Géovisualisation de données géographiques hétérogènes entre abstraction et photoréalisme

Charlotte Hoarau, Antoine Masse – IGN

Géovisualisation

de données géographiques hétérogènes

entre abstraction et photoréalisme

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

29/09/2016 SÉMINAIRE 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

Existant en géovisualisation

Entre interaction, animation, stylisation et précision

SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 3 29/09/2016

Géovisualisation : quel est l’existant ?


Interactif, qualité des

données

Pas animé, pas continu,

stylisation fixe

https://coast.noaa.gov/llv/#/lake/michigan

https://coast.noaa.gov/llv/#/lake/michigan



Interactif, qualité données pas animé, stylisation fixe

http://ss2.climatecentral.org/

http://ss2.climatecentral.org/



Animé Stylisation fixe

https://www.windyty.com

https://www.windyty.com/



Animé, fluide Stylisation fixe, pas

interactif (vidéo)

http://co2.digitalcartography.org/

http://co2.digitalcartography.org/



Animé, interactif, multiple

stylisation Pas continu, pas fluide

http://data.shom.fr/#donnees/oceanographie/animation

http://data.shom.fr/#donnees/oceanographie/animation

Géovisualisation :

quel est l’existant et de quoi avons-nous besoin ?


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

Notre proposition


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

Notre proposition d’implémentation


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

Géovisualisation du littoral

Augmenter le réalisme perçu : abstraction et photo-réalisme


Géovisualisation du littoral


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]

Applications


Données

Inspirations Cartes Ortho-images

Données élévation Données cartographique

Ortho-images Données marée

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


0

5

10

20

Profondeur (m)


16

1er exemple

Temps x4000

29/09/2016

0

5

10

20

Profondeur (m)

https://youtu.be/x2tFyOmTyOE

SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE

https://youtu.be/x2tFyOmTyOE

17

2ème exemple

Temps x4000

https://youtu.be/vmKfoGPTS8E

29/09/2016

0

5

10

20

Profondeur (m)


https://youtu.be/vmKfoGPTS8E

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


0

5

10

20

Profondeur (m)


19

Temps x4000

3ème exemple https://youtu.be/Fh--szuxlzw

29/09/2016

0

5

10

20

Profondeur (m)


https://youtu.be/Fh--szuxlzw



20

Time x4000

4ème exemple https://youtu.be/lUZ5V9nqvVE

29/09/2016

0

5

10

20

Profondeur (m)


https://youtu.be/lUZ5V9nqvVE

Continuum cartographique

Interpolation de style pour naviguer entre réalisme et abstraction


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


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


Créer un chemin graphique


Ortho Carte

Propriétés visuelles abstraites

• Source d’inspiration = Cartes topographiques


Couleurs

conventionnelles

Couleurs

abstraites

Cartes

topographiques

Propriétés visuelles photoréalistes

• Source d’inspiration = Orthophotographie

Orthophotographie

Textures

photoréalistes

Couleurs

photoréalistes


Injection de photoréalisme :

Couleurs ou Textures


Injection de photoréalisme :

Couleurs et Textures


+

Photoréalisme de la mer


Ortho-image

Extraction palette

Stylisation

Rendu

Symbolisation pivot

• A partir des propriétés des symbolisations des extrémités




Ortho Carte



Ortho Carte

Interpolation des paramètres de style

• Interpolation de la couleur

• Interpolation de la transparence

• Interpolation de la dégradé de couleurs


Interpolation de la couleur


Application au thème hydrographique

Couleur

topo

Couleur

photoréaliste

[Hoarau 2015]

Interpolation de la texture


Application au thème des bâtiments

Aplat

opaque

Aplat

transparent

[Hoarau 2015]



Ortho Carte



Color Interpolation Texture Interpolation

Ortho Carte

Continuum Cartographique :

Entre carte topo et orthophoto


Données : BD Ortho IGN, Base Cartographique IGN

[Hoarau 2015]





[Hoarau 2015]





[Hoarau 2015]





[Hoarau 2015]





[Hoarau 2015]





[Hoarau 2015]




[Hoarau 2015]

Proposition d'un Continuum

de Géovisualisation littorale animée

Combiner animation et interactivité


Conception d’un continuum

de geovisualisation littorale animée


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

Continuum interactif de geovisualisation littorale animée

SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE 47 29/09/2016

https://youtu.be/IgGAtckXC8w

https://youtu.be/IgGAtckXC8w

Conclusion


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

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

29/09/2016 SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE

Perspectives

Vers la 3D avec Itowns

50

https://youtu.be/TImlkLAyGxg

29/09/2016 SÉMINAIRE CLÔTURE PROJET ANR MAPSTYLE






Perspectives


Vers encore plus de réalisme

Image Spot 7 originale

Classification

non supervisée

Extraction de palettes de couleurs

par classe Stylisation

Résultat :

MNT stylisé photoréaliste

Perspectives


Vers plus d’expressivité

Merci de votre attention

53 29/09/2016 SÉMINAIRE 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.

http://mapstyle.ign.fr/

http://recherche.ign.fr/labos/cogit/cv.php?nom=Hoarau

http://antoinemasse.fr/wordpress/

http://ignf.github.io/geoxygene/


