Conscience contextuelle spatiale

La conscience contextuelle spatiale regroupe des informations contextuelles telles que la localisation d'un individu ou d'un capteur, son activité, l'heure de la journée et la proximité d'autres personnes ou objets et appareils. Elle est également définie comme la relation et la synthèse des informations recueillies à partir de l'environnement spatial, d'un agent cognitif et d'une carte cartographique. L'environnement spatial est l'espace physique dans lequel la tâche d'orientation ou de repérage doit être effectuée ; l'agent cognitif est la personne ou l'entité chargée d'accomplir une tâche ; et la carte est la représentation de l'environnement qui est utilisée comme outil pour accomplir la tâche.

Une vision incomplète de la conscience contextuelle spatiale la réduirait à un simple élément de la conscience contextuelle, c'est-à-dire à un élément qui spécifie un point de localisation sur la Terre. Cette définition étroite omet les fonctions cognitives et informatiques individuelles impliquées dans un système géographique complexe. Plutôt que de définir la myriade de facteurs potentiels contribuant au contexte, la conscience contextuelle spatiale définie en termes de processus cognitifs permet une perspective unique, centrée sur l'utilisateur, dans laquelle « les conceptualisations imprègnent les structures spatiales de sens ».

La connaissance du contexte , la connaissance géographique et la cartographie omniprésente ou l'information géographique omniprésente (UBGI) contribuent toutes à la compréhension de la connaissance du contexte spatial. Elles sont également des éléments clés d'un service basé sur une carte et basé sur la localisation , ou LBS. Dans les cas où l'interface utilisateur du LBS est une carte, les défis de conception cartographique doivent être relevés afin de communiquer efficacement le contexte spatial à l'utilisateur.

La connaissance du contexte spatial peut décrire le contexte présent (l’environnement de l’utilisateur au moment et à l’endroit présents) ou celui d’un contexte futur (l’endroit où l’utilisateur souhaite se rendre et ce qui pourrait l’intéresser dans l’environnement spatial qui approche). Certains services basés sur la localisation sont des systèmes proactifs qui peuvent anticiper le contexte futur. La réalité augmentée est une application qui guide un utilisateur dans le contexte présent et futur en affichant des informations contextuelles spatiales dans son système visuel lorsqu’il traverse l’espace réel.

Il existe de nombreux exemples de progiciels LBS au niveau utilisateur (applications) qui nécessitent la capacité d'exploiter la connaissance contextuelle spatiale. Ces applications sont demandées par le grand public et sont des exemples de la façon dont les cartes sont utilisées par les individus pour mieux comprendre le monde et prendre des décisions quotidiennes.

La conscience du contexte est un terme issu de l'informatique omniprésente ou de l'informatique dite omniprésente qui cherchait à gérer les liens entre les changements dans l'environnement et les systèmes informatiques, qui sont par ailleurs statiques.

Le contexte est défini de plusieurs manières, la localisation étant le plus souvent la pierre angulaire. Une source le définit comme « la localisation et l'identité des personnes et des objets à proximité ». Une autre le décrit comme « la localisation, l'identité, l'environnement et le temps ». Pourtant, certaines définitions reconnaissent que la conscience du contexte est plus inclusive que la localisation.

Dey a adopté cette approche plus large : « le contexte est toute information qui peut être utilisée pour caractériser la situation d'une entité, où l'entité signifie une personne, un lieu ou un objet, qui est pertinent pour l'interaction entre un utilisateur et une application, y compris l'utilisateur et les applications elles-mêmes. » Le même auteur a défini un système comme « sensible au contexte s'il utilise le contexte pour fournir des informations et/ou des services pertinents à l'utilisateur, dans lesquels la pertinence dépend de la tâche de l'utilisateur ».

Le concept de pertinence est décrit dans la définition suivante de la conscience du contexte : « l'ensemble des états et paramètres environnementaux qui déterminent le comportement d'une application ou dans lesquels un événement d'application se produit et est intéressant pour l'utilisateur ». Différents niveaux de contexte, en termes de niveau bas et de niveau élevé, ont également été décrits. Les contextes de bas niveau comprennent le temps, l'emplacement, la bande passante du réseau et l'orientation. Un contexte de haut niveau comprend l'activité actuelle de l'utilisateur et le contexte social.

Un modèle à trois niveaux de prise en compte du contexte (Figure 1) inclut la nature changeante de l'environnement en différenciant les contributions du contexte statique, dynamique et interne :

• Contexte statique – informations géographiques numériques stockées qui pourraient avoir un impact sur l'environnement de l'utilisateur
• Contexte dynamique – informations sur les aspects changeants de l'environnement de l'utilisateur obtenues par des capteurs/services d'information et fournies en temps réel (par exemple, prévisions météorologiques, rapports de trafic)
• Contexte interne – informations sur l’utilisateur, notamment les préférences personnelles, l’emplacement, la vitesse et l’orientation

Le contenu statique est piloté par les informations stockées tandis que le contenu dynamique est fourni et mis à jour par des capteurs.

Des catégories de contexte pour les cartes mobiles ont été identifiées grâce à des tests utilisateurs pilotes. Les catégories de ce tableau ont été jugées utiles pour les services de cartes mobiles :

La conscience géographique, autre terme pour la conscience contextuelle spatiale, clarifie les aspects spatiaux et géographiques du contexte. Étant plus qu'une simple localisation actuelle, elle doit également inclure d'autres dimensions et leurs interdépendances. La figure 2 montre les composants de la conscience contextuelle de Li et les superpose à plusieurs systèmes de référence géographique. Pour être efficace, une application LBS doit pouvoir fonctionner dans un espace hétérogène qui comprend différents systèmes de référence. Un utilisateur d'un LBS doit pouvoir passer de manière transparente d'un espace euclidien (espace de référence cartésien) à un espace de référence linéaire (LRS), puis à un espace intérieur (pour inclure peut-être l'étage, l'aile, le couloir et le numéro de la pièce).

Les informations géographiques omniprésentes (UBGI) sont des informations géographiques fournies à tout moment et en tout lieu aux utilisateurs ou aux systèmes via des dispositifs de communication. Il est essentiel pour la compréhension des UBGI que les informations fournies soient basées sur le contexte de l'utilisateur. Les UBGI sont plus que des données. Elles comprennent un ensemble de concepts, de pratiques et de normes pour les informations spatiales et géographiques et leur traitement pour des applications accessibles au grand public.

L'UBGI doit également prendre en compte la situation et les objectifs de l'utilisateur, ou de l'agent cognitif. À cette fin, les concepts d'informatique ubiquitaire utilisent des capteurs pour collecter des données sur la localisation de l'utilisateur ainsi que sur des paramètres environnementaux.

La cartographie ubiquitaire est « la capacité des utilisateurs à créer et à utiliser des cartes en tout lieu et à tout moment pour résoudre des problèmes géospatiaux ». Les utilisateurs et les créateurs de ces cartes ne sont pas seulement des géographes et des cartographes hautement qualifiés, mais incluent le citoyen moyen. Contrairement à l'élitisme accusé de la communauté SIG au début des années 80, lorsque beaucoup préconisaient une technologie distincte parce que les informations géospatiales étaient différentes et inaccessibles aux utilisateurs ou aux systèmes communs, l'objectif actuel de l'ubiquité est de rendre l'expérience utilisateur avec les appareils compatibles SIG intuitive et simple à utiliser. des systèmes d'information géographique hautement spécialisés .

L'objectif de « facilité d'utilisation » de la cartographie omniprésente peut être considéré comme la quatrième génération dans l'évolution de l'information géographique. L'UBGI a été précédée par des cartes facilement accessibles sur Internet et par l'ajout d'informations contextuelles de la cartographie LBS et mobile. L'information géographique numérique a été un précurseur essentiel des cartes accessibles et mobiles et ces avancées sont toutes le résultat de la première génération de cartes papier et de l'effort visant à mieux représenter et visualiser le monde (Fig. 3).

Un service basé sur la localisation (LBS) est un service d'information et de divertissement, accessible avec des appareils mobiles via le réseau mobile et utilisant la possibilité d'utiliser la position géographique de l'appareil mobile.

Les services LBS peuvent être utilisés dans divers contextes, tels que la santé, le travail, la vie personnelle, etc. Les services LBS incluent des services permettant d'identifier l'emplacement d'une personne ou d'un objet, comme la découverte du distributeur automatique de billets le plus proche ou la localisation d'un ami ou d'un employé. Les services LBS incluent les services de suivi de colis et de suivi de véhicules . Les LBS peuvent inclure le commerce mobile sous la forme de coupons ou de publicités destinées aux clients en fonction de leur emplacement actuel. Ils incluent des services météorologiques personnalisés et même des jeux basés sur la localisation. Ils sont un exemple de convergence des télécommunications .

Les services basés sur la localisation ont la capacité d'exploiter les connaissances sur la localisation d'un utilisateur ou d'un dispositif d'information. Que le résultat du dispositif soit un simple message texte ou une carte graphique interactive, l'utilisateur et sa localisation sont d'une certaine manière intégrés dans le système global.

D’autres caractéristiques distinctives du LBS incluent :

• Ils fournissent généralement des services personnalisés à un utilisateur en déplacement
• Basé sur diverses plates-formes matérielles et logicielles qui utilisent Internet, les SIG, les appareils de localisation et les services de télécommunication
• Recevoir des données provenant de diverses sources, capteurs et systèmes
• Doit intégrer et traiter les données en temps réel
• Cela pose des défis uniques en matière de visualisation en raison du fait que l'emplacement de l'utilisateur peut changer constamment

LBS peut être utilisé pour répondre aux questions des utilisateurs qui peuvent être classées en quatre catégories générales : localisation, proximité, navigation et événements. En voici quelques exemples :

• Où suis-je ? Où est ma destination ? [localisation]
• Où se trouve l'arrêt de bus ou le fast-food le plus proche ? [proximité]
• Quel est le meilleur itinéraire pour arriver à ma destination ? [navigation]
• Le dernier film est-il projeté au cinéma local ? [événements]

Une autre catégorie est la « mesure » pour répondre à la question : à quelle distance se trouve ma destination ? Il s'agit d'une fonction courante des appareils de navigation automobile personnels.

De nouvelles idées innovantes continuent d'enrichir les types de questions auxquelles les LBS peuvent répondre pour un utilisateur. Par exemple, la vision par ordinateur et l'indexation basée sur les objets peuvent être utilisées à la fois pour identifier un objet et pour aider un utilisateur à naviguer à partir de l'emplacement. La connaissance du contexte spatial joue un rôle clé dans ce processus car elle fournit une géo-référence initiale de l'emplacement tout en simplifiant le processus de reconnaissance d'objet à un degré gérable. Cette catégorie d'utilisation des LBS peut être appelée « identification » et répond à la question « Qu'est-ce que c'est ? »

Les applications (logiciels de niveau utilisateur) qui nécessitent l'utilisation de la connaissance contextuelle spatiale dans LBS sont confrontées à une multitude de défis et de décisions cartographiques. Certains de ces défis sont dus aux petits écrans de l'interface utilisateur typique des PDA et à la méthode d'utilisation. D'autres problèmes résultent du grand volume de données contextuelles potentiellement pertinentes, car des choix difficiles doivent être faits sur le contenu le plus important à afficher.

Voici quelques exemples de ces défis :

• Mobilité – Une carte sur une plateforme mobile change rapidement pour s’adapter aux changements de contexte ; le temps nécessaire pour visualiser les informations de la carte avant de devoir changer de scène peut être limité.
• Adaptation – Désigne « la capacité des systèmes flexibles à être modifiés par l'utilisateur ou le système afin de répondre à des exigences spécifiques ». Les utilisateurs doivent pouvoir personnaliser l'affichage pour présenter un contenu adaptable à leur sophistication et à leur familiarité avec l'environnement
• Accessibilité – « l'adéquation des besoins d'information et de service des personnes avec leurs besoins et préférences en termes d'engagement intellectuel et sensoriel avec ces informations ou services, et de contrôle de ceux-ci ». Un besoin de service peut inclure un conducteur qui ne peut pas quitter la route des yeux pour étudier une carte affichée ; ou un visiteur dans un pays étranger qui ne peut pas comprendre la langue des signaux sonores d'un fournisseur LBS.
• Généralisation – « En raison de la très petite surface d’affichage des appareils mobiles, les cartes mobiles doivent être extrêmement généralisées. » La conception doit être aussi simple, concise et évidente que possible et doit être immédiatement utilisable. « Cela signifie réduire la densité de l’information en suivant la primauté de la pertinence sur l’exhaustivité »
• Mise à l'échelle – L'affichage de la carte est généralement très petit, ce qui nécessite des fonctions de mise à l'échelle pour afficher suffisamment de zone et d'informations pour être utile, mais à une échelle suffisamment grande pour afficher correctement les détails
• Pertinence – « Présenter autant d’informations que nécessaire et aussi peu que nécessaire ». L’information « nécessaire » est le contenu qui est efficace pour le contexte spatial particulier de l’utilisateur.
• Forme de présentation – Les cartes multimédias offrent plusieurs options de support d'affichage. L'option choisie doit être celle qui génère le mieux la carte mentale de l'utilisateur. Outre le support visuel d'une carte graphique avec des symboles représentatifs, les présentations textuelles et vocales sont des options à considérer.
• Variables visuelles – La couleur est un élément graphique primaire approprié pour représenter différents types ou classes de caractéristiques qualitatives. La couleur peut contribuer énormément à la facilité d’utilisation des produits car elle permet de différencier les différents éléments de l’écran. Des couleurs à contraste élevé et harmonieusement assorties doivent être prises en compte pour une perception rapide et pour réduire la fatigue oculaire résultant de l’affichage radiant de l’écran
• Métadonnées – De bonnes métadonnées fournissent à l'utilisateur des informations sur les sources et la qualité des données référencées, notamment en termes de fiabilité, d'exactitude et d'authenticité. Des métadonnées plus utiles et de meilleure qualité pour les applications multimédias constituent un défi omniprésent. Des normes internationales ont été élaborées pour les informations géographiques, mais celles-ci « doivent être étendues et liées aux normes de métadonnées d'objets d'information pour les photographies, les vidéos, les images, le texte et d'autres éléments utilisés par la cartographie multimédia ».
• Vues de navigation – Détermination des meilleures vues de carte pour faciliter la navigation de l'utilisateur. Les éléments à prendre en compte sont les suivants : cartes d'ensemble disponibles à différentes échelles ; zoom automatique vers une échelle plus grande lorsque l'utilisateur est en mouvement ; maintien d'une position égocentrique de la carte avec le nord toujours marqué.

• OpenStreetMap : une carte de la Terre à contenu libre et modifiable par la communauté mondiale avec une grande variété de clients au niveau utilisateur
• Google Maps pour mobile : téléchargement gratuit pour afficher des cartes et des images satellite, déterminer l'emplacement actuel, rechercher une entreprise, obtenir des itinéraires et des rapports de trafic
• Streamspin : Plateforme de services mobiles pour la livraison et la réception d'informations et de services en fonction du contexte et des métadonnées de l'abonné.
• Assistant de localisation locale (Lol@) : prototype d'un service multimédia basé sur la localisation pour un système de télécommunications mobiles universel dans lequel un touriste étranger peut effectuer une visite autoguidée le long d'un itinéraire en fonction des entrées et des préférences de l'utilisateur.
• IPointer (Intelligent Spatial Technologies) : basé sur un moteur de réalité augmentée proposant une recherche locale de clients mobiles pour fournir à l'utilisateur des informations sur son environnement. Utilise la localisation et la direction radiale pour identifier un point de repère intéressant et diffuser du contenu informatif.
• Signpost : un utilitaire de guidage géolocalisé qui utilise la technologie de vision par ordinateur pour suivre les marqueurs de référence pour un suivi en intérieur sur une large zone. Signpost guide les participants à la conférence à travers le lieu de la conférence à l'aide d'un téléphone portable.