eSTIMe : un environnement de visualisation pour l'analyse multi-points de vue des mobilités quotidiennes

par Aline Menin

Thèse de doctorat en Ingénierie de la cognition, de l'interaction, de l'apprentissage et de la création

Sous la direction de Paule-Annick Davoine et de Luciana Nedel.

Le président du jury était Patrick Reignier.

Le jury était composé de Paule-Annick Davoine, Luciana Nedel, Julie Vallée, Christophe Hurter, Marco Antonio Alba Winckler.

Les rapporteurs étaient Thomas Devogele, Sara Irina Fabrikant.


  • Résumé

    Le domaine de recherche de la mobilité urbaine vise l'observation et la conception des déplacements humains dans un environnement urbain, dont les informations aident à la prise de décision et à la résolution de problèmes dans le cadre des politiques publiques. De nombreux experts - pas nécessairement spécialistes des transports - doivent traiter des données urbaines plus ou moins standardisées pour en extraire des connaissances synthétiques et facilement exploitables. De ce fait, les agences de transport public mènent couramment des enquêtes de déplacements pour recueillir des informations sur les déplacements quotidiens de la population sur un territoire donné, dont les jeux de données résultant sont larges et complexes en requierant une analyse qui croise les dimensions spatiales, temporelles, thématiques et socio-économiques pour permettre de découvrir les schémas spatio-temporels de la mobilité quotidienne. Dans ce contexte, la visualisation d'informations est une approche appropriée pour soutenir l'analyse des données de mobilité urbaine, puisque les analystes n'ont pas à apprendre des méthodes sophistiquées pour interpréter les visualisations de données qui viennent renforcer leur cognition et permettent la découverte d'aperçus non structurés dans les données.Ainsi, nous proposons un cadre de visualisation pour aider à l'analyse de la mobilité urbaine à travers des indicateurs décrivant des objets d'intérêt complémentaires au sein des données qui permettent d'aborder trois catégories de questions sous-jacentes au phénomène de la mobilité urbaine. Une première question est de savoir comment les habitants d'un territoire se déplacent au quotidien et quels processus d'échanges entre les lieux cela génère, ce qui l'on peut analyser par l'exploration des quantités, des modalités, de la direction et de la variation des flux et des déplacements en fonction des différents aspects socio-économiques des individus et des types d'espaces. Une deuxième question concerne la variation temporelle de la présence de la population sur un territoire, qui permet de comprendre l'utilisation de différents ``sours-espaces'' en tenant compte des caractéristiques socio-économiques des personnes qui s'y rendent et des activités qu'elles y exercent. La troisième question cherche à expliquer le besoin de déplacement des individus à travers l'ordre temporel des déplacements et des activités des individus (aussi nommés ``trajectoires quotidiennes'') dans le contexte spatial du territoire.Nous proposons un cadre visuel à l'aide de la dérivation et l'exploration visuelle d'indicateurs décrivant le territoire, les flux et les déplacements, et les trajectoires quotidiennes, sur de multiples granularités spatio-temporelles et attributs thématiques. Notre interface de visualisation permet de disperser les représentations visuelles sur de multiples tableaux de bords analytiques, permettant aux utilisateurs de personnaliser l'agencement spatial des visualisations et les indicateurs de manière significative en fonction de l'analyse en cours. De plus, nous proposons une interaction basée sur le mouvement, qui repose sur l'inclinaison d'une tablette et qui permet d'explorer la variation temporelle des indicateurs en tirant parti d'une entrée tactile et tangible. La conception de notre approche de visualisation a suivi un processus d'évaluation interactif qui comprend des évaluations successives auprès des utilisateurs visant à affiner un prototype afin d'atteindre la performance et la satisfaction de l'utilisateur.

  • Titre traduit

    eSTIMe : a visualization framework for assisting a multi-perspective analysis of daily mobility data


  • Résumé

    The research field of urban mobility aims at the observation and design of human trips within an urban environment, which information supports decision-making and problem solving within public policies. In this context, there are many experts -- not necessarily transportation specialists -- that need to handle more or less standardized urban data to extract synthetic and easily exploitable knowledge. Hence, public transportation agencies commonly conduct trip-based surveys to collect information about day-to-day travel of the population within a particular territory (i.e. where and when we travel), resulting in large and complex datasets which analysis requires crossing spatial, temporal, thematic and socioeconomic dimensions to enable discoveries of daily urban mobility patterns. This way, information visualization is a suitable approach to support the analysis of urban mobility data, since analysts do not have to learn sophisticated methods to interpret the data visualizations that come to reinforce their cognition and enable the discovery of unstructured insights within the data.Thereby, we propose a visualization framework to assist the analysis of urban mobility through indicators describing complementary objects of interest within the data that allow to address three categories of questions underlying the urban mobility phenomenon. A first question seeks to understand the daily traveling routine of a population and the resulting processes of exchange between places, which can be studied through the exploration of amounts, modalities, direction, and variation of travel flows and trips according to different socioeconomic aspects of individuals and land types. A second questioning concerns the temporal variation of population presence throughout a territory, which allows to understand the use of distinct locations by taking into account the socioeconomic characteristics of the people visiting it and the activities they carry out there. The third question seeks to explain the individuals' need of traveling by studying the temporal ordering of trips and activities of individuals (i.e. daily trajectories) within the spatial context of the territory.Our framework supports the derivation and visual exploration of indicators describing the territory, travel flows and trips, and daily trajectories, over multiple spatio-temporal resolutions and thematic attributes. Our visualization interface allows to disperse visual representations over multiple analytical displays, enabling users to customize the spatial arrangement of visualizations and indicators in meaningful ways according to the ongoing analysis. Furthermore, we propose a movement-based interaction based on the tilting of a tablet that allows to explore the temporal variation of indicators leveraging tactile and tangible input. The conception of our visualization approach followed an interactive evaluation process that consists of successive user-based evaluations aiming to refine a prototype in order to achieve user performance and satisfaction.


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