OFf-SETT : An Ontology-Driven Framework for Semantic Environmental Trajectories of Territories

OFf-SETT : un framework ontologique pour les trajectoires sémantiques environnementales des territoires L’impact négatif des activités humaines sur notre planète a renforcé l’intérêt, tant des experts que des non-experts, pour le suivi et la compréhension des changements environnementaux à l’échelle locale. L’imagerie satellitaire constitue une ressource précieuse pour l’observation de la Terre, grâce à sa résolution spectrale et spatio-temporelle. Ces caractéristiques permettent la construction de séries temporelles d’observation de la Terre (STOT) à partir d’indicateurs dérivés de données satellitaires, couvrant plusieurs thématiques, telles que la végétation ou la température, et soutenant le suivi environnemental à long terme. Pour gérer efficacement ces grands volumes de données, les cubes de données d’observation de la Terre (CDOT) offrent une organisation structurée selon les dimensions spatial, termporal et thématique.Bien qu’accessibles librement, les données d’observation de la Terre (DOT) restent complexes, issues de capteurs physiques, et dépourvues de contexte sémantique, ce qui rend leur interprétation difficile pour les non-experts. Si les CDOT facilitent l’accès structuré et l’analyse des données, les séquences temporelles qu’ils contiennent nécessitent encore une synthèse pour comprendre ce qu’il se passe réellement dans le temps. Le principal défi consiste à caractériser sémantiquement les indicateurs issus des satellites à des échelles spatiales pertinentes pour une grande diversité d’acteurs, notamment pour les citoyens, les urbanistes et les chercheurs, et à produire des synthèses claires et interprétables des événements et tendances environnementales au sein des unités territoriales (UT).Pour relever ces défis, nous combinons les technologies du Web sémantique avec des modèles de trajectoires sémantiques afin d’identifier, de synthétiser et d’enrichir les motifs significatifs dans des STOT. En nous appuyant sur cette approche, nous introduisons l’ontologie Onto-SETT dédiée à la modélisation de trajectoires environnementales sémantisées des territoires. Onto-SETTE est une ontologie multi-couches qui modélise l’évolution des unités territoriales (UT), comme les communes, sur le plan environnemental. Onto-SETT transforme les STOT en des séquences d’états et de transitions, annotées sémantiquement pour en améliorer l’interprétabilité et soutenir une analyse temporelle des changements.Afin de rendre Onto-SETT opérationnelle, nous avons conçu et développé OFf-SETT, un cadriciel ou framework qui transforme les STOT originelles en des trajectoires environnementales sémantiséees liées à travers quatre modules : (1) prétraitement et agrégation des DOT au niveau des UT ; (2) modélisation sous forme de CDOT sémantiques pour une meilleure gestion ; (3) détection et annotation des tendances dans les STOT ; et (4) génération et exploration de trajectoires environnementales sémantisées sous forme de graphes de connaissances.Nous avons exploité ce framework dans une étude de cas réelle portant sur des communes en Suisse et en France. Les trajectoires sémantiques obtenues synthétisent et enrichissent l’évolution environnementale de ces territoires. OFf-SETT permet également des analyses avancées, comme l’identification de communes présentant des tendances d’évolution semblables, traduisant une résilience aux changements climatiques à l’oeuvre à plus large échelle. Nous montrons également adaptabilité du framework OFf-SETT à d’autres types d’indicateurs en l’appliquant à des données démographiques, permettant ainsi l’explorations des corrélations entre dynamiques démographiques et trajectoires environnementales issues des données EO. Notre proposition offre ainsi une approche reproductible, extensible et interprétable pour la représentation et l’analyse de l’évolution des territoires.