Keywords :
Identity; spatio-temporal relationships; space; time; spatial reasoning; qualitative reasoning; conceptual modelling; spatio-temporal reasoning; spatial information theory; identité; espace-temps; relations spatio-temporelles; modélisation temporelle; raisonnement spatio-temporel; raisonnement qualitatif; théorie de l'information spatiale
Abstract :
[fr] Cette recherche aborde la modélisation de l’évolution d’objets dans l’espace-temps. Le travail traite essentiellement de concepts liés à l’identité, l’espace et le temps.
Premièrement, nous posons la notion d’état spatio-temporel d’un objet. Cette notion permet la modélisation de l’évolution de l’identité d’un objet. En effet, la gestion de l’identité d’un objet ne doit pas être conditionnée à sa spatialité. Nous montrons qu’il existe beaucoup de relations vers des objets dont l’identité existe déjà alors que leur spatialité n’existe plus ou n’existe pas encore. Par ailleurs, lorsqu’un objet n’est pas visible durant un intervalle de temps, cela n’implique pas nécessairement la destruction de son identité. Le modèle proposé vise à établir un cadre formel pour la gestion des objets non-existants et non-présents.
Par la suite, nous étudions les interactions spatio-temporelles entre objets. Une solution à l’étude de ces interactions est l’analyse des relations entre états spatio-temporels identitaires. Il apparait que le jeu de relations proposé représente une vision généralisée des modèles de raisonnement spatio-temporel actuels. Sachant que la continuité de l’espace-temps n’est pas conservée lors d’une représentation qualitative, l’application de la théorie de la dominance permet de reconstruire des transitions continues lors du passage d’un état qualitatif à un autre. Le développement de cette théorie de transition permet également de justifier les différentes transitions entre états spatio-temporels.
La suite logique est l’étude de l’évolution des relations entre états spatio-temporels. Ce travail aboutit à la définition des « configurations de vie et de mouvement ». Ce modèle de représentation formel et iconique fournit une vue simplifiée de l’évolution spatio-temporelle entre deux objets. Les configurations de vie et de mouvement peuvent, par ailleurs, être utilisées afin de formaliser la relation entre deux histoires spatio-temporelles. Dans ce travail, nous prouvons que ce langage est suffisant pour fournir des connaissances spatio-temporelles sur des objets en mouvement. Ce modèle constitue également un cadre formel dans lequel il est possible de classifier l’ensemble des modèles actuels de raisonnement spatio-temporel.
Sur base des configurations de vie et de mouvement, deux applications sont développées. Premièrement, nous proposons de généraliser les configurations de vie et de mouvement vers un ensemble de 25 relations représentant l’information spatio-temporelle avec un grand niveau d’abstraction. Nous pensons que cet ensemble est proche de la perception humaine de l’information spatio-temporelle. Deuxièmement, deux interprétations en langage naturel des configurations de vie et de mouvement sont proposées. L’une est appliquée aux relations spatio-temporelles généralisées ; l’autre interprète un ensemble de prédicats spatio-temporels du langage courant.
[en] The principal goal of this research is to model object’s evolution in space and time; it implies questioning identity, space and time.
First, we define the concept of object spatio-temporal state. This concept allows modelling object identity evolution. Indeed, managing object identity must not be related to the object spatiality. In other words, we assume that the existence of an object is not dependant of its spatial extension. We show that there exist a lot of relationships associated to objects which does not yet exist or which does not exist anymore. We show also that when objects are not visible during an interval of time, it does not imply the lost of their identity. The model we propose aims at providing a framework for non-existent and non-visible objects
Then, we study the spatio-temporal interactions between objects. The proposed solution is to define relationships between objects spatio-temporal states. It appears that the proposed set of relationships is a generalized vision of existing spatio-temporal reasoning models. Knowing that space-time continuity is not preserved in qualitative modelling, we apply the dominance theory which aims at retrieving continuous transitions between qualitative states. This development provides formal definitions of possible transition between spatio-temporal states relationships.
Logically, the next step is to study the possible evolution of these spatio-temporal states relationships. This leads to the development of a formal model called “life and motion configurations”. This iconic representation gives a simplified view of the spatio-temporal evolution between two objects. It can be used to formalize the relationship between two spatio-temporal histories. In this work, we prove that this language is sufficient to provide spatio-temporal knowledge on moving objects. It determines also a framework in which others spatio-temporal reasoning models can be classified.
Based on life and motion configurations, we propose two applications. Firstly, the life and motion configurations are generalised into a set of 25 relationships representing spatio-temporal information with a high level of abstraction. We believe that this set is close to people perception of spatio-temporal information. Secondly, two natural language interpretations of life and motion configurations are proposed; one applied to generalized spatio-temporal relationships, one applied to spatio-temporal predicates used in common French language.
