Spatiotemporal Characterization of Scalable Data Analysis and Mobility Stochastic Modeling. Application for Urban Planning and Transport Infrastructure
Analyse de données évolutives par caractérisation spatio-temporelle et modélisation stochastique de la mobilité
Résumé
The rise of needs in terms of dimensioning and locating habitats, economic social services, infrastructures and services for transports, infrastructures and services for telecommunications... makes it necessary to have increasingly precision and up to date information on the localization and displacement of people. Up to now the planning studies were based on static data covering geographical information, population distribution (number of people per building and social identity of these people) and economical information (location of shops, industry, schools, administration...). Another source of information that is valuable in locating individuals and identifying flows over time from a geographical zone to another is the mobile phone network data; incoming and outgoing calls for each cell and incoming and outgoing handover for each cell, etc. The work presented in this thesis report is in a major environmental and economical context which is town and country planning for the needs of people and goods displacement. The contribution is divided into three major parts. First, a terrain characterization study is done by several statistical analysis of collected data; bus network information (subscription type, bus stop, time of travel ...) and mobile network information (incoming and outgoing calls, incoming and outgoing handover ...). The results of this study give all the elements needed to build a simulation environment for the mobility and flow model. Secondly, a mobility model and a flow model are developed, both aiming to simulate the flow of individuals and populations on a map over a predefined period of time. Lastly, these models are validated by simulations with applications (simulation of the individual displacement in a UMTS power control study) and comparisons (comparison of the mobility model with other mobility models well known in the literature).
L'augmentation des besoins en termes de dimensionnement et de localisation des habitats, des services économiques et sociaux, des infrastructures et services pour les transports, des infrastructures et services de télécommunications ... rendent nécessaire d'avoir de plus en plus de précision et de mises a jour des informations sur la localisation et le déplacement des personnes. Jusqu'à présent, les études de planification se sont basées sur des données statiques telles que des informations géographiques, la répartition de la population (nombre de personnes par bâtiment et identité sociale de ces personnes) et des informations économiques (localisation des commerces, industries, écoles, administration ...). D'autres sources d'information utiles pour localiser des individus et identifier les flux de mobilité au fil du temps sont les données de réseau de téléphonie mobile : appels entrants et sortants pour chaque cellule, et handover entrant et sortant pour chaque cellule, etc. Le travail présenté dans cette thèse est dans un contexte environnemental et économique majeur qui est l'aménagement du territoire pour les besoins des personnes et le déplacement des marchandises. La thèse est divisée en trois grandes parties. Premièrement, une étude de caractérisation du terrain faite par analyse statistique des données recueillies du réseau de bus (type d'abonnement, arrêt de bus, temps de voyage ...), et du réseau mobile (appels entrants et sortants, handover entrants et sortant ...). Les résultats de cette étude donnent tous les éléments nécessaires pour construire un environnement de simulation. Deuxièmement un modèle de mobilité et un modèle d'écoulement de flux sont développés dans ce travail, visant à la fois la simulation du déplacement des personnes et des flux de populations sur une carte sur une période de temps prédéfinie. Ces modèles sont validés par des tests, dans la troisième partie qui porte sur les applications (simulation du déplacement des individus dans une étude de contrôle de puissance dans les réseaux UMTS) et les comparaisons (comparaison entre le modèle de mobilité avec d'autres modèles de mobilité de la littérature).