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Géovisualisation de données géographiques hétérogènes entre abstraction et photoréalisme

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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.

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Géovisualisation de données géographiques hétérogènes entre abstraction et photoréalisme

  1. 1. Charlotte Hoarau, Antoine Masse – IGN Géovisualisation de données géographiques hétérogènes entre abstraction et photoréalisme
  2. 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. 3. Existant en géovisualisation Entre interaction, animation, stylisation et précision SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 329/09/2016
  4. 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. 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. 6. Géovisualisation : quel est l’existant ? 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 6 Animé Stylisation fixe https://www.windyty.com
  7. 7. Géovisualisation : quel est l’existant ? 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 7 Animé, fluide Stylisation fixe, pas interactif (vidéo) http://co2.digitalcartography.org/
  8. 8. Géovisualisation : quel est l’existant ? 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 8 Animé, interactif, multiple stylisation Pas continu, pas fluide http://data.shom.fr/#donnees/oceanographie/animation
  9. 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. 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. 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. 12. Géovisualisation du littoral Augmenter le réalisme perçu : abstraction et photo-réalisme 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 12
  13. 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. 14. Applications 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 14 Données Inspirations Cartes Ortho-images Données élévation Données cartographique Ortho-images Données marée
  15. 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. 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. 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. 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. 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. 20 Time x4000 4ème exemple https://youtu.be/lUZ5V9nqvVE 29/09/2016 0 5 10 20 Profondeur (m) SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE
  21. 21. Continuum cartographique Interpolation de style pour naviguer entre réalisme et abstraction 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 21
  22. 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 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 22
  23. 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. 24. Créer un chemin graphique 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 24 Ortho Carte
  25. 25. Propriétés visuelles abstraites • Source d’inspiration = Cartes topographiques 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 25 Couleurs conventionnelles Couleurs abstraites Cartes topographiques
  26. 26. Propriétés visuelles photoréalistes • Source d’inspiration = Orthophotographie Orthophotographie Textures photoréalistes Couleurs photoréalistes 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 26
  27. 27. Injection de photoréalisme : Couleurs ou Textures 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 27
  28. 28. Injection de photoréalisme : Couleurs et Textures 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 28 +
  29. 29. Photoréalisme de la mer 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 29 Ortho-image Extraction palette Stylisation Rendu
  30. 30. Symbolisation pivot • A partir des propriétés des symbolisations des extrémités 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 30
  31. 31. Créer un chemin graphique 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 31 Ortho Carte
  32. 32. Créer un chemin graphique 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 32 Ortho Carte
  33. 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. 34. Interpolation de la couleur 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 34 Application au thème hydrographique Couleur topo Couleur photoréaliste [Hoarau 2015]
  35. 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. 36. Créer un chemin graphique 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 36 Ortho Carte
  37. 37. Créer un chemin graphique 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 37 Color Interpolation Texture Interpolation Ortho Carte
  38. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 44. Continuum Cartographique : Entre carte topo et orthophoto 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 44 [Hoarau 2015]
  45. 45. Proposition d'un Continuum de Géovisualisation littorale animée Combiner animation et interactivité 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 45
  46. 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. 47. Continuum interactif de geovisualisation littorale animée SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 4729/09/2016 https://youtu.be/IgGAtckXC8w
  48. 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. 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. 50 https://youtu.be/TImlkLAyGxg 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE
  51. 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. 52. Perspectives 29/09/2016SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 52 Vers plus d’expressivité
  53. 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.

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