mobilités qui se produisent dans l'espace et dans le temps. A l’heure où de très grandes séries de données de trajectoires en milieu urbain sont disponibles grâce à profusion de nombreux capteurs de positionnement et de services de nombreuses et nouvelles opportunités de recherche et d’application nous sont offertes. Cependant, une bonne intégration de ces données de mobilité nécessite encore l'élaboration de cadres méthodologiques et conceptuels tout comme la mise en oeuvre de bases de données spatio-temporelles qui offriront les capacités appropriées de représentation et de manipulation des données. La recherche développée dans cette thèse introduit une modélisation conceptuelle et une approche de gestion de base de données spatio-temporelles pour représenter et analyser des trajectoires humaines dans des espaces urbains. Le modèle considère les dimensions spatiales, temporelles et sémantiques afin de tenir compte de l’ensemble des propriétés issues des informations de mobilité. Plusieurs abstractions de données de mobilité et des outils de manipulation de données sont développés et expérimentés à partir d’une large base de données de trajectoires disponibles dans la ville de Pékin. L'intérêt de l'approche est double: il montre d’une part que de larges ensembles de données de mobilité peuvent être intégrés au sein de SGBD spatiotemporels extensibles; d’autre part des outils de manipulation et d’interrogation spécifiques peuvent être dérivés à partir de fonctions intégrées au sein d’un langage d’interrogation. Le potentiel de l’approche est illustré par une série d’interrogations qui montrent comment à partir d’une large base de données de trajectoires quelques patrons de déplacements peuvent être obtenus.

Composition du jury : Christophe Claramunt, École Navale, rapporteur ; Maurizio Gribaudi, ÉHESS, codirecteur ; Lorenz Hurni, ETH Zürich ; Jean-Pierre Nadal, CNRS, ÉHESS ; Julien Perret, IGN, encadrant ; Anne Ruas, IFSTTAR, codirectrice ; Sophie de Ruffray, Université de Rouen, rapporteur ; Cyril de Runz, Université de Reims. Thèse ÉHESS soutenue sous la co-direction de Maurizio Gribaudi et Anne Ruas le 4 décembre 2015, mention très honorable avec les félicitations du jury à l’unanimité. Résum...

The ability to capture the time information conveyed in natural language, where that information is expressed either explicitly, or implicitly, or connotative, is essential to many natural language processing applications such as information retrieval, question answering, automatic summarization, targeted marketing, loan repayment forecasting, and understanding economic patterns. Associating word senses with temporal orientation to grasp the temporal information in language is relatively straightforward task for humans by using world knowledge. With this in mind,a lexical temporal knowledge-base associating word senses automatically with their underlying temporal orientation would be crucial for the computational tasks aiming at interpretation of language of time in text. In this research, we introduce a temporal ontology namely TempoWordNet where all the synsets of WordNet are augmented with their intrinsic temporal dimensions: atemporal, past, present, and future. We study and experiment different strategies to build TempoWordNet namely lexico-semantic, probabilistic, and hybrid. The resource is evaluated both intrinsically and extrinsically, the underlying idea being that a reliable resource must evidence high quality time-tagging as well as improved performance for some external tasks. Both the evaluations results confirm the quality and usefulness of the resource. To complement our research we also experiment how a search application can benefit from this resource. Feedback from TempoWordNet users advocate for more reliable resource. At the end, we propose a strategy that shows steady improvements over the previous versions of TempoWordNet.; La capacité à capturer l’information temporelle dans le langage naturel, qu’elle soit exprimée de manière explicite, implicite, ou par connotation, est essentielle pour de nombreuses applications telles l’extraction d’information, les systèmes de question-réponse, le résumé automatique. Associer une orientation temporelle au sens des mots pour capter l’information temporelle en langue est une tâche relativement directe pour les humains utilisant leurs connaissances sur le monde. Une base de connaissances lexicales associant automatiquement cette orientation au sens des mots serait de fait cruciale pour les tâches automatiques visant à interpréter la temporalité dans les textes.Dans cette recherche, nous présentons une ontologie temporelle, TempoWordNet, où les synsets de WordNet sont enrichis avec une information sur leur temporalité intrinsèque : atemporel, passé, présent et futur. Nous étudions et expérimentons différentes stratégies de construction, lexico-sémantique, probabiliste et hybride.TempoWordNet est évalué de manière intrinsèque et extrinsèque, une ressource fiable devant à la fois contenir un étiquetage temporel de haute qualité et améliorer les performances de certaines tâches externes. Les deux types d’évaluations montrent la qualité et l’intérêt de la ressource. Pour compléter nos travaux, nous étudions aussi comment une application de recherche telle un moteur de recherche peut tirer parti de cette ressource. Le retour des utilisateurs de TempoWordNet a encouragé à améliorer encore la ressource. Nous terminons donc en proposant une nouvelle stratégie de construction permettant d’améliorer de manière conséquente TempoWordNet.

The ability to capture the time information conveyed in natural language, where that information is expressed either explicitly, or implicitly, or connotative, is essential to many natural language processing applications such as information retrieval, question answering, automatic summarization, targeted marketing, loan repayment forecasting, and understanding economic patterns. Associating word senses with temporal orientation to grasp the temporal information in language is relatively straightforward task for humans by using world knowledge. With this in mind,a lexical temporal knowledge-base associating word senses automatically with their underlying temporal orientation would be crucial for the computational tasks aiming at interpretation of language of time in text. In this research, we introduce a temporal ontology namely TempoWordNet where all the synsets of WordNet are augmented with their intrinsic temporal dimensions: atemporal, past, present, and future. We study and experiment different strategies to build TempoWordNet namely lexico-semantic, probabilistic, and hybrid. The resource is evaluated both intrinsically and extrinsically, the underlying idea being that a reliable resource must evidence high quality time-tagging as well as improved performance for some external tasks. Both the evaluations results confirm the quality and usefulness of the resource. To complement our research we also experiment how a search application can benefit from this resource. Feedback from TempoWordNet users advocate for more reliable resource. At the end, we propose a strategy that shows steady improvements over the previous versions of TempoWordNet., La capacité à capturer l’information temporelle dans le langage naturel, qu’elle soit exprimée de manière explicite, implicite, ou par connotation, est essentielle pour de nombreuses applications telles l’extraction d’information, les systèmes de question-réponse, le résumé automatique. Associer une orientation temporelle au sens des mots pour capter l’information temporelle en langue est une tâche relativement directe pour les humains utilisant leurs connaissances sur le monde. Une base de connaissances lexicales associant automatiquement cette orientation au sens des mots serait de fait cruciale pour les tâches automatiques visant à interpréter la temporalité dans les textes.Dans cette recherche, nous présentons une ontologie temporelle, TempoWordNet, où les synsets de WordNet sont enrichis avec une information sur leur temporalité intrinsèque : atemporel, passé, présent et futur. Nous étudions et expérimentons différentes stratégies de construction, lexico-sémantique, probabiliste et hybride.TempoWordNet est évalué de manière intrinsèque et extrinsèque, une ressource fiable devant à la fois contenir un étiquetage temporel de haute qualité et améliorer les performances de certaines tâches externes. Les deux types d’évaluations montrent la qualité et l’intérêt de la ressource. Pour compléter nos travaux, nous étudions aussi comment une application de recherche telle un moteur de recherche peut tirer parti de cette ressource. Le retour des utilisateurs de TempoWordNet a encouragé à améliorer encore la ressource. Nous terminons donc en proposant une nouvelle stratégie de construction permettant d’améliorer de manière conséquente TempoWordNet.

Retrieving and analyzing objects trajectories favor the study of moving objects in space and time. Early principles of Time Geography introduce several modeling concepts for the representation of trajectories, and particularly the notions of trips and activities. However, current spatial database systems have not completely integrated the semantics of trajectories. Moreover, trajectories are rarely addressed as an independent data type that can be constructed and/or embedded as it is within a database structure. This research introduces a Spatio-Temporal Trajectory data type (TST) for the representation of a trajectory. This TST type is an abstract data type endowed with a rich set of operations that cover the syntax and semantics of a given trajectory.The TST data type is able to reveal additional knowledge on the dynamics, changes, evolution and semantics of the represented trajectories., Le besoin d’analyse de trajectoires d’objets mobiles se fait de plus en plus ressentir pour de nombreuses applications spatio-temporelles. Dans le cadre du Time Geography, la notion de trajectoire est conceptualisée à partir de deux types de comportements qui sont les déplacements et les activités. Au sein des systèmes de gestion de bases de données spatiales (SGBD), les interactions spatiales, temporelles, spatio-temporelles et sémantiques entre ces comportements et ces trajectoires sont rarement exprimées. La recherche présentée dans cette thèse propose un modèle de données et des outils de manipulation de trajectoire enrichie sémantiquement, et dont la formalisation est essentiellement basée sur les constructeurs de types abstraits de données algébriques.Le type proposé, nommé TST, intégré à un SGBD spatial permettra aux concepteurs d’applications manipulant des trajectoires spatio-temporelles une meilleure représentation et exploitation des connaissances relatives aux trajectoires spatio-temporelles d’objets mobiles.

Spatio-temporal events denote a large range of phenomena with different characteristics. For example, migration flows studies appear to be very different from disease spread studies. Indeed, interestingness of the first relies on tracking trajectories, whereas the second is about finding the factors of spread. Moreover, each class of a spatio-temporal problem can be tackled differently, depending on which parameters are considered: the studied spatial neighbourhood, the number of characteristics associated with the objects, or whether events are supposed correlated or independent. As a result, data mining techniques are often specificto a sub-class of spatio-temporal problem, that is to say, to a limited set of hypothesis.In order to bring out new knowledge from data, it seems to be necessary to enlarge this set of hypothesis, that is to say, to widen the field of possibilities regarding correlations that may exist between events. For this, we propose a new model that allows to take into account more considerations than existing studies. For example, this representation allows to model the complex spatio-temporal dynamic of erosion phenomenon: an object can be split up in several other objects, or can merge with other objects into one. More precisely, we use a single directed graph, that becomes acyclic thanks to the temporal component of the problem, and that is attributed by several characteristics., Les événements spatio-temporels regroupent une large diversité de phénomènes comportant des caractéristiques propres. Par exemple, l’étude de flux migratoires se révèle ainsi très différente de l’étude de propagation de maladies. En effet, le domaine d’intérêt de la première porte sur le suivi des trajectoires, tandis que celui de la deuxième porte sur les facteurs de la propagation. De plus, chaque classe d’un problème spatio-temporel peut être abordée différemment, que l’on considère ou non un voisinage spatial, une caractérisation des objets d’étude unique ou multiple, ou bien une (in)dépendance entre les événements. Ainsi, les techniques de fouilles de données développées sont souvent restées spécifiques à une sous-classe de problème spatio-temporel, c’est-à-dire sous un ensemble restreint d’hypothèses.Or, pour réussir à dégager des connaissances nouvelles à partir de données, il est nécessaire d’élargir cet ensemble d’hypothèses, c’est-à-dire élargir le champs des possibles quant aux corrélations qu’il peut exister entre événements. Nous proposons donc une modélisation de ces phénomènes spatio-temporels permettant de prendre en compte plus de considérations que dans l’état de l’art. En outre, cette modélisation permet d’exprimer des événements qui existent dans les phénomènes d’érosion : un objet d’étude peut se diviser en plusieurs objets, ou fusionner avec d’autres objets pour n’en former qu’un seul. Plus précisément, nous modélisons les dynamiques spatio-temporelles sous la forme d’un unique graphe orienté, que la composante temporelle des problèmes rend acyclique, et dont les sommets sont attribués par plusieurs caractéristiques.

Accès restreint aux membres de l'Université de Lorraine jusqu'au 2016-04-24; The Water Framework Directive demands a return to good condition for rivers in Europe. These rivers receive different types of pollution related to various economic activities of populations installed along their banks. We are often interested in an isolated manner to particular types of pollution: pollution due to agricultural pesticides, fertilizers and livestock waste in rural areas, pollution due to a specific industry (steel, paper mill, etc.), more or less well treated domestic pollution, etc. But in many cases, we are dealing with a mixture of pollutants. In the case of the Moselle, the pollution generated by human activities in the French part of the Moselle watershed impacts surface water quality downstream and therefore the Rhine. Our goal is to characterize the state of some tributaries of the Moselle (Madon, Meurthe, Vologne and Fensch) versus anthropogenic pressures and propose a strategy to calculate the flow of pollutants along these rivers. In this context, sampling campaigns with a dense spatial stations have been organized. In addition to the usual parameters characterizing water quality (conductivity, pH, dissolved organic carbon, ammonia nitrogen, nitrate, etc.) a particular attention has been given to optical properties (UV-visible absorbance, synchronous fluorescence) of dissolved organic matter in order to understand its origin. Synchronous fluorescence spectra were studied by deconvolution or by principal components analysis. A method has been developed, based on the synchronous fluorescence spectroscopy, to detect the presence of optical brighteners. Finally, a methodology has been developed in Madon watershed in order to calculate the mean daily pollution flux at each sampling station for each sampling period from geographic data; La Directive Cadre sur l'Eau exige le retour au bon état des cours d'eau en Europe. Ces cours d'eau reçoivent en effet différentes pollutions liées aux différentes activités économiques des populations installées le long de leurs rives. On s'intéresse souvent de façon isolée à des types particuliers de pollution: pollution agricole dues aux pesticides, engrais et résidus d'élevage en milieu rural, pollution spécifique d'une industrie (sidérurgie, papeterie, etc.), pollution domestique plus ou moins bien traitée, etc. Or dans de nombreux cas, on a affaire à un mélange de polluants. Dans le cas de la Moselle, la pollution générée par les activités humaines dans la partie française du bassin versant de la Moselle impacte la qualité des eaux de surface en aval, et donc celle du Rhin. Notre but est de contribuer à caractériser l’état de certains affluents de la Moselle (Madon, Meurthe, Vologne et Fensch) en fonction de leurs pressions anthropiques et de proposer une stratégie pour calculer les flux des polluants le long de ces cours d’eau. Dans ce contexte des compagnes de prélèvement avec un pas spatial fin. Outre les paramètres habituels de caractérisation de l’état des masses d’eau (conductivité, pH, carbone organique dissous, azote ammoniacal, nitrates, etc.) une attention particulière a été portée aux propriétés optiques (absorbance UV-visible, fluorescence synchrone) de la matière organique dissoute afin de mieux comprendre son origine. Les spectres de fluorescence synchrone ont été étudiés par déconvolution ou par analyse en composantes principales. En outre une méthode a été développée, basée sur la spectroscopie de fluorescence synchrone, pour détecter la présence des azurants optiques. Enfin une méthodologie a été mise au point appliquée au Madon pour calculer les flux journaliers moyens de pollution à chaque station d'échantillonnage pour chaque période d'échantillonnage à partir de données géographiques. Cette méthode permet ensuite d’évaluer les flux de pollution

The Water Framework Directive demands a return to good condition for rivers in Europe. These rivers receive different types of pollution related to various economic activities of populations installed along their banks. We are often interested in an isolated manner to particular types of pollution: pollution due to agricultural pesticides, fertilizers and livestock waste in rural areas, pollution due to a specific industry (steel, paper mill, etc.), more or less well treated domestic pollution, etc. But in many cases, we are dealing with a mixture of pollutants. In the case of the Moselle, the pollution generated by human activities in the French part of the Moselle watershed impacts surface water quality downstream and therefore the Rhine. Our goal is to characterize the state of some tributaries of the Moselle (Madon, Meurthe, Vologne and Fensch) versus anthropogenic pressures and propose a strategy to calculate the flow of pollutants along these rivers. In this context, sampling campaigns with a dense spatial stations have been organized. In addition to the usual parameters characterizing water quality (conductivity, pH, dissolved organic carbon, ammonia nitrogen, nitrate, etc.) a particular attention has been given to optical properties (UV-visible absorbance, synchronous fluorescence) of dissolved organic matter in order to understand its origin. Synchronous fluorescence spectra were studied by deconvolution or by principal components analysis. A method has been developed, based on the synchronous fluorescence spectroscopy, to detect the presence of optical brighteners. Finally, a methodology has been developed in Madon watershed in order to calculate the mean daily pollution flux at each sampling station for each sampling period from geographic data, La Directive Cadre sur l'Eau exige le retour au bon état des cours d'eau en Europe. Ces cours d'eau reçoivent en effet différentes pollutions liées aux différentes activités économiques des populations installées le long de leurs rives. On s'intéresse souvent de façon isolée à des types particuliers de pollution: pollution agricole dues aux pesticides, engrais et résidus d'élevage en milieu rural, pollution spécifique d'une industrie (sidérurgie, papeterie, etc.), pollution domestique plus ou moins bien traitée, etc. Or dans de nombreux cas, on a affaire à un mélange de polluants. Dans le cas de la Moselle, la pollution générée par les activités humaines dans la partie française du bassin versant de la Moselle impacte la qualité des eaux de surface en aval, et donc celle du Rhin. Notre but est de contribuer à caractériser l’état de certains affluents de la Moselle (Madon, Meurthe, Vologne et Fensch) en fonction de leurs pressions anthropiques et de proposer une stratégie pour calculer les flux des polluants le long de ces cours d’eau. Dans ce contexte des compagnes de prélèvement avec un pas spatial fin. Outre les paramètres habituels de caractérisation de l’état des masses d’eau (conductivité, pH, carbone organique dissous, azote ammoniacal, nitrates, etc.) une attention particulière a été portée aux propriétés optiques (absorbance UV-visible, fluorescence synchrone) de la matière organique dissoute afin de mieux comprendre son origine. Les spectres de fluorescence synchrone ont été étudiés par déconvolution ou par analyse en composantes principales. En outre une méthode a été développée, basée sur la spectroscopie de fluorescence synchrone, pour détecter la présence des azurants optiques. Enfin une méthodologie a été mise au point appliquée au Madon pour calculer les flux journaliers moyens de pollution à chaque station d'échantillonnage pour chaque période d'échantillonnage à partir de données géographiques. Cette méthode permet ensuite d’évaluer les flux de pollution

4 pages, session "Mer et littoral"; International audience; Cette 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.

L'introduction du temps dans les bases de données classiques et spatiales apparaît de plus en plus, aujourd'hui, comme une nécessité pour une gestion optimale de l'historicité. En effet, les applications de bases de données spatio-temporelles sont présentes dans un grand nombre d'applications. Le besoin, par exemple, est de sauvegarder l'historique des géométries des parcelles dans le système d'information d'un plan cadastral, la prévention d'incendie dans le système de gestion forestière, le système de navigation des véhicules, etc. Cet historique des phénomènes permet de mieux comprendre ce qui s'est produit dans le passé, de manière à éventuellement anticiper certaines évolutions futures.Etant donné ces nouveaux besoins, cette thèse se focalise sur la modélisation et l'implantation des aspects temporels dans bases de données. En effet, la conception d'une application de base de données se fait par un enchaînement de trois phases (conceptuelle, logique et physique). Au niveau conceptuel, plusieurs modèles conceptuels ont été proposés intégrant les caractéristiques temporelles et spatiales.Malheureusement, au niveau logique, les modèles de données des SGBD actuels n'offrent pas les concepts nécessaires pour implanter le modèle conceptuel spatio-temporel. Nous proposons donc de nouvelles règles de traductions d'un schéma conceptuel, basé sur le modèle MADS (Modélisation des Applications à des données spatio-temporelles), en un schéma logique MADSLog pour les modèles cibles à savoir :relationnel et relationnel-objet. Chaque règle transforme un concept structurel, temporel et spatial du modèle MADS en un ou plusieurs concepts supportés par la cible. Par exemple, la propriété spatiale définissant la géométrie d'un type d'objet est traduite par la création d'un nouvel attribut de type spatial dans ce type d'objet. Un outil CASE(Computer-Aided Software Engineering) appelé Schema Translateur est développé dans cette thèse implémentant toutes les règles de traductions.La traduction de schémas conceptuels en schémas logiques peut impliquer une perte sémantique en raison de la différence de la puissance d'expression entre le modèle conceptuel et le modèle de données des SGBD existants. D'où la nécessité de générer un ensemble de contraintes d'intégrité afin de préserver la sémantique définie dans le schéma conceptuel. Ces contraintes sont exprimées à ce niveau par des formules logiques.Avec l'apparition de GML (Geographic Markup Language ) qui est conçu pour la modélisation, le transport et le stockage d'informations géographiques. Nous transformons également le schéma conceptuel MADS en GML. De nouveaux schémas GML temporel et spatial sont définis qui peuvent être employés par n'importe application de base de données spatio-temporelle.Au niveau physique, nous proposons une méthode d'adaptation du schéma logique en schéma physique pour le modèle relationnel-objet.Elle permet de définir les tables, les types abstraits, les types d'objets, les domaines, etc. Notre proposition permet aussi la génération des contraintes d'intégrité au niveau physique. En effet, chaque contrainte d'intégrité (structurelle, temporelle ou spatiale) qui est définie en calcul logique est exprimée soit directement par des contraintes déclaratives ou soit par des déclencheurs du SGBD choisi. Les déclencheurs spatiaux sont fondés sur les fonctionnalités prédéfinies dans Oracle, alors que les déclencheurs temporels sont basés sur les opérateurs et méthodes appliquées sur les types temporels.Enfin, la traduction de requêtes est une deuxième clef de cette recherche. Le but de la traduction de requêtes, exprimées en algèbre, étant de reconstituer l'information au sens MADS à partir de la base de données stockées dans le SGDB cible. Elle permet de traduire les expressions algébriques MADS, qui sont définies sur le schéma conceptuel et non sur le schéma physique, en requêtes opérationnelles qui peuvent être exécutées sur une base de données spatiale et temporelle sous un SGBD ou un SIG., Doctorat en sciences appliquées, info:eu-repo/semantics/nonPublished

It is important to ensure data quality in GIS applications. Also, from their conception, a constraint language can be combined with conventional modeling languages ​​to specify formally the alphanumeric and spatial constraints that language must comply. The purpose of this thesis was to propose a constraint language to specify the conditions that agricultural system must meet to be consistent. For this, we have expanded in spatial OCL, the language of duress with UML. Through the integration of spatial types and specification models of topological relations, the proposed extensions allow the description of spatial constraints from a UML class model of extended space. The expressiveness of each proposed extension of OCL has been studied. These languages ​​have been implemented through the extension of a code generator, and experienced OCL2SQL Cemagref as part SIGEMO, Il est important d'assurer la qualité des données dans les applications géomatiques. Aussi, dès leur conception, un langage de contraintes peut être associé aux langages de modélisation classiques afin de spécifier formellement les contraintes alphanumériques et spatiales que le langage devra respecter. Le but de cette thèse était donc de proposer un langage de contraintes pour spécifier les conditions qu'un système agricole doit respecter pour être cohérent. Pour cela, nous avons étendu au niveau spatiale OCL, le langage de contrainte associé à UML. Par l'intégration de types spatiaux et de modèles de spécifications de relations topologiques, les extensions proposées permettent de décrire des contraintes spatiales à partir d'un modèle de classe UML étendu au spatial. L'expressivité de chaque proposition d'extension d'OCL a été étudiée. Ces langages ont été implémentés à travers l'extension d'un générateur de code, OCL2SQL et expérimenté au Cemagref dans le cadre SIGEMO

This thesis is on the re-use end re-dedication of buildings and urbanistic structures at tourist resorts in the French Alps. It aims to optimise the use of the existing building organisation with the practices of individuals who frequent the resorts today. For this purpose, we have developed a method to evaluate the way these tourist resorts are organised. The method deals with the practices of individuals in a mountain resort with a focus on both their use of time and space. From a methodological and theoretical point of view, this approach is based on principles and concepts developed by Torsten Hägerstrand (Lund University) for “Time-Geography”. The fundamental ideas of Time-Geography are presented and further analysed from different works issued from the geography Group at Lund University. We then define goals of such an approach that takes into account a global picture of the actions of individuals and groups. This helps to better understand the mechanisms and process that regulate, on a daily basis, these actions in space and time. As an example, we present a survey that was taken using tourists, permanent inhabitants and seasonal workers and subjects, at the station of Valloire (Savoie). The individuals were asked to record their activities during the course of day in a diary, indicating the time and their localisation. Attempts to analyse this information are presented in a twofold approach. A statistical treatment summarises possible by explorating a temporal data base that considers the sequence and the routine of the individual activities., Cette thèse s'inscrit dans le cadre de réflexions sur la réhabilitation des structures urbaines des stations touristiques françaises de montagne, visant à une meilleure adéquation entre les pratiques actuelles des individus et l'organisation de l'espace environnant existant. Au sein de cette thématique apparaît le besoin d'élaborer un outil d'aide à la réflexion capable d'évaluer les fonctionnements des espaces des stations touristiques de montagne. A partir de ce constat, ce travail cherche à articuler une réflexion sur les pratiques de populations de stations touristiques de montagne avec une analyse de l'utilisation du temps et de l'espace par les individus (emplois du temps et de l'espace). L'approche méthodologique et théorique est fondée sur les principes et concepts de la « Time-Geography » développé par Torsten Hägerstrand (université de Lund). Les fondements de la « Time-Geography » sont développés et commentés à travers les travaux de l'école de géographie de Lund. Sont ensuite définis les objectifs d'une méthodologie cherchant à rendre compte de l'image globale des actions individuelles et collectives et de comprendre les mécanismes qui régulent, au quotidien, les processus mis en œuvre dans l'élaboration de la chaîne des activités que les individus réalisent dans l'espace et dans le temps. A titre d'exemple, une enquête est réalisée auprès des touristes, d'habitants permanents et de travailleurs saisonniers dans la station de Valloire (Savoie). Les emplois du temps et de l'espace de chaque individu interrogé sont analysés de façon exploratoire grâce à deux approches : un traitement statistique résume l'information en cherchant des homogénéités dans les emplois du temps et de l'espace ; l'utilisation d'une base de données temporelles gérant des historiques enrichit les conclusions du traitement statistique en mettant en évidence des formes de structures d'organisation des emplois du temps et de l'espace.

Massive trajectory datasets generated in modern cities generate not only novel research opportunities but also important methodological challenges for academics and decision-makers searching for a better understanding of travel patterns in space and time. This PhD research is oriented towards the conceptual and GIS-based modeling of human displacements derived from large sets of urban trajectories. The motivation behind this study originates from the necessity to search for and explore travel patterns that emerge from citizens acting in the city. Our research introduces a conceptual modelling framework whose objective is to integrate and analyze human displacements within a GIS-based practical solution. The framework combines conceptual and logical models that represent travel trajectories of citizens moving in a given city. The whole approach has been implemented in a geographical database system, experimented in the context of transportation data, and enriched by a series of query interface manipulations and specific functions that illustrate the potential of our whole framework for urban studies. The whole framework has been experimented on top of the Geolife project and large trajectories datasets available in the city of Beijing. Overall, the findings are twofold: first, it appears that our modelling framework can appropriately act as an extensible geographical database support for the integration of large trajectory datasets; second the approach shows that several emerging human displacements can be explored from the manipulation of large urban trajectories.; La croissance rapide et la complexité de nombreuses villes contemporaines offrent de nombreux défis de recherche pour les scientifiques à la recherche d'une meilleure compréhension des mobilités qui se produisent dans l'espace et dans le temps. A l’heure où de très grandes séries de données de trajectoires en milieu urbain sont disponibles grâce à profusion de nombreux capteurs de positionnement et de services de nombreuses et nouvelles opportunités de recherche et d’application nous sont offertes. Cependant, une bonne intégration de ces données de mobilité nécessite encore l'élaboration de cadres méthodologiques et conceptuels tout comme la mise en oeuvre de bases de données spatio-temporelles qui offriront les capacités appropriées de représentation et de manipulation des données. La recherche développée dans cette thèse introduit une modélisation conceptuelle et une approche de gestion de base de données spatio-temporelles pour représenter et analyser des trajectoires humaines dans des espaces urbains. Le modèle considère les dimensions spatiales, temporelles et sémantiques afin de tenir compte de l’ensemble des propriétés issues des informations de mobilité. Plusieurs abstractions de données de mobilité et des outils de manipulation de données sont développés et expérimentés à partir d’une large base de données de trajectoires disponibles dans la ville de Pékin. L'intérêt de l'approche est double: il montre d’une part que de larges ensembles de données de mobilité peuvent être intégrés au sein de SGBD spatiotemporels extensibles; d’autre part des outils de manipulation et d’interrogation spécifiques peuvent être dérivés à partir de fonctions intégrées au sein d’un langage d’interrogation. Le potentiel de l’approche est illustré par une série d’interrogations qui montrent comment à partir d’une large base de données de trajectoires quelques patrons de déplacements peuvent être obtenus.