eSTIMe: a visualization framework for assisting a multi-perspective analysis of daily mobility data - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

eSTIMe: a visualization framework for assisting a multi-perspective analysis of daily mobility data

eSTIMe: un environnement de visualization pour l'analyse multi-points de vue des mobilités quotidiennes

Résumé

The research field of urban mobility aims at the observation and design of human trips within an urban environment, which information supports decision-making and problem solving within public policies. In this context, there are many experts -- not necessarily transportation specialists -- that need to handle more or less standardized urban data to extract synthetic and easily exploitable knowledge. Hence, public transportation agencies commonly conduct trip-based surveys to collect information about day-to-day travel of the population within a particular territory (i.e. where and when we travel), resulting in large and complex datasets which analysis requires crossing spatial, temporal, thematic and socioeconomic dimensions to enable discoveries of daily urban mobility patterns. This way, information visualization is a suitable approach to support the analysis of urban mobility data, since analysts do not have to learn sophisticated methods to interpret the data visualizations that come to reinforce their cognition and enable the discovery of unstructured insights within the data. Thereby, we propose a visualization framework to assist the analysis of urban mobility through indicators describing complementary objects of interest within the data that allow to address three categories of questions underlying the urban mobility phenomenon. A first question seeks to understand the daily traveling routine of a population and the resulting processes of exchange between places, which can be studied through the exploration of amounts, modalities, direction, and variation of travel flows and trips according to different socioeconomic aspects of individuals and land types. A second questioning concerns the temporal variation of population presence throughout a territory, which allows to understand the use of distinct locations by taking into account the socioeconomic characteristics of the people visiting it and the activities they carry out there. The third question seeks to explain the individuals' need of traveling by studying the temporal ordering of trips and activities of individuals (i.e. daily trajectories) within the spatial context of the territory. Our framework supports the derivation and visual exploration of indicators describing the territory, travel flows and trips, and daily trajectories, over multiple spatio-temporal resolutions and thematic attributes. Our visualization interface allows to disperse visual representations over multiple analytical displays, enabling users to customize the spatial arrangement of visualizations and indicators in meaningful ways according to the ongoing analysis. Furthermore, we propose a movement-based interaction based on the tilting of a tablet that allows to explore the temporal variation of indicators leveraging tactile and tangible input. The conception of our visualization approach followed an interactive evaluation process that consists of successive user-based evaluations aiming to refine a prototype in order to achieve user performance and satisfaction.
L’observation de la mobilité urbaine permet de produire des connaissances sur les pratiques de déplacements très utiles pour accompagner les prises de décision dans le cadre des politiques publiques urbaines. De nombreux experts - pas nécessairement spécialistes des transports - doivent traiter des données de mobilité urbaine plus ou moins standardisées pour en extraire des connaissances synthétiques et facilement exploitables. Les autorités organisatrices de la mobilité mènent régulièrement des enquêtes pour recueillir des informations sur les déplacements quotidiens de la population sur un territoire donné, dont les jeux de données qui en découlent sont nombreuses et complexes. Leurs exploitations requièrent des analyses qui croisent les dimensions spatiales, temporelles, thématiques et socio-économiques afin de découvrir les schémas ou profils spatio-temporels de mobilité quotidienne. Dans ce contexte, la visualisation des données est une approche appropriée pour accompagner ces analyses dans la mesure où elle renforce le processus cognitif de l’analyste pour découvrir des structures et processus dans les données sans être forcément expert des méthodes statistiques de traitements des données. Ainsi, nous proposons un environnement de géovisualisation pour aider à l'analyse de la mobilité urbaine à travers des indicateurs produisant des connaissances sur des objets d'intérêts complémentaires répondant à trois catégories de questionnements. Une première catégorie relève des connaissances liées aux déplacements quotidiens et aux processus d'échanges entre les lieux qu’ils génèrent. Des indicateurs sur le nombre, les modes, les motifs des déplacements, ainsi que les directions et intensité des flux entre les lieux sont explorés dans le temps et dans l’espace en fonction des attributs socio-économiques des individus. Une deuxième orientation de questionnements porte sur la variation temporelle de la présence de la population au sein des espaces d’un territoire tenant compte de sa mobilité. Des indicateurs permettent de visualiser les dynamiques de peuplement quotidien et de comprendre quels types de personnes fréquentent les différents ``sous-espaces'' et quelles activités elles y exercent au cours des 24 heures. Le troisième type de questionnements cherche à expliquer la mobilité des individus à travers leurs programmes d’activités. Il s’agit d’explorer l’ordonnancement spatial et temporel des déplacements et des activités des individus (aussi nommé ``trajectoire quotidienne''). Nous proposons un environnement de géovisualisation qui permet l'exploration d'indicateurs décrivant le territoire, les flux et les déplacements et les trajectoires quotidiennes, à de multiples granularités spatio-temporelles et en fonction de divers attributs thématiques. Notre interface de visualisation permet de déployer les représentations visuelles sur plusieurs tableaux de bords analytiques ce qui donne aux utilisateurs la possibilité de personnaliser l'agencement spatial sur le ou les écrans des visualisations et des indicateurs en fonction des besoins de l'analyse en cours. De plus, nous proposons le déport des fonctions de gestion et sélection des indicateurs et des attributs sur une tablette tactile et tangible. Le mode d’interaction est basé sur le mouvement corporel qui joue sur l'inclinaison de la tablette pour faire varier la dimension temporelle des indicateurs. Enfin, la conception de notre approche de visualisation a suivi un processus d'évaluation itératif basé sur des expérimentations successives menées auprès d’utilisateurs aux profils variés. Ce processus a permis d’affiner un prototype visant à améliorer la performance et la satisfaction de l'utilisateur.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03081054 , version 1 (18-12-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03081054 , version 1

Citer

Aline Menin. eSTIMe: a visualization framework for assisting a multi-perspective analysis of daily mobility data. Computer Science [cs]. Grenoble UGA - Université Grenoble Alpes, 2020. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03081054⟩
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