Approche ontologique pour la modélisation et le raisonnement sur les trajectoires : prise en compte des aspects thématiques, temporels et spatiaux

L’évolution des systèmes de capture des données concernant les objets mobiles a donné naissance à de nouvelles générations d’applications dans différents domaines. Les données capturées, communément appelées « trajectoires », sont au cœur des applications qui analysent et supervisent le trafic routier, maritime et aérien ou également celles qui optimisent le transport public. Elles sont aussi exploitées dans les domaines du jeu vidéo, du cinéma, du sport et dans le domaine de la biologie animale pour l’étude des comportements, par les systèmes de capture des mouvements. Aujourd’hui, les données produites par ces capteurs sont des données brutes à caractère spatio-temporel qui cachent des informations sémantiquement riches et enrichissantes pour un expert. L’objectif de cette thèse est d’associer automatiquement aux données spatio-temporelles des descriptions ou des concepts liés au comportement des objets mobiles, interprétables par les humains, mais surtout par les machines. Partant de ce constat, nous proposons un processus partant de l’expérience des objets mobiles de monde réel, notamment le bateau et l’avion, vers un modèle ontologique générique pour la trajectoire. Nous présentons quelques requêtes qui intéressent les experts du domaine et qui montrent l’impossibilité d’exploiter les trajectoires dans leurs états bruts. En effet, l’analyse de ces requêtes fait ressortir trois types de composantes sémantiques : thématique, spatiale et temporelle. Ces composantes doivent être rattachées aux données des trajectoires ce qui conduit à introduire un processus d’annotation qui transforme les trajectoires brutes en trajectoires sémantiques. Pour exploiter les trajectoires sémantiques, on construit une ontologie de haut niveau pour le domaine de la trajectoire qui modélise les données brutes et leurs annotations. Vu le besoin d’un raisonnement complet avec des concepts et des opérateurs spatiaux et temporaux, nous proposons la solution de réutilisation des ontologies de temps et d’espace. Dans cette thèse, nous présentons aussi notre travail issu d’une collaboration avec une équipe de recherche qui s’intéresse à l’analyse et à la compréhension des comportements des mammifères marins dans leur milieu naturel. Nous détaillons le processus utilisé dans les deux premiers domaines, qui part des données brutes représentant les déplacements des phoques jusqu’au modèle ontologique de trajectoire des phoques. Nous accordons une attention particulière à l’apport de l’ontologie de haut niveau définissant un cadre contextuel pour l’ontologie du domaine d’application. Enfin, cette thèse présente la difficulté de mise en œuvre sur des données de taille réelle (des centaines de milliers d’individus) lors du raisonnement à travers les mécanismes d’inférence utilisant des règles métiers.