These-2019-SML-Geomatique-SALMON Loic

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Une approche holistique combinant flux temps-réel et données archivées
pour la gestion et le traitement d'objets mobiles : application au trafic
maritime
Thesis · January 2019
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Loic Salmon
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Une approche holistique combinant ux temps-réel et
données archivées pour la gestion et le traitement
d’objets mobiles : application au trac maritime
Loïc Salmon
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Loïc Salmon. Une approche holistique combinant ux temps-réel et données archivées pour la gestion
et le traitement d’objets mobiles : application au trac maritime. Géographie. Université de Bretagne
occidentale - Brest, 2019. Français. �NNT : 2019BRES0006�. �tel-02292737�

T HESE DE DOCTORAT DE
L'UNIVERSITE
DE BRETAGNE OCCIDENTALE
C OMUE U NIVERSITE B RETAGNE L OIRE
E COLE D OCTORALE N ° 598
Sciences de la Mer et du littoral
Spécialité : Géomatique
Une approche holistique combinant flux temps- réel et
données archivées pour la gestion et le traitement
d’objets mobiles : application au trafic maritime.
Thès e présentée et soutenue à Lanvéoc, le 17 janvier 2019
Unité de Recherche : Institut de Recherche de l ’ Ecole Navale (EA3634)
Pa r
Loïc SALMON
Rapporteurs avant soutenance :
Alain BOUJU Maître de conférence HDR à l’Université
de L a Rochelle
Thomas DEVOGELE Professeur des universités à
l’Université de Tours
Composition du Jury :
Rapporteurs
Alain BOUJU Maître de conférence HDR à l’Université de L a
Rochelle
Thomas DEVOGELE Professeur des universités, Université de
Tours
Examinateurs
Karine ZEITOUNI Professeur des universités, Université de
Versailles (USQV)
Jean - Philippe BABAU Professeur des universités, Université
Bretagne Occidentale (UBO) , Président du jury
Co - directeur de thèse
Cyril RAY Maître de conférences, I REN av Brest
Directeur de thèse
Chr istophe CLARAMUNT Professeur des universités, I REN av Brest

Table des matières
Table des matières i
Table des figures v
Liste des algorithmes vii
Liste des tableaux ix
1 INTRODUCTION 1
1.1 "Big Data" et objets mobiles ............................... 1
1.2 Objets mobiles : Enjeux de recherche .......................... 2
1.3 Objectifs de recherche ................................... 5
1.3.1 Gestion et stockage des données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.2 Processus de traitements et requêtes ....................... 6
1.4 Plan du mémoire ...................................... 7
2 Gestion et traitement de données massives 9
2.1 Introduction ......................................... 9
2.2 Gestion et traitement de masses de données ....................... 12
2.2.1 Gestion et stockage de données massives ..................... 12
2.2.1.1 Le paradigme NoSQL .......................... 14
2.2.1.2 Modèle de données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.1.3 Paradigme de traitements pour un système fortement distribué . . . 22

ii TABLE DES MATIÈRES
2.3 Gestion et traitement de données en temps-réel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3.1 Gestion de flux de données, modèle et définitions ................ 25
2.3.2 Etat de l’art des systèmes de gestion de flux de données . . . . . . . . . . . . 29
2.4 Conclusion .......................................... 33
3 Gestion et traitement massifs de données spatio-temporelles 35
3.1 Introduction ......................................... 35
3.2 Généralités sur le stockage et le traitement de données à caractère spatial et spatio-
temporel ........................................... 36
3.2.1 Différents index pour la gestion de données spatiales et spatio-temporelles . . 36
3.2.2 Opérations topologiques et requêtes pour la gestion de données spatiales et
spatio-temporelles ................................. 40
3.3 Bases de données distribuées pour la gestion et le traitement de données spatiales et
spatio-temporelles ..................................... 41
3.4 Traitement temps-réel de données spatiales et spatio-temporelles . . . . . . . . . . . 46
3.5 Discussion et nécessité d’un système hybride ....................... 50
4 Vers une approche hybride 53
4.1 Introduction ......................................... 53
4.2 Modèle d’architecture d’un système hybride de gestion et de traitement d’objets mobiles 54
4.2.1 Existant et état de l’art sur une approche hybride temps-réel/données archivées 54
4.2.2 Caractéristiques d’une architecture hybride pour la gestion et le traitement
d’objets mobiles .................................. 61
4.2.3 Modèle d’architecture hybride pour la gestion et le traitement d’objets mobiles 65
4.3 Modèle de traitement pour la gestion et l’analyse d’objets mobiles . . . . . . . . . . . 66
4.3.1 Enjeux d’un système temps-réel .......................... 67
4.3.1.1 Ordonnancement et répartition des traitements . . . . . . . . . . . . 67
4.3.1.2 Sémantique, évaluation et approximation . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.3.1.3 Distribution des données et des traitements . . . . . . . . . . . . . . 70
4.3.2 Architecture d’un système temps-réel pour la gestion d’objets mobiles . . . . 71