Séminaire clôture du projet ANR MapStyle (20/09/2016) Charlotte Hoarau & Antoine Masse L'hétérogénéité des données géographiques actuelles (images, carte, référentiels) nous invitent à proposer des méthodes de co-visualisation afin d'adapter les géo-visualisations aux besoins et objectifs des utilisateurs. Pour cela, une attention particulière a été portée au contrôle du degré de réalisme et d'abstraction des géo-visualisations, (1) par l'utilisation de données géographiques plus précises et (2) par le choix de méthodes de rendu, afin d'influer sur la perception du réalisme par l'utilisateur final. L'ensemble de ces recherches ont permis la construction d’un continuum de géo-visualisation animé entre les différents types de rendu possibles.

1. Charlotte Hoarau, Antoine Masse – IGN
Géovisualisation
de données géographiques hétérogènes
entre abstraction et photoréalisme

2. Challenges
Transmettre les informations à travers la géovisualisation …
… En manipulant les objets géographiques
… En utilisant le temps et l’espace
… En personnalisant le rendu : outils paramétrables
Constats et challenges
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 2
Constats
- Hétérogénéité et complémentarité des données géographiques
- Besoin de co-visualiser ces données
- Besoin d’interactivité avec les données
- Personnalisation du style

3. Existant en géovisualisation
Entre interaction, animation, stylisation et précision
SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 329/09/2016

4. Géovisualisation : quel est l’existant ?
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 4
Interactif, qualité des
données
Pas animé, pas continu,
stylisation fixe
https://coast.noaa.gov/llv/#/lake/michigan

5. Géovisualisation : quel est l’existant ?
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 5
Interactif, qualité données pas animé, stylisation fixe
http://ss2.climatecentral.org/

6. Géovisualisation : quel est l’existant ?
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 6
Animé Stylisation fixe
https://www.windyty.com

7. Géovisualisation : quel est l’existant ?
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Animé, fluide
Stylisation fixe, pas
interactif (vidéo)
http://co2.digitalcartography.org/

8. Géovisualisation : quel est l’existant ?
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Animé, interactif, multiple
stylisation
Pas continu, pas fluide
http://data.shom.fr/#donnees/oceanographie/animation

9. Géovisualisation :
quel est l’existant et de quoi avons-nous besoin ?
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 9
Stylisation Interactivité
Animation Précision (donnée & rendu)
Standard OGC SLD/SE
Outils photoréaliste /
non-photoréaliste
4D (3D + t)
Information temps-réel
Différent niveau d’interaction
avec l’utilisateur Expert ou Novice
Grande quantité de données hétérogènes
Rendu de qualité

10. Notre proposition
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 10
Architecture
• Moteur de Rendu OpenGL
• Logiciel Open Source (GeOxygene)
Implémentation
• Stylisation Extensions des standards SLD/SE de l’OGC proposées par Mapstyle
• Interactivité Possibilité pour l’utilisateur de modifier directement style/données/animation
• Animation Basée sur l’observation ou la prévision d’un phénomène réel (ex marée)
• Qualité Utilisation de données de grande précision

11. Notre proposition d’implémentation
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 11
Données géographiques
(éléments cartographiques, ortho-images, mnt, etc.)
Données externes
(marée, etc.)
Traitements des données (combinaison, etc.)
Moteur de rendu
Style
Catégorie
(abstraction, photo-réalisme)
Paramètres graphiques
(couleurs, etc.)
Sources d’inspiration
Rendu final
Utilisateur
perception
Sélection des données à visualiser

12. Géovisualisation du littoral
Augmenter le réalisme perçu : abstraction et photo-réalisme
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 12

13. Géovisualisation du littoral
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 13
Le littoral
= Zone comprise entre la laisse des plus basses mers (PBMA) et le trait de cote (PHMA)
MNT (Litto3D)
(IGN/SHOM)
Hauteur d’eau
(REFMAR, SHOM)
[Masse et Christophe, 2016]

14. Applications
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 14
Données
Inspirations Cartes Ortho-images
Données élévation Données cartographique
Ortho-images Données marée

15. Inspiration : ScanLittoral (1:25,000)
Marée basse
28/05/2009
14:00
Marée haute
28/05/2009
19:00
1er exemple
Perception de la profondeur par intervalles
Lieu : Lanildut, Finistère, France
Données : MNT: Litto3D OpenData, Base Cartographique IGN
Données marée : REFMAR OpenData
[Masse et Christophe, 2016]
0
5
10
20
Profondeur (m)
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 15

16. 16
1er exemple
Temps x4000
29/09/2016
0
5
10
20
Profondeur (m)
https://youtu.be/x2tFyOmTyOE
SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE

17. 17
2ème exemple
Temps x4000
https://youtu.be/vmKfoGPTS8E
29/09/2016
0
5
10
20
Profondeur (m)
SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE

18. 18
Inspiration : Ortho-image, photoréalisme
Marée basse
28/05/2009
14:00
Marée haute
28/05/2009
19:00
3ème exemple
Perception continue de la profondeur
29/09/2016
Lieu : Lanildut, Finistère, France
Données : MNT: Litto3D OpenData, OpenData, Image : BdOrtho IGN
Données marée : REFMAR
[Masse et Christophe, 2016]
0
5
10
20
Profondeur (m)
SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE

19. 19
Temps x4000
3ème exemple https://youtu.be/Fh--szuxlzw
29/09/2016
0
5
10
20
Profondeur (m)
SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE

20. 20
Time x4000
4ème exemple https://youtu.be/lUZ5V9nqvVE
29/09/2016
0
5
10
20
Profondeur (m)
SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE

21. Continuum cartographique
Interpolation de style pour naviguer entre réalisme et abstraction
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 21

22. Naviguer visuellement
entre deux styles cartographiques
Carte topographique Ortho-image
Proposition d’une méthode de conception d’un Continuum cartographique
• Identification des propriétés visuelles des deux styles cartographiques à relier
• Construction de styles intermédiaires entre les deux : les styles pivots
• Transition graphique entre deux styles cartographiques
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23. Créer des visualisations mixtes/hybrides efficaces
• Eviter les transitions par transparence
• Comprendre la perception utilisateur des styles
• Créer des transitions fluides/douces pour aider à la réalisation de tâches
cartographiques cognitives
Approche
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 23

24. Créer un chemin graphique
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 24
Ortho Carte

25. Propriétés visuelles abstraites
• Source d’inspiration = Cartes topographiques
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 25
Couleurs
conventionnelles
Couleurs
abstraites
Cartes
topographiques

26. Propriétés visuelles photoréalistes
• Source d’inspiration = Orthophotographie
Orthophotographie
Textures
photoréalistes
Couleurs
photoréalistes
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 26

27. Injection de photoréalisme :
Couleurs ou Textures
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 27

28. Injection de photoréalisme :
Couleurs et Textures
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 28
+

29. Photoréalisme de la mer
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 29
Ortho-image
Extraction palette
Stylisation
Rendu

30. Symbolisation pivot
• A partir des propriétés des symbolisations des extrémités
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 30

31. Créer un chemin graphique
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 31
Ortho Carte

32. Créer un chemin graphique
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 32
Ortho Carte

33. Interpolation des paramètres de style
• Interpolation de la couleur
• Interpolation de la transparence
• Interpolation de la dégradé de couleurs
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 33

34. Interpolation de la couleur
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 34
Application au thème hydrographique
Couleur
topo
Couleur
photoréaliste
[Hoarau 2015]

35. Interpolation de la texture
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 35
Application au thème des bâtiments
Aplat
opaque
Aplat
transparent
[Hoarau 2015]

36. Créer un chemin graphique
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 36
Ortho Carte

37. Créer un chemin graphique
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 37
Color Interpolation Texture Interpolation
Ortho Carte

38. Continuum Cartographique :
Entre carte topo et orthophoto
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 38
Données : BD Ortho IGN, Base Cartographique IGN
[Hoarau 2015]

39. Continuum Cartographique :
Entre carte topo et orthophoto
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 39
Données : BD Ortho IGN, Base Cartographique IGN
[Hoarau 2015]

40. Continuum Cartographique :
Entre carte topo et orthophoto
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 40
Données : BD Ortho IGN, Base Cartographique IGN
[Hoarau 2015]

41. Continuum Cartographique :
Entre carte topo et orthophoto
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 41
Données : BD Ortho IGN, Base Cartographique IGN
[Hoarau 2015]

42. Continuum Cartographique :
Entre carte topo et orthophoto
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 42
Données : BD Ortho IGN, Base Cartographique IGN
[Hoarau 2015]

43. Continuum Cartographique :
Entre carte topo et orthophoto
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 43
Données : BD Ortho IGN, Base Cartographique IGN
[Hoarau 2015]

44. Continuum Cartographique :
Entre carte topo et orthophoto
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 44
[Hoarau 2015]

45. Proposition d'un Continuum
de Géovisualisation littorale animée
Combiner animation et interactivité
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 45

46. Conception d’un continuum
de geovisualisation littorale animée
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 46
Combinaison des deux méthodes de conception pour former un continuum entre
deux géovisualisations animé du littoral
• Interaction : personnalisation de la stylisation grâce au contrôle sur le
réalisme de la visualisation
• Animation : perception réaliste du phénomène de marée

47. Continuum interactif de geovisualisation littorale animée
SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 4729/09/2016
https://youtu.be/IgGAtckXC8w

48. Conclusion
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 48
Stylisation Interactivité
Animation
Précision
La géovisualisation de données géographiques hétérogènes nécessite …
Des données précises et de qualité
Des méthodes de rendus spécifiques
De contrôler les paramètres visuels pour
contrôler le style, notamment le
photoréalisme
Des transitions graphiques fluides
Des méthodes d’animation pour renforcer la
perception des phénomènes géographiques
Des outils interactifs pour personnaliser le
style des visualisations

49. 49
Application Web qui utilise les derniers standards :
• Visualisation massive de données 3D sans plugin
• Interactions, grande quantité de données
• Partage de résultats scientifiques
Basé sur la boite à outils three.js
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE
Perspectives
Vers la 3D avec Itowns

50. 50
https://youtu.be/TImlkLAyGxg
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE

51. Perspectives
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 51
Vers encore plus de réalisme
Image Spot 7 originale
Classification
non supervisée
Extraction de palettes de couleurs
par classe
Stylisation
Résultat :
MNT stylisé photoréaliste

52. Perspectives
29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 52
Vers plus d’expressivité

53. Merci de votre attention
5329/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE
mapstyle.ign.fr
Charlotte Hoarau
Antoine Masse
http://ignf.github.io/geoxygene/
http://www.itowns-project.org/
Gentils logiciels Gentil projet Gentils auteurs
Masse, A., et S. Christophe. 2015. « Homogeneous Geovisualization of Coastal Areas from Heterogeneous Spatio-Temporal Data. » ISPRS - International Archives of the
Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences XL-3/W3 (août): 509-16. doi:10.5194/isprsarchives-XL-3-W3-509-2015.
Masse, A., et S. Christophe. 2015. « Visualisation homogène du littoral à partir de données géographiques hétérogènes spatio-temporelles. » In Actes de la 11ème conférence
internationale annuelle Spatial Analysis and GEOmatics, SAGEO 2015, Hammamet, Tunisia, November 23th, 2015, 1535:150-63. CEUR Workshop Proceedings. http://ceur-
ws.org/Vol-1535/paper-11.pdf.
Masse, A., et S. Christophe. 2016. « Améliorer la perception du réalisme dans la géovisualisation du littoral - utilisation de données spatio-temporelles hétérogènes ». Revue
Internationale de Géomatique (RIG). Sous presse
Hoarau, C. (2015) Représentations cartographiques intermédiaires - Comment co-visualiser une carte et une orthophotographie pour naviguer entre abstraction et réalisme ?,
Université Paris Est, Juillet 2015
Hoarau, C. and Christophe, S. (2015) Color and Texture Interpolation Between Orthoimagery and Vector Data, ISPRS Ann. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., II-3/W5,
507-514, doi:10.5194/isprsannals-II-3-W5-507-2015, 2015.