Formalisation et géovisualisation d’événements historiques issus de risques naturels pour la compréhension des dynamiques spatiales - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

Formalization and geovisualization of historical natural risk events to understand spatial dynamics

Formalisation et géovisualisation d’événements historiques issus de risques naturels pour la compréhension des dynamiques spatiales

Résumé

This research was led in an industrial partnership with SNCF Réseau. Conducted in the field of geovisualization, it focuses on developing cartographical visualization methods adapted to the analysis of the impacts of floods on the railway system. Historical events are of great help to understand and manage natural risks. Cartography became a key tool to analyze risks in their territorial contexts. But making maps which remain legible, while showing all the complexity of risk processes that occurred during natural disaster, is not easy. The main challenges are the need to represent both the temporal and the spatial dimensions of risk events, the need to visualize dominoeffect, because they often lead to worsen damages, and the will to adapt representations to the cognitive capacities of users. Only a few studies worked on geovisualization proposals to represent complex process and even fewer evaluate these proposals with users. Our work aimed to palliate these lacks. This research resulted in four contributions. The first one is the formalization of flood narratives in a domain ontology, which describes flood events, domino-effects, their impacts on the railway system, and response measures to restore the system. Five case studies of historical floods were instantiated in the model. Resulting from their study, the second contribution consists in generic semiology principles to visualize the narratives of floods on a map. The third contribution is a geovisualization interface, which includes original graphical representations to visualize the temporal features associated with flood events. This geovisualization interface was tested in an experiment with expert users of the railway field. Results confirmed the proposals of representation of time but disconfirm proposals of visualization of domino effects. The analysis of the experimental procedure led to a fourth contribution, which consists in a reusable model of experiment, which is adapted to test geovisualization interfaces.
Cette thèse a été conduite dans le cadre d’une convention industrielle avec SNCF Réseau. Elle se situe dans le domaine de la géovisualisation et porte sur l’élaboration de méthodes de visualisation cartographiques adaptées à l’analyse des impacts des inondations sur le système ferroviaire. Les événements historiques sont une source d’informations importante pour la compréhension et la gestion des risques naturels. La cartographie s’est imposée comme un outil clé pour appréhender les risques dans leurs contextes territoriaux. Mais l’élaboration de visualisations qui restituent la complexité des processus survenus pendant la catastrophe naturelle n’est pas aisée sans altérer la lisibilité de la représentation. Trois facteurs complexifient notamment la représentation cartographique de ces processus : la nécessité de représenter à la fois les dimensions spatiales et temporelles des événements issus de risques, le besoin de visualiser les effets dominos qui sont un facteur d’amplification des dommages, et la volonté d’adapter les représentations aux besoins et aux capacités cognitives des utilisateurs. Peu de travaux ont étudié la géovisualisation de processus complexes et encore moins ont été évalués auprès d’utilisateurs. Notre travail vise donc à pallier ces manques. Ce travail a conduit à quatre contributions. La première est la formalisation des récits d’inondations dans une ontologie de domaine, qui décrit à la fois les événements issus d’inondations, les effets dominos et leurs impacts sur le système ferroviaire et les mesures de réaction pour ramener le système à l’état d’équilibre. A partir de l’instanciation de cinq inondations historiques variées, notre deuxième contribution consiste en des principes sémiologiques généralisables pour cartographier les récits d’inondations. La troisième contribution est l’intégration de ces propositions dans une interface de géovisualisation, intégrant des visualisations innovantes pour mieux appréhender les temporalités associées aux événements. Cette interface de géovisualisation a fait l’objet d’une expérimentation auprès des experts du domaine ferroviaire. Les résultats ont validé les propositions relatives à la représentation du temps mais ont infirmé les propositions de visualisation des effets dominos. Grâce à l’analyse des résultats et des limites de notre protocole, la quatrième contribution consiste en un modèle de protocole expérimental réutilisable, adapté au test d’interfaces de géovisualisation.
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Manuscrit_these_Cecile_SaintMarc_2017.pdf (29.57 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-01572326 , version 1 (06-08-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01572326 , version 1

Citer

Cécile Saint-Marc. Formalisation et géovisualisation d’événements historiques issus de risques naturels pour la compréhension des dynamiques spatiales : Application aux inondations ayant touché le système ferroviaire français. Autre [cs.OH]. Université Grenoble-Alpes, 2017. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01572326⟩
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