Une approche à base de règles d'association pour l'explication et la prévision de l'évolution territoriale

An association rule-based approach for the explanation and prediction of territorial evolution

• Auteur / Autrice : Asma Gharbi
• Direction : Herman Akdag, Sami Faiz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 13/02/2018
• Etablissement(s) : Paris 8
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences sociales (Saint-Denis, Seine-Saint-Denis ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire d' informatique avancée de Saint-Denis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacqueline Signorini, Cyril de Runz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hanene Azzag, Amel Borgi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Utilisation du sol

Exploration de données

Bases de données spatio-temporelles

Mots clés libres

Évolution

Règles d'association

Apriori

Multiple support

Occupation du sol

Usage du sol

Résumé

Dans ce mémoire, nous partons de l'hypothèse que les dynamiques spatiales et les évolutions des usages des objets géographiques peuvent, en partie, être expliquées ou anticipées par leurs historiques de changements de fonctions et de co-localisations. Nous proposons d'exploiter la recherche des motifs fréquents et des règles d'associations pour en extraire des règles régissant ces dynamiques. Ce travail adapte également le processus de fouille de données pour tenir compte de la spécificité des données spatio-temporelles utilisées, en particulier, leur asymétrie.Dans ce contexte, notre proposition traite des questions liées à la modélisation des relations spatio-temporelles incorporées dans le jeu de données, la représentation adéquate des données d'apprentissage, pour ainsi, produire des règles adaptées à notre problème de prédiction. La prise en compte de l'asymétrie des attributs d'apprentissage en termes de fréquence est traitée selon deux approches : une approche utilisant plusieurs seuils de support minimum et une approche traitant disjointement les attributs. Pour la première approche, deux adaptations de l'algorithme MSApriori ont été proposées pour la définition et l'affectation de ces seuils. Pour la seconde, nous proposons l'algorithme BERA pour la génération de règles en allant de la construction de la conclusion vers la construction des prémisses.Afin de vérifier et évaluer nos propositions, nous proposons une étude expérimentale menée sur différents jeux de données issus des données Corine Land Cover dans le cadre d’un dispositif expérimental appelé SAFFIET.

In this dissertation, we start from the hypothesis that spatial dynamics and geographical object usage evolution may partially be explained or predicted by their different previous spatial configuration. Thus, we propose to exploit frequent pattern mining and association rule mining in order to extract rules governing these dynamics. This work tries, as well, to adapt the data mining process to take into account the specificity of the used spatiotemporal data, in particular, their asymmetry. In this context, our proposal deals with questions related to the modeling of the spatiotemporal relations incorporated in the data set, the adequate representation of the learning data in order to produce rules adapted to our prediction problem. Addressing the asymmetric aspect of learning attributes, mainly in terms of their frequencies, is tackled according to two approaches: the first one is based on using multiple minimum supports (minsup) and the second one consists in addressing the attributes in a disjointed manner. The first approach is based on two adaptations of the MSApriori algorithm for the definition and assignment of these thresholds. The second approach exploits the novel BERA algorithm which is based on semantics of the predicates for the generation of rules, going from the construction of the conclusion part to the construction of the premise part. In order to verify and evaluate our proposals, an experimental study is carried out on different datasets from Corine Land Cover in an experimental tool called SAFFIET.