Hurter, C., 2010. Caractérisation de visualisations et exploration interactive de grandes quantités de données multidimensionnelles. Université Paul Sabatier - Toulouse III.
Aerospace Valley best PhD thesis award 2011 |
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Directeur: Philippe PALANQUE, UPS, LIIHS/IRIT
Co-directeur : Stéphane CONVERSY ENAC, LIIHS/IRIT
Localisation : DSNA/DTI/R&D, ENAC/LII, LIIHS/IRIT
Phd : 8th July 2010
Mots-clés : IHM, InfoVis, Design,
Caractérisation, Exploration de données, Contrôle Aérien.
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Composition du jury :
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Jean-Daniel FEKETE : Directeur de recherche, INRIA Centre de Recherche
Saclay - Île-de-France. Rapporteur.
Pourang IRANI : Associate Professor, University of
Manitoba Canada. Rapporteur.
Florence SEDES : Professeur à l’UPS. Présidente.
Guy MELANCON : professeur, université de Bordeaux. Examinateur.
Renaud BLANCH : maître de conférences, Université de Grenoble.
Examinateur.
Stéphane CONVERSY : Enseignant chercheur à l’ENAC. Directeur de thèse.
Philippe PALANQUE : Professeur à l’IRIT. Directeur de thèse.
Un grand nombre d’activités utilise des outils informatisés s’appuyant sur
des représentations graphiques interactives. En tant que vecteurs de
transmission d’informations, ces visualisations visent à optimiser la
bande passante entre le visuel et l’utilisateur. Pour créer des visualisations
efficaces, les concepteurs utilisent des méthodes basées sur leur expertise et sur
des tests utilisateurs. Ces méthodes altèrent le processus de design :
elles sont chronophages et ne reposent pas sur des fondements théoriques précis
qui pourraient éviter des erreurs de conception en amont. Afin de mieux étudier
les visualisations, nous proposons de les caractériser, c'est-à-dire d'en
énumérer et d’en définir systématiquement les propriétés, tout en explicitant
les phénomènes visuels qui engendrent la transmission d'informations. La
thèse que nous soutenons consiste à dire que la caractérisation des
visualisations est importante pour leurs conceptions, et que son
opérationnalisation par des méthodes et des outils permet de concevoir de
meilleurs systèmes interactifs.
Ainsi, nous avons déterminé qu'une caractérisation est composée de deux éléments
: son contenu et sa mise en forme. Nous montrons que le modèle de Data Flow,
modèle usuel permettant la description de la construction de
visualisations, ne permet pas de les caractériser. Nous proposons d'autres
modèles qui permettent de caractériser l'aspect dynamique, les informations
émergentes (et notamment celles issues des visualisations dites
"écologiques"), ainsi que l'accumulation graphique. En utilisant des
visualisations issues du milieu du transport aérien, nous montrons comment la
caractérisation permet de comprendre leurs similitudes et leurs
différences, de lever les ambiguïtés de communication entre concepteurs, et de
concevoir, par exemple, une nouvelle visualisation schématique de routes
aériennes. Enfin, nous avons réifié le processus de transformation d'un
ensemble de données vers une visualisation sous la forme d’un logiciel
d’exploration et de visualisation de grandes quantités de données
multidimensionnelles : From Data To Display (FromDaDy). Ce logiciel s'appuie notamment sur l'exploration
des configurations visuelles, et sur un ensemble d'interactions originales
avec une implémentation performante. FromDady permet
de configurer et de manipuler en temps réel des visualisations riches et
originales, comme celles utilisant l'accumulation.
A great number of
activities use IS (Information Systems) relying on interactive graphic
visualizations. As a vector for the transmission of information, these
visualizations aim at optimizing the bandwidth between the user and the visual
information. To create effective visualizations, designers use methods based on
their expertise and user tests. These methods affect the design process, they
are time consuming, and they do not rely on specific detailed theories, which
could avoid, in advance, errors of conception. In order to better study these
visualizations, we propose to characterize them, which means to systematically
number and define their properties explaining all the visual phenomena that
enable transmission of information. The thesis that we hold to, consists in saying that the characterization of a visualization is important
for their conception, and that their exploitation in the light of these methods
and tools enable the creation of better interactive systems.
Thus, we have determined that a characterization is composed of two elements:
its contents and the way in which its content take
form. We will show that the DataFlow model, a model
that usually permits the description of the construction of the visualization,
does not accomplish a sufficiently complete characterization. We will propose
other models enabling characterization of the dynamic aspects, emerging
information (notably those issuing from so-called “ecological” design) and
especially graphic accumulation. In using visualization issuing from the milieu
of air transportation, we will show how the characterization enables the
understanding of their similarities and differences, to remove the ambiguities
from the communication between designers and to conceive of, for example, a new
schematic visualization of air routes. In addition, we have adapted the process
to transform a collection of data into a visualization in the form of an exploration software of large numbers of multidimensional
data. This software relies notably on an exploration of visual configuration
and on a collection of original interactions with powerful implementation. FromDaDy (From Data to Display) enables the configuration
and manipulation, in real-time, of rich and original visualizations, such as
those using graphical accumulation |