Intégration de données géographiques

Intégration de données géographiques
Synthèse de travaux de recherche
en vue d’obtenir l’habilitation à diriger des recherches
délivrée par l’université Paris-Est
spécialité Sciences et Technologies de l’Information Géographique
Sébastien Mustière
IGN / SRSIG / Equipe COGIT
Présentée le 14 mars 2014 devant le jury composé de :
 Mme Bénédicte BUCHER, Examinateur, Ingénieure des Ponts, Eaux et Forêts, IGN
 Mme Anne DOUCET, Rapporteur, Professeure des Universités, Université Paris 6
 M. Mauro GAIO, Examinateur, Professeur des Universités, Université de Pau
 M. Hervé MARTIN, Rapporteur, Professeur des Universités, Université de Grenoble
 M. Claude MONTEIL, Rapporteur, Maître de conférences, INP-ENSAT
 Mme Anne RUAS, Examinateur, Ingénieure des Ponts, Eaux et Forêts, IFSTTAR
 M. Eric SAUX, Examinateur, Maître de conférences, Ecole Navale-IRENAV

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Images en couverture :
Copies d’écran du Géoportail (2009) autour de l’Aber Wrac’h, Finistère.
Propriété des données : IGN, SHOM, EHESS, BNF, Spot Image, CNES,
BRGM, MEDDUM, INPN, IFN, Conservatoire du littoral, EEA.

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Table des matières
Avant-propos : parcours de recherche en quelques mots ........................................................... 4
A. Motivation et approche des recherches sur l’intégration de données géographiques .......... 5
A.1. L’intégration : un besoin clairement identifié ............................................................ 6
A.2. Facettes de l’intégration ............................................................................................. 8
A.3. Présentation des recherches décrites dans ce document ........................................... 14
B. Zoom 1 – Formalisation des spécifications ....................................................................... 17
B.1. Avant-propos : généalogie des travaux .................................................................... 18
B.2. Position du problème ................................................................................................ 19
B.3. Un premier modèle pour la formalisation des spécifications ................................... 23
B.4. Extensions autour du modèle initial ......................................................................... 29
B.5. Retour sur les travaux ............................................................................................... 36
C. Zoom 2 - Appariement de réseaux à différents niveaux de détail ..................................... 39
C.1. Avant-propos : généalogie des travaux .................................................................... 40
C.2. Position du problème ................................................................................................ 40
C.3. Algorithme proposé .................................................................................................. 42
C.4. Expérimentations ...................................................................................................... 48
C.5. Retour sur les travaux ............................................................................................... 51
D. Zoom 3 – Appariement multicritère .................................................................................. 53
D.1. Avant-propos : généalogie des travaux .................................................................... 54
D.2. Position du problème ................................................................................................ 54
D.3. Notions sur la théorie des fonctions de croyance ..................................................... 55
D.4. Processus d’appariement multicritère proposé ......................................................... 56
D.5. Modélisation des critères d’appariement .................................................................. 59
D.6. Applications ............................................................................................................. 60
D.7. Retour sur les travaux ............................................................................................... 63
E. Zoom 4 - Incohérence vs. différence ................................................................................. 67
E.1. Avant-propos : généalogie des travaux .................................................................... 68
E.2. Position du problème ................................................................................................ 68
E.3. Sources de connaissances pour définir les incohérences ......................................... 70
E.4. Approches d’apprentissage proposées ..................................................................... 72
E.5. Retour sur les travaux ............................................................................................... 77
F. Perspectives de recherche .................................................................................................. 79
Eléments de CV ........................................................................................................................ 87
Références bibliographiques .................................................................................................... 97

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AVANT-PROPOS : PARCOURS DE RECHERCHE EN QUELQUES MOTS
Mon immersion dans le monde de la recherche date de 1995, lors d’un stage de fin d’étude
effectué au laboratoire COGIT de l’IGN (Institut Géographique National alors, maintenant
Institut National de l’Information Géographique et Forestière), laboratoire en charge des
recherches liées à la gestion et à l’exploitation des données géographiques. Toutes mes
activités de recherche, à l’exception d’une année de post-doctorat, ont été réalisées dans ce
même laboratoire, et ont eu pour champ d’application la géomatique et plus précisément
l’automatisation de processus liés à la gestion des données géographiques. J’y ai d’abord
réalisé une thèse inscrite à l’université Paris VI, en informatique, spécialité intelligence
artificielle. Cette thèse portait sur l’application de techniques d’apprentissage supervisé pour
acquérir des connaissances utiles à l’automatisation du processus de généralisation
cartographique. J’ai ensuite effectué un post-doctorat à l’université Laval au Québec, à la fois
sur la gestion des connaissances pour la généralisation cartographique et sur la mise au point
d’un portail de données dans le domaine de la santé environnementale. De retour au COGIT,
j’ai encadré des recherches sur l’intégration de données géographiques, recherches qui feront
l’objet de cette synthèse de travaux en vue de l’habilitation à diriger des recherches. Puis,
mon champ de recherche a été étendu à des aspects liés à la sémiologie graphique ou à
l’analyse spatiale de manière générale avant de diriger le laboratoire à partir de 2011). Pour
plus de détail, des jalons de mon parcours de chercheur, une liste des travaux encadrés, et une
liste de mes publications peuvent être trouvés en annexe.
Effectuer des recherches au sein de l’IGN est une position particulière. L’IGN est en effet un
institut dont la recherche n’est pas l’objectif premier, mais qu’une parmi ces missions dont la
production et la gestion de données géographiques et cartographiques ou d’inventaire. Les
sujets de recherche sont donc contraints par les besoins et domaines de compétence de
l’institut. Il me semble important de préciser que je vois cela comme un cadre de recherche
nécessairement restrictif, mais que loin de brider la production d’idées scientifiques, ce cadre
me semble un atout extraordinaire pour ancrer les recherches sur de véritables besoins,
constatés ou pressentis, et traiter des problèmes nécessairement complexes et riches puisque
s’appuyant sur des données réelles. Appui sur des besoins avérés, expérimentation sur des
données réelles et goût pour l’interdisciplinarité sont ainsi ce qui sous-tend mes recherches.

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A.MOTIVATION ET APPROCHE DES RECHERCHES SUR
L’INTEGRATION DE DONNEES GEOGRAPHIQUES
 Dans ce chapitre nous exposons les motivations qui
poussent nos recherches sur l’intégration de données
géographiques, besoin s’avérant de plus en plus important
devant la multiplicité des données disponibles.
 A travers une analyse bibliographique ciblée, nous mettons
en avant les principaux axes de recherche dans ce domaine,
avant d’exposer notre approche du problème.