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

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

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

Transformation géométrique F

# Appui sur points d’amer

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

# Qualité géométrique d’une carte [Jenny11]

p.10

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

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

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

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

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

Application à l’atlas de Verniquet (72 feuilles)

Reconstitution du carroyage (100x100 toises du châtelet)

Construction du carroyage dans le référentiel géographique

p.14

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

Application à l’atlas de Verniquet (72 feuilles)

Choix d’un modèle de transformation

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

p.15

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

Application à l’atlas de Verniquet (72 feuilles)

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

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

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

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

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

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

Besoin pour l’analyse historique

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

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

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

Besoin pour l’analyse historique

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

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

Deux états du Louvre

p.28

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

Graphe spatio-temporel vide

p.28

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

Relation de �liation

p.28

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

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

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

Taxonomie des processus élémentaires de transformation proposée.

p.30

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

Processus de stabilité et de transformation

p.31

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

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

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

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

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

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

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

p.44

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

p.45

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

p.46

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

p.47

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

p.48

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

p.49

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

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

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

Carte des tronçons disparus depuis Verniquet p.51

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

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

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

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

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

p.62

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

p.63

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

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

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

Relations spatiales

p.68

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

Relations spatio-temporelles

p.69