VISUALISATION SPATIO-TEMPORELLE DES IMPACTS DES … · 2017-06-29 · Axe 1 : Collecte de données...

INGÉNIERIE & PROJETSjeudi 29 juin 2017

VISUALISATION SPATIO-TEMPORELLE DES IMPACTS DES INONDATIONS SUR LE SYSTÈME FERROVIAIRE

Cécile Saint-MarcDoctorante en Géomatique à SNCF Ingénierie & Projets

(2014-2017)

Direction de thèse :

Paule-Annick DAVOINE, Université Grenoble-Alpes,

Laboratoire d’Informatique de Grenoble

[email protected]

Marlène VILLANOVA-OLIVER, Université Grenoble-

Alpes, Laboratoire d’Informatique de Grenoble

[email protected]

Encadrement industriel :

Cicely PAMS CAPOCCIONI, SNCF Ingénierie & Projets

– LVE

[email protected]

Dorine CHENIER, SNCF Ingénierie & Projets – LVE

[email protected]

mailto:[email protected]




–

SOMMAIRE01.

CONTEXTE

02.

MÉTHODOLOGIE

03.

RÉSULTATS

04.

CONCLUSION ET PISTES


–

01.CONTEXTE+ Cadre du projet+ Hypothèses+ Besoins+ Problématique


–

CONTEXTE

L’histoire du système ferroviaire a été

marquée par des inondations extrêmes

+ Les inondations sont des

phénomènes cycliques : elles sont

susceptibles de revenir !

+ Mais la mémoire des événements

s’érode avec le temps...

Question

Comment capitaliser la connaissance

historique pour mieux se préparer au

retour des événements ?

+ Préparation, protection, prévention,

alerte…

LA PROBLÉMATIQUE « INONDATIONS »


Ligne de Sarralbe à Nancy, 1947

Ligne de Narbonne à Bize, 1999

–

HYPOTHÈSES

+ La visualisation cartographique constitue un format adapté pour

valoriser les informations sur les inondations historiques

+ Ce format est adapté aux besoins des experts


Carte dans un plan de prévention du risque

inondation (PPRI)

–

VISUALISATION CARTOGRAPHIQUE

Intégration dans un environnement informatique de visualisation

+ Avec le développement des outils informatiques, la carte devient interactive,

animée, multimédia et s’enrichit de multiples vues sur les données

LA CARTE AUGMENTÉE !


L’outil ViewExpose d’analyse de la vulnérabilité (Opach et al., 2016)

–

BESOIN DES EXPERTS

La capitalisation de l’historique = un outil de retour d’expérience (REX)

Retour d’expérience (Chapurlat et Aloui 2007) :

• « Méthode de maîtrise de risques appliquée suite à un événement

dommageable, qui permet de comprendre un enchainement de faits ayant

conduit à un événement redouté, afin d’en dégager des recommandations

d’amélioration et des bonnes pratiques en termes de conception et de

pilotage du système ou de la crise. »

29/06/2017SNCF RÉSEAU - INGÉNIERIE & PROJETS

7

–

BESOIN DES EXPERTS


Limites des REX actuels :

+ Valorisation insuffisante de la dimension spatiale des événements

issus de risques

+ REX « intra-métiers », ne tenant pas compte de la dimension

systémique du risque et des impacts en chaîne sur le système

ferroviaire


8

–

BESOIN DES EXPERTS


Limites des REX actuels :

+ Valorisation insuffisante de la dimension spatiale des événements

issus de risques

+ REX « intra-métiers », ne tenant pas compte de la dimension

systémique du risque et des impacts en chaîne sur le système

ferroviaire

Objectif :

+ Construire une carte du récit des événements s’étant produits lors

des inondations passées, qui montre les effets dominos


9

–

PROBLÉMATIQUE

+ Comment passer de données d’archives à une visualisation

cartographique restituant les processus des récits d’inondations...

+ ...tout en s’assurant que cette visualisation réponde aux besoins

d’utilisation ?


10

L’application How

music travels ?

–

02.METHODOLOGIE+ Démarche+ Principales contributions


–

DÉMARCHEDES DONNÉES HISTORIQUES À L’USAGE DE LA CARTE


12

L’application How

music travels ?

1. Extraction de connaissances

2. Modélisation de connaissances

3. Visualisation 4. Utilisation

Modèle de connaissances

–

DÉMARCHE

Une démarche centrée sur l’utilisateur

DES DONNÉES HISTORIQUES À L’USAGE DE LA CARTE


13

Modèle de données

Observation directe, Analyse des besoins,Entretiens sur les pratiques

Tests utilisateur

Réunion collaborative multi-métiers

Extraction,Modélisation Visualisation Utilisation


–

CONTRIBUTIONS DE LA THÈSEDES DONNÉES HISTORIQUES À L’USAGE DE LA CARTE


14

Formalisation des récits

d’inondations

Méthode cartographique et développement d’une

interface de géovisualisation

Expérimentation auprès des utilisateurs


2. MODELISATION

3. VISUALISATION

4. EVALUATION

Méthode de collecte

documentaire

1. COLLECTE

–

03.RESULTATS+ Collecte+ Modélisation+ Visualisation+ Evaluation


–INGÉNIERIE & PROJETS

jeudi 29 juin 201716

RESULTATS

COLLECTE DOCUMENTAIRE

03.

–

COLLECTE EN ARCHIVESSÉLECTION D’INONDATIONS HISTORIQUES MAJEURES


SOMME

2001

Débordement de nappe

phréatiqueVOSGES

Hiver 1947-48

Débordement de

cours d’eau avec

fonte nivale

MONTAUBAN

1930

Débordement de

cours d’eau

LANGUEDOC-

ROUSSILLON

de 1900 à nos jours

Crues rapides,

ruissellement intense

Collecte de données, restreinte à :

• 3 événements majeurs

• 1 zone d’étude sur le long terme

Problématiques :

• Temps limité

• Grand volume de documents et de fonds d’archives à explorer

–

COLLECTE EN ARCHIVESMÉTHODOLOGIE


Equipe pluridisciplinaire :

• 1 historien

• 1 archiviste

• 1 hydrologue/hydraulicienne

• 1 informaticienne/géomaticienne

Mise en place d’une méthode pour optimiser la collecte et la réutilisation des documents.

Archives exploitées :

SNCF et Archives Nationales du Monde du Travail

–

COLLECTE EN ARCHIVES

Edition d’une méthode de

collecte et d’organisation,

réutilisable

RÉSULTATS


–

COLLECTE EN ARCHIVES

Des documents remontant aux

premières lignes ferroviaires !

(vers 1850)

• Rapports

• Photos

• Plans de lignes

• Cartes

• Comptes des dommages et

travaux

• …

RÉSULTATS




RESULTATS

MODÉLISATION DES RÉCITS D’INONDATIONS ET DE LEURS IMPACTS

03.

–

FORMALISATION DES RÉCITS

Intérêts d’élaborer un modèle de connaissances

+ Comprendre le système d’étude en le modélisant

+ Structurer la connaissance en vue de la visualiser

Méthode

Organisation d’une demi-journée collaborative multi-métiers :

+ Réunion d’intelligence collective, pour lister :

• les objets ferroviaires sensibles aux inondations,

• leurs dépendances,

• leur degré de vulnérabilité et leurs enjeux face aux risques liés à l’eau.

UN MODÈLE DE CONNAISSANCES


22

–

FORMALISATION DES RÉCITSRÉSULTAT DE LA SESSION COLLABORATIVE MULTI-MÉTIERS


23

–

FORMALISATION DES RÉCITSRÉSULTAT DE LA SESSION COLLABORATIVE MULTI-MÉTIERS


24

–

L’ONTOLOGIE IDISFERIMPACTS DES INONDATIONS SUR LE SYSTÈME FERROVIAIRE


25

Phénomène naturel

Incident origine

Incident induit

Incident

Système ferroviaire

Infrastructure

Système humainMaintenance

Circulations

Perturbations

Réactions

est une sous classe depeut engendrer

peut engendrer

peut engendrer

impacte

peut engendrer

peut

engendrer

impacte

peut

engendrer

impacte

est une sous classe de


(Schéma simplifié)

–



26

Phénomène naturel

Incident origine

Incident induit

Incident


Infrastructure


Circulations

Perturbations

Réactions


peut engendrer

peut engendrer

impacte

peut engendrer

peut

engendrer

impacte

peut

engendrer

impacte



Phénomène naturel

Incident

Réactions

Perturbations

Incident origine

Incident induit

–



27

Phénomène naturel

Incident origine

Incident induit

Incident


Infrastructure


Circulations

Perturbations

Réactions


peut engendrer

peut engendrer

impacte

peut engendrer

peut

engendrer

impacte

peut

engendrer

impacte



Phénomène naturel

Incident

Réactions

Perturbations

Incident origine

Incident induit



RESULTATS

VISUALISATION CARTOGRAPHIQUE

03.

–

3 VERROUS CARTOGRAPHIQUES

Cartographier un récit n’est pas simple, car :

+ Comment représenter le temps et les processus dans une carte ?

+ Comment représenter les effets dominos ?

+ Nombreux faits historiques survenus au même endroit au cours du temps

superpositions visuelles

Nécessité de développer une méthode cartographique


29

–

MÉTHODE CARTOGRAPHIQUE


30

–

MÉTHODE CARTOGRAPHIQUEREPRÉSENTATION DE LA DATE


31

Une teintepar période phénomé-nologique(Davoine et al. 2014)

Variation de saturationpour distin-guer les dates et l’ordre

–

MÉTHODE CARTOGRAPHIQUEREPRÉSENTATION DU TYPE D’ÉVÉNEMENT


32

–

MÉTHODE CARTOGRAPHIQUESUPERPOSITIONS D’ÉVÉNEMENTS


33

Pour une même localisation :

Symboles ordonnés chronologiquement

de haut en bas

Les « piles chronologiques d’événements »

–

MÉTHODE CARTOGRAPHIQUEREPRÉSENTATION DES EFFETS DOMINOS


34

–

MÉTHODE CARTOGRAPHIQUEANIMATION CARTOGRAPHIQUE


35

–

ENVIRONNEMENT DE VISUALISATION


36

–

LIGNE DE TEMPS


37

- Date- Durée- Fréquence- Espacement

temporel

- Date- Ordre- Taux de

changement

• Synthétique

• Détaillée, régulière

• Proportionnelle aux événements

- Date- Fréquence- Taux de

changement

–

LIEN ENTRE CARTE ET LIGNE DE TEMPS


38



RESULTATS

EVALUATION

03.

–

EXPÉRIMENTATION UTILISATEURS

• 22 experts du ferroviaire confronté aux inondations dans leur travail

• 2 modalités de cartes testées : animée VS uniquement interactive

• Déroulement :

– Réponse à des questions en utilisant la carte

– Questionnaire d’évaluation

PROTOCOLE EXPÉRIMENTAL


40

–

EXPÉRIMENTATION UTILISATEURS

• 88% des utilisateurs trouvent que l’application est facile à utiliser

• Les utilisateurs parviennent facilement à utiliser l’interface pour :

– Localiser une information d’intérêt

– Résumer le récit d’un événement d’inondation

• L’application est plus complexe pour lire les effets dominos (temps de

réponse plus long, plus d’erreur)

• D’autres usages possibles proposés pour ce type d’interface spatio-

temporelle :

– Faire des REX sur d’autres risques

– Gérer les plannings travaux

RÉSULTATS


41

–

03.CONCLUSION+ Conclusion+ Pistes


–

CONCLUSION

Axe 1 : Collecte de données

- Production d’une méthode de collecte des documents d’archives

Axe 2 : Modélisation

- Production d’un modèle de connaissances, liant système ferroviaire,

processus de risques et effets dominos

- Axe 3 : Visualisation

- Méthode cartographique pour représenter les récits d’inondations

- Prototype d’interface de géovisualisation pour valoriser ces données

Axe 4 : Evaluation

- Production d’un protocole expérimental réutilisable dans le domaine de la

géovisualisation

- La visualisation répond eu besoin industriel : elle est utile et utilisable.

C’est donc une évolution intéressante du REX

DES CONTRIBUTIONS SCIENTIFIQUES ET TECHNIQUES SUR 4 THÈMES


43

–

PISTES

Au niveau scientifique

• Améliorer les méthodes de visualisation des effets dominos

• Poursuivre les recherches sur l’utilisabilité des outils cartographiques

Au niveau technique

• Développement de la géomatique dans les métiers

• Vers l’industrialisation de l’outil de visualisation cartographique développé

ET APRÈS ?


44

MERCI POUR VOTRE ATTENTION !

Cécile Saint-Marc – [email protected]

Contact industriel :

Cicely Pams Capoccioni

[email protected]

Contact scientifique :

Paule-Annick Davoine

[email protected]

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