GéoVisualisation à l'IGN, Geek Lunch MTES, 8/3/18

GéoVisualisation
Comment visualiser un territoire ou un phénomène spatialisé
en interagissant avec des données géographiques ?
Geek Lunch MTES | 8 Mars 2018
Charlotte Hoarau
charlotte.hoarau@ign.fr | @CartHoarau
Équipe Géovisualisation - LaSTIG - IGN
http://recherche.ign.fr/labos/cogit/arGEOVIS.php

Geek Lunch MTES | GéoVisualisation
Charlotte Hoarau - 8.3.18
R&D en Géovisualisation à l’IGN
1 Équipe de recherche :
● Mathieu Brédif, Sidonie Christophe, Alexandre Devaux, Charlotte Hoarau,
Guillaume Touya + stagiaires, doctorants, post-doctorants, …
● Projets de recherche collaboratifs : MapStyle, MapMuxing, URCLIM, ...
1 Équipe de développement dédiée à la plateforme iTowns
Incubation de projets de GéoVisualisation à IGNfab

Enjeux - Diversité des données géographiques
=> Comment les représenter, les visualiser ou les co-visualiser ?

Enjeux - Diversité des représentations cartographiques
=> Comment co-visualiser ou naviguer dans l’espace des possibles cartographiques ?
Facebook Friendships [Buttler, 2010]
https://www.facebook.com/note.php?note_id=469716398919&id=9445547199
Google Maps Traffic
Stamen Design maps.stamen.com
IAU Paris, Crue de la Seine [X.Opigez] Carte Littorale geoportail.gouv.fr
Plan de métro circulaire [M.Robert]

Enjeux - Diversité des applications interactives
=> Comment manipuler les données, interagir avec leur représentation ou
personnaliser la visualisation ?
Windy
https://www.windy.com/
Géoportail, IGN
https://www.geoportail.gouv.fr

Enjeux - Diversité des utilisateurs & des usages
Utilisateurs
● Grands public
● Experts / Spécialistes métier
● Décideurs / Porteurs d’enjeux
● Scientifiques
Usages
● Présenter / Communiquer de l’information
● Synthétiser une problème, des connaissances
● Analyser un phénomène, des données
● Explorer un territoire, un jeu de données
[MacEachren et Al. 2004]
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3181162/

Géovisualisation(s)
La GéoVisualisation = un champ interdisciplinaire
● Techniques de visualisation d’un territoire ou d’un phénomène spatialisé
● Problématiques d’intégration visuelle de données géographiques hétérogènes, de représentation
graphique, de rendu et d’interaction avec l’utilisateur
● Utilisabilité des techniques pour des usages potentiels variés
Une GéoVisualisation = Un outil, une application informatique
● Outil dynamique et interactif
● Affichage de données géographiques, de modèles de données, de cartes, d’images et de données externes
géolocalisables
● Outil pour raisonner spatialement et/ou temporellement sur ces représentations et inférer des
connaissances sur le territoire ou le phénomène représenté
● Capacité d’interagir avec un ou plusieurs dimensions du phénomène
[S.Christophe, 2017]

Géovisualisation - Contexte évolutif
Évolutions des sources de données :
● Ouverture des données et des logiciels : OpenData, OpenSource
● Augmentation des volumes de données : Big Data
● Saisie collaborative/participative : Crowd Sourcing, VGI, …
Évolutions technologiques :
● Performances de rendu : Carte graphique, Rendu temps réel, Rendu basé image…
● Miniaturisation des dispositifs de visualisation : Smartphones, Réalité
augmentée/virtuelle/mixte, Information Ubiquitaire, ...
=> Comment visualiser un territoire ou un phénomène spatialisé
en interagissant avec des données géographiques ?

Géovisualisation - Enjeux méthodologiques
Qualité d’une application de géovisualisation :
● Lisibilité & Perception
● Compréhension & Cognition
● Utilisabilité & Interaction
[Hoarau 2015]

Diversité des Géovisualisation(s)
Autres exemples : http://geoawesomeness.com/top-19-online-geovisualization-tools-apis-librairies-beautiful-maps/
Geoportail de l’urbanisme https://www.geoportail-urbanisme.gouv.fr/map
Mobiliscope http://mobiliscope.parisgeo.cnrs.fr/

Géovisualisation
WebMapping
Cartographie interactive
Visualisation 3D
GeoVisual Analytics
Analyse GéoVisuelle
DataVisualisation
Récit Cartographique
StoryMaps
RA /RV
Réalités Mixte, Virtuelle,
Augmentée, Diminuée
Représentation
graphique
Interaction
Symbolisation / Style
Personnalisation
Stylisation / Rendu
Informatique graphique
Mashup
Application composite

Géovisualisation VS DataVisualisation
● Visualisation de données géographiques
● Navigation spatiale
● Représentation cartographiques
○ Cartes, anamorphoses, globes, planisphères...
● Visualisation de données non spatialisées
● Représentation sous la forme de graphiques
interactifs, d’infographies
○ histogrammes, barres, nuages de points,
anneaux, radars, frises temporelles ...
D3.JS https://d3js.org/
MappeMonde, GéoVisualisation FIG 2015
http://mappemonde.mgm.fr/rubriques/118/118-geovisualisation/

DataVisualisation - Exemples
Développement global https://www.gapminder.org/tools/

GeoVisualisation VS WebMapping
Visualisation 2D / 2D + T / 3D pour l’exploration et
le raisonnement spatio-temporel
● Co-Visualisation de données hétérogènes
● Personnalisation du contenu
● Interaction avec une ou plusieurs dimensions
du phénomène
Cartographie en ligne & dynamique
● Accès à une base de données sur le serveur
● Accès à des flux de données (= Mashup)
● Personnalisation du fond de carte
● Superposition de plusieurs couches
Cartographie interactive
● Navigation (espace + échelle = Slippy Map)
● Fonctionnalités SIG (requête, calcul
d’itinéraire, géocodage, …)
WebMapping
GeoVisualisation

Géovisualisation VS GeoVisual Analytics
● Support de visualisation = représentation
cartographique
● Spatialisation des données
● Visualisation modulaire, sous la forme de
tableau de bord
● Juxtaposition de représentations
cartographiques et de datavisualisations
Educational Geovisual Analytics and InfoViz
http://mitweb.itn.liu.se/GAV/dashboard/
Projet NAR Vel’Innov

Géovisualisation(s) : Pour quoi faire ?
Objectifs :
1. Donner à voir des données, en temps réel, sur des dispositifs variés... pour un
public donné
2. Faire comprendre un territoire, un phénomène… pour prendre des décisions
3. Interagir avec les données, les représentations, entre les acteurs… pour explorer,
analyser, extraire de l’information, collaborer

Données brutes Données externes /
thématiques
Données hétérogènes
imparfaites
Pré-traitements
Données dérivées Données simulées
Web
sémantique
piétons,
véhicules
données
enquêtesRègles
d’urbanisme
Mesure
de flux
simulation
trafic
morphogénèse
urbaine
simulation
montée des
eaux
extension
espèce
végétale
évolution
OCS
Moteur
de rendu
Utilisateurs
& Usages
GéoVisualisation
IHM
Vecteur
Ortho
MNS
Nuages de
points
Modèles
3D
Images LiDAR
Température
GPS
Infrastructure de géo-visualisation 2D/3D
Questions de recherche
● Visualisation de chaque type de donnée
● Co-Visualisation données hétérogènes
● Adaptation des visualisations aux
interactions de l’utilisateur/usage
● Perception, cognition & usages des
visualisations 2D/3D
Licence : Cecill C / LGPL
Licence : Cecill B

Visualisation / Représentation
Conception & Stylisation
Formalisation du style topographique 2D, 2D+T, 3D, …
Exploration de l’espace des possibles cartographiques

Choix des couleurs, harmonies, textures
● Conception de légende : contraintes sémiologiques
● Sources d’inspirations : Extraction & réassignation

Méthodes de rendu expressif
Stylisation de linéaire & texturation de surfaciques

Extension des normes SLD/SE de l’OGC

Conception & Stylisation
Exploration de palettes de couleurs
● Optimisation des contrastes
● Adaptation au support
● Aide à la conception
https://www.youtube.com/watch?v=HUS63YlM_Xo
[Mellado et Al. 2017]

Contrôle du style, paramétrisation, personnalisation
Rendu non photo-réaliste (artistique, expressif, …)
Démo : Conception d’une représentation expressive, style “Estampe japonaise”
https://youtu.be/JBcw67oKU3U

Automatisation du rendu du rocher
Automatisation du dessin du rocher

Rendu historique, style Cassini

Naviguer entre des représentations cartographiques différentes
Animation et réalisme
Continuums & Hybridation

Continuums cartographiques
[Hoarau 2015]
Carte Orthophoto

Continuum cartographique
Démo : Conception de continuum cartographique
https://youtu.be/OzlMcKwFRRs

Continuum cartographique
Continuum cartographique : co-visualisation / hybridation
[Hoarau 2015]

Continuum topographique IGN-OSM
[Ory et Al. 2017]

Continuum d’échelles
[Touya, Dumont 2017]

Animation & Hybridation de style
Inspiration : Scan Littoral, IGN / SHOM Profondeur
Marée Basse
28/5/09 14h
Marée Haute
28/5/09 19h
Lieu : Lanildut, Finistère, France
Données : MNT: Litto3D OpenData, Base Cartographique IGN
Données marée : REFMAR OpenData
[Masse, Christophe 2016]

Animation de la marée
Démo : Animation de la marée “Style Abstrait” & “Style Photo-Réaliste”
https://youtu.be/TImlkLAyGxg
[Masse, Christophe 2016]

Animation & Hybridation de style
Démo : Continuum interactif de géovisualisation littorale animée https://youtu.be/IgGAtckXC8w

Visualisation 3D Web
Navigation & mesure dans un gros volume de données
Rendu temps réel

Visualisation 3D - Evolution technologique
WebGL
● Spécification d’interface de
programmation 3D dynamique pour
les pages et applications HTML
● Permet d’utiliser le standard OpenGL
ES au sein d’une page web
● Compatible tous navigateurs, Mobile &
Desktop

iTowns Research
Application de visualisation web
● Visualisation de données géographiques 3D variées
● Interactions et mesures précises en 3D

iTowns Research
Démo : Plateforme de visualisation de recherche
https://youtu.be/9mB1tK9oqQ8

iTowns Research
Démo : Navigation immersive réaliste

iTowns Research
Démo : Réanimation d’orthophotos

Style & Rendu expressif 3D
Projet PLU ++ : Production de rendu 3D variés
Données
Géographiques 3D
Formes bâties Méthodes de rendu
Fichiers de Style
Visualisation 3D Contrôle du Style
http://ignf.github.io/PLU2PLUS/

Démo : Stylisation 3D pour la planification urbaine | Projet PLU++
https://youtu.be/JBcw67oKU3U
Style & Rendu expressif 3D

iTowns V2
Démo : Librairie de visualisation Web OpenSource
https://vimeo.com/225236123

iTowns V2
A vous de visualiser & manipuler !
iTowns http://www.itowns-project.org/

Multiplexage spatial & temporel
Réalité augmentée / virtuelle / mixte
Interaction(s)

Interaction - Panorama des outils de co-visualisation
Remonter le temps
https://remonterletemps.ign.fr/comparer

Interaction - Collaboration multi-utilisateurs
GéoVisualisation sur Mur d’écrans tactile
Projet ANR MapMuxing, IGN-INRIA-GRED http://mapmuxing.ign.fr/

Réalité mixte / augmentée / virtuelle
[Milgram et Al.]

Réalité mixte / augmentée / virtuelle
Cartographie augmentée & Territoire augmenté

RA & GéoVisualisation
Expérimentations en cours avec différents supports de RA
● Visualisation de modèles 3D texturés issus de photogrammétrie ou
lasergrammétrie
● Interaction : déplacement, changement d’échelle
● Morphing réel / virtuel
LaStig, Équipe GéoVisualisation

RA & GéoVisualisation
Démo : Modèle 3D, Visu Indoor, Simulation de saisie en temps réel, Morphing réel / virtuel
https://youtu.be/9mB1tK9oqQ8 (à la fin de la vidéo)

GéoVisualisation en action
Réponse aux enjeux de politiques publiques
● Aménagement Urbain : urbanisme, gestion de réseau
● Gestion de crise
● Changement Climatique

PLU++ | Stylisation 3D pour la planification urbaine
A vous de paramétrer votre stylisation 3D ! http://ignf.github.io/PLU2PLUS/

Aménagement urbain
Manipulation de modèle 3D
● Aide à la concertation et à la décision autour d’un ou de plusieurs projets
Démo : Simulation d'implantation d’objet 3D, de mobilier urbain

Égouts de Paris | visualisation, navigation, mesures
Démo : visualisation, navigation, mesures précises

Gestion de crise
Visualisation de phénomène spatio-temporel
● Aide à la décision
Démo : Simulation d’inondation (Crue de la Seine), et de tsunami (Chili)

Changement climatique
Projet européen URCLIM
● Visualisation de phénomène climatique (continu & temporelle)
● Hybridation de données brutes, simulées, … et incertaines
Démo : Visualisation des vents https://vimeo.com/216138366

Références
Information en ligne
● Équipe Géovisualisation - LaSTIG http://recherche.ign.fr/labos/cogit/arGEOVIS.php
● Projet iTowns http://www.itowns-project.org/
● Plateforme GeOxygene http://ignf.github.io/geoxygene/
● Projet MapStyle mapstyle.ign.fr
● Projet MapMuxing mapmuxing.ign.fr
● Projet PLU++ http://ignf.github.io/PLU2PLUS/
● Librairie SimPLU3D https://github.com/SimPLU3D/simplu3D
Vidéos récapitulatives en ligne (les autres sont dans la présentation directement)
● Démo Géovisualisation, MapStyle, PLU++ https://youtu.be/JBcw67oKU3U
● Démo Géovisualisation 3D, de l’espace à la rue : https://youtu.be/9mB1tK9oqQ8

Merci de votre attention !
Geek Lunch MTES, 8 Mars 2018
Charlotte Hoarau | charlotte.hoarau@ign.fr | @CartHoarau
Équipe Géovisualisation - LaSTIG http://recherche.ign.fr/labos/cogit/arGEOVIS.php

GéoVisualisation à l'IGN, Geek Lunch MTES, 8/3/18

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