FR2749684A1 - Data processing system for data collected from several separate monitoring stations - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte à un système notamment informatique d'interpolation spatiale et/ou temporelle d'un ensemble de données. Un système selon l'invention comporte une pluralité de stations de mesure ou de capteurs répartis aux points pertinents d'une zone géographique, des moyens de transmission des données acquises par les stations ou les capteurs à un système informatique disposant d'informations pertinentes sur les facteurs influençant l'évolution spatiale en fonction du temps des valeurs acquises, une information concernant les coordonnées spatiales de chaque capteur ainsi que, de préférence, la date à laquelle ont été effectuées les diverses acquisitions de données. La présente invention s'applique à la représentation cartographique d'une ou plusieurs valeurs mesurées en un nombre limité de points, à un système d'alerte dans le cas où une valeur de seuil est dépassée, notamment un seuil de pollution en un endroit donné, à la mesure de la pollution de l'air, à la réalisation de cartes et d'animations temporelles illustrant, notamment en fausses couleurs, et/ou en trois dimensions l'évolution de la pollution avec le temps dans une région donnée, à la réalisation de cartes de contamination chimique, biologique ou radioactive des sols, et à l'épidémiologie.The present invention relates to a system, in particular a computer system, for the spatial and / or temporal interpolation of a set of data. A system according to the invention comprises a plurality of measuring stations or sensors distributed at the relevant points of a geographical area, means for transmitting the data acquired by the stations or the sensors to a computer system having relevant information on them. factors influencing the spatial evolution as a function of time of the acquired values, information concerning the spatial coordinates of each sensor as well as, preferably, the date on which the various data acquisitions were made. The present invention applies to the cartographic representation of one or more values measured at a limited number of points, to an alert system in the event that a threshold value is exceeded, in particular a pollution threshold at a given location. , to the measurement of air pollution, to the production of maps and temporal animations illustrating, in particular in false colors, and / or in three dimensions, the evolution of pollution over time in a given region, to the production of chemical, biological or radioactive soil contamination maps, and epidemiology.
Description
SYSTEME D'INTERPOLATION SPATIALE ET/OU TEMPORELLE
La présente invention se rapporte à un système notamment informatique d'interpolation spatiale et/ou temporelle d'un ensemble de données.SPATIAL AND / OR TEMPORAL INTERPOLATION SYSTEM
The present invention relates to a computer system in particular for spatial and / or temporal interpolation of a set of data.
Dans de nombreux domaines, on dispose de mesures ponctuelles d'une valeur en divers points de l'espace sans savoir en tirer une représentation géographique de cette valeur en d'autres points de l'espace que ceux où on a procédé à une mesure réelle. In many fields, we have point measurements of a value at various points in space without knowing how to draw a geographic representation of this value at points in space other than those where we made an actual measurement. .
C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un système informatique de génération d'un modèle de représentation spatiale et/ou temporelle à partir de données mesurées en un nombre limité de points. It is therefore an object of the present invention to provide a computer system for generating a spatial and / or temporal representation model from data measured at a limited number of points.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un système effectuant la validation d'un tel système. It is also an object of the present invention to provide a system performing the validation of such a system.
C'est également un but de la présente invention d'offrir un procédé d'optimisation d'un tel système, notamment par une réduction des stations de mesure redondantes. It is also an object of the present invention to provide a method for optimizing such a system, in particular by reducing the redundant measurement stations.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un système de génération automatique de cartes de répartition, avantageusement continues, d'une valeur ou de plusieurs valeurs mesurées en un nombre limité de points. It is also an object of the present invention to provide a system for automatically generating distribution maps, advantageously continuous, of a value or of several values measured at a limited number of points.
Ces buts sont avantageusement atteints par un système selon l'invention comportant une pluralité de stations de mesure ou de capteurs répartis aux points pertinents d'une zone géographique, des moyens de transmission des données acquises par les stations ou les capteurs à un système informatique disposant d'informations pertinentes sur les facteurs influençant l'évolution spatiale en fonction du temps des valeurs acquises, une information concernant les coordonnées spatiales de chaque capteur ainsi que, de préférence, la date à laquelle ont été effectuées les diverses acquisitions de données. These aims are advantageously achieved by a system according to the invention comprising a plurality of measurement stations or sensors distributed at the relevant points of a geographical area, means for transmitting the data acquired by the stations or the sensors to a computer system having relevant information on the factors influencing the spatial evolution as a function of time of the acquired values, information concerning the spatial coordinates of each sensor as well as, preferably, the date on which the various data acquisitions were carried out.
L'invention a principalement pour objet un système d'élaboration d'une carte de répartition spatiale de la valeur d'au moins une caractéristique dans une zone, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de stations de mesure réparties dans la zone, des moyens, des transmissions des données acquises par les diverses stations à des moyens de calcul élaborant à partir de la répartition spatiale des valeurs mesurées en un nombre limité de points, une carte de la répartition de ces valeurs sur toute la zone à cartographier. The main object of the invention is a system for drawing up a spatial distribution map of the value of at least one characteristic in an area, characterized in that it comprises a plurality of measurement stations distributed in the area, means, transmissions of the data acquired by the various stations to calculation means drawing up from the spatial distribution of the values measured at a limited number of points, a map of the distribution of these values over the entire area to be mapped.
L'invention a également pour objet un système, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de synchronisation des stations de mesure de manière à ce que toutes les stations de mesure effectuent simultanément les mesures de la valeur de la caractéristique surveillée dans la zone à cartographier. The invention also relates to a system, characterized in that it further comprises means for synchronizing the measurement stations so that all the measurement stations simultaneously carry out the measurements of the value of the characteristic monitored in the area to be mapped.
L'invention a également pour objet un système, caractérisé en ce qu'il effectue une interpolation des valeurs mesurées par les diverses stations de mesure. The invention also relates to a system, characterized in that it performs an interpolation of the values measured by the various measurement stations.
L'invention a également pour objet un système, caractérisé en ce que l'interpolation utilise l'algorithme de Krigeage. The invention also relates to a system, characterized in that the interpolation uses the Kriging algorithm.
L'invention a également pour objet un système, caractérisé en ce que les moyens de calcul effectuent des corrections ou des pondérations de valeurs estimées de la caractéristique en divers points de la zone à cartographier en fonction des informations complémentaires concernant les facteurs influençant la diffusion spatiale de la caractéristique surveillée. The invention also relates to a system, characterized in that the calculation means carry out corrections or weightings of estimated values of the characteristic at various points of the area to be mapped as a function of the additional information concerning the factors influencing the spatial diffusion. of the monitored characteristic.
L'invention a également pour objet un système, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une station de mesure mobile. The invention also relates to a system, characterized in that it further comprises a mobile measurement station.
L'invention a également pour objet un système, caractérisé en ce que le système est un système de cartographie de la pollution de l'air dans une zone géographique. The invention also relates to a system, characterized in that the system is a system for mapping air pollution in a geographic area.
L'invention a également pour objet un système, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'affichage couleurs et en ce que les moyens de calcul élaborent une carte en fausses couleurs des valeurs de la caractéristique surveillée dans la zone à cartographier. The subject of the invention is also a system, characterized in that it includes means for displaying colors and in that the means for calculating produce a map in false colors of the values of the characteristic monitored in the area to be mapped.
L'invention a également pour objet un système d'alerte, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'élaboration d'une carte de répartition spatiale de la valeur d'au moins une caractéristique dans une zone selon l'invention détectant si la concentration en au moins un produit nocif ne dépasse pas localement ou globalement un seuil prédéterminé, relié à un dispositif d'alarme déclenché par le système d'élaboration d'une carte de répartition spatiale de la valeur d'au moins une caractéristique dans une zone, lorsque le seuil prédéterminé est atteint ou dépassé. The invention also relates to an alert system, characterized in that it comprises a system for drawing up a spatial distribution map of the value of at least one characteristic in an area according to the invention detecting whether the concentration of at least one harmful product does not locally or globally exceed a predetermined threshold, connected to an alarm device triggered by the system for drawing up a spatial distribution map of the value of at least one characteristic in a zone, when the predetermined threshold is reached or exceeded.
L'invention a également pour objet un procédé d'optimisation d'un système, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à identifier les éventuelles stations de mesure redondantes et une étape d'élimination de stations redondantes identifiées. The invention also relates to a method for optimizing a system, characterized in that it comprises a step consisting in identifying any redundant measurement stations and a step of eliminating identified redundant stations.
L'invention a également pour objet un procédé, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à
a) élaborer une carte de la zone à cartographier à partir des valeurs mesurées par toutes les stations de mesure
b) élaborer une carte à partir des mesures réalisées par un sous-ensemble des stations des mesures
c) comparer la carte élaborée à partir des valeurs fournies par toutes les stations (a) avec celle élaborée à partir des données fournies par le sous-ensemble des stations (b) ; et
d) dans le cas où les cartes élaborées aux étapes a) et b) sont semblables éliminer les stations n'appartenant pas aux sousensembles des stations ayant servi à l'élaboration de la carte lors de l'étape b).The invention also relates to a method, characterized in that it comprises the steps consisting in
a) draw up a map of the area to be mapped from the values measured by all the measurement stations
b) develop a map from the measurements made by a subset of the measurement stations
c) compare the map prepared from the values provided by all the stations (a) with that drawn from the data provided by the subset of the stations (b); and
d) in the case where the maps produced in stages a) and b) are similar, eliminate the stations which do not belong to the subsets of the stations which were used to prepare the map in stage b).
L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs et sur lesquels
- la figure 1 est un schéma explicatif du fonctionnement du système selon la présente invention
- la figure 2 est un schéma illustrant la correspondance des divers types de données susceptibles d'être traitées par le système de la figure 1;
- la figure 3 est un diagramme de flux illustrant l'optimisation du système de la figure 1.The invention will be better understood by means of the description below and the appended figures given as nonlimiting examples and in which
- Figure 1 is an explanatory diagram of the operation of the system according to the present invention
- Figure 2 is a diagram illustrating the correspondence of the various types of data capable of being processed by the system of Figure 1;
- Figure 3 is a flow diagram illustrating the optimization of the system of Figure 1.
Sur les figures 1 à 3, on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. In FIGS. 1 to 3, the same references have been used to designate the same elements.
Sur la figure 1, on peut voir un dispositif selon la présente invention comportant une pluralité de stations d'acquisition de données 1.1 à 1.N reliées par des lignes de communication 3 et/ou 3.1 à 3.N à des moyens de calcul, notamment à un ordinateur 5. Les moyens de calcul 5 du système selon l'invention comportent par exemple un micro-ordinateur, une station graphique, un mini-ordinateur ou un super ordinateur scientifique, selon le nombre et le type de calcul à effectuer et le temps de réponse désiré. Un exemple de répartition géographique de stations d'acquisition est illustré sur la figure 2. Outre les stations fixes 1.1 à 1.7, L'exemple illustré comporte, de plus, une station mobile i a. Les moyens de stockage de l'information de l'ordinateur 5 comportent une information sur l'emplacement de chaque station d'acquisition, par exemple sous forme de coordonnées spatiales en deux ou trois dimensions. Les coordonnées des stations d'acquisition 1.1 à 1.N sont symbolisées sur la figure 2 par une couche 7 superposée à une couche cartographique 9 et à une couche 11 contenant des informations concernant des facteurs susceptibles d'influencer la diffusion des caractéristiques mesurées. Les stations d'acquisition des données 1.1 à 1.N mesurent par exemple la pollution de l'air et notamment la concentration en gaz NO, NO2, CO, C02, SO2; O3 étant bien entendu que la mesure d'autres données, comme par exemple la concentration en poussière ou en polluants de l'atmosphère de façon générale, notamment en gaz radioactifs ou produits nocifs chimiques ou biologiques, la mesure de température, de la direction et/ou de la vitesse du vent, de concentration de produits dans le sol, notamment des métaux lourds comme le plomb, le cadmium ou le nickel dont la mesure est particulièrement intéressante à proximité d'usines polluantes, le recensement de la population, des maladies par secteur, et de façon plus générale de toutes données dont on désire connaître la répartition spatiale et/ou l'évolution dans le temps, ne sortent pas du cadre de la présente invention. Chaque station est avantageusement munie d'un dispositif d'appel automatique sur réseaux téléphoniques commutés ou d'une ligne de transmission dédiée. Avantageusement, les données sont numérisées et transmises par les réseaux sous la forme numérique, par exemple par l'intermédiaire d'un modem. La couche 9 correspond aux données géographiques stockées avantageusement sous forme numérique dans l'ordinateur 5. Les données de la couche 9 comportent par exemple les informations concernant les reliefs naturels, les bâtiments, les cours d'eau 13, et/ou les limites administratives 15. La couche 11 peut comporter, d'une part, les données n'évoluant pas dans le temps, comme par exemple le relief influençant la propagation de la pollution, la nature des sols, la présence des courants ascendants ou des écoulements horizontaux stationnaires ou périodiques dans les très basses couches de l'atmosphère, la nature des sols etc. Ce type de données est stocké de manière permanente dans la mémoire de masse de l'ordinateur 5. Ces données peuvent être complétées par des données variables illustrées par la flèche 17 sur la figure 1 concernant par exemple les conditions météorologiques, notamment la température en divers points de la région concernée, la vitesse et la direction du vent et/ou les précipitations, des informations provenant de l'analyse d'images satellites ou des informations concernant l'intensité de la circulation dans la zone concernée. Les informations 17 comportent une date de validité correspondant au moment d'acquisition, dans le cas de données réelles, ou de l'instant d'une évolution dans le cas d'une prévision ou d'une simulation (prévision météorologique ou prévision de circulation). De même, les informations 17 peuvent provenir d'une base de données internes de l'ordinateur 5 concernant des cas antérieurement traités et/ou des cartes antérieurement réalisées par le système selon la présente invention. In FIG. 1, we can see a device according to the present invention comprising a plurality of data acquisition stations 1.1 to 1.N connected by communication lines 3 and / or 3.1 to 3.N to calculation means, in particular to a computer 5. The calculation means 5 of the system according to the invention comprise for example a microcomputer, a graphics station, a mini-computer or a scientific super-computer, depending on the number and type of calculation to be carried out and the desired response time. An example of the geographic distribution of acquisition stations is illustrated in FIG. 2. In addition to the fixed stations 1.1 to 1.7, the example illustrated also comprises a mobile station i a. The information storage means of the computer 5 include information on the location of each acquisition station, for example in the form of two or three dimensional spatial coordinates. The coordinates of the acquisition stations 1.1 to 1.N are symbolized in FIG. 2 by a layer 7 superimposed on a cartographic layer 9 and on a layer 11 containing information relating to factors liable to influence the diffusion of the measured characteristics. The data acquisition stations 1.1 to 1.N measure, for example, air pollution and in particular the gas concentration NO, NO2, CO, C02, SO2; O3 being understood that the measurement of other data, such as for example the concentration of dust or pollutants of the atmosphere in general, in particular in radioactive gases or harmful chemical or biological products, the measurement of temperature, direction and / or wind speed, concentration of products in the soil, in particular heavy metals such as lead, cadmium or nickel, the measurement of which is particularly advantageous near polluting factories, population census, diseases by sector, and more generally of any data for which it is desired to know the spatial distribution and / or the evolution over time, does not depart from the scope of the present invention. Each station is advantageously provided with an automatic call device on switched telephone networks or with a dedicated transmission line. Advantageously, the data are digitized and transmitted by the networks in digital form, for example via a modem. The layer 9 corresponds to the geographic data advantageously stored in digital form in the computer 5. The data of the layer 9 comprises for example the information concerning the natural reliefs, the buildings, the rivers 13, and / or the administrative limits 15. The layer 11 may comprise, on the one hand, the data which do not change over time, such as for example the relief influencing the propagation of the pollution, the nature of the soils, the presence of updrafts or stationary horizontal flows. or periodic in the very low layers of the atmosphere, the nature of the soil, etc. This type of data is permanently stored in the mass memory of the computer 5. This data can be supplemented by variable data illustrated by the arrow 17 in FIG. 1 concerning for example the meteorological conditions, in particular the temperature in various points of the region concerned, wind speed and direction and / or precipitation, information from the analysis of satellite images or information concerning the intensity of traffic in the area concerned. The information 17 includes a validity date corresponding to the moment of acquisition, in the case of real data, or the instant of an evolution in the case of a forecast or a simulation (weather forecast or traffic forecast ). Likewise, the information 17 can come from an internal database of the computer 5 concerning previously treated cases and / or cards previously produced by the system according to the present invention.
Dans une première variante de réalisation correspondant au cas où l'on dispose d'une très grande puissance de calcul et/ou le nombre de données ou la complexité et l'étendue du territoire à cartographier sont faibles, on effectue directement les calculs de l'évolution spatiale des valeurs mesurées avec le temps. On utilise par exemple les lois de la diffusion, I'équation de la chaleur, les lois de la themodynamique et de la mécanique des fluides ou les lois statistiques dites de Monte-Carlo. Les données de calcul peuvent être corrigées ou pondérées par les données 17. Par exemple, un immeuble de grande longueur peut constituer une barrière difficilement franchissable pour les polluants. Les polluants se déplacent plus rapidement sur un sol lisse que sur un sol rugueux alors qu'un courant ascendant diminue la concentration en polluants au niveau du sol. Dans une deuxième variante de réalisation, le système selon la présente invention effectue des calculs statistiques sur la diffusion des valeurs mesurées. Par exemple, on effectue un étalonnage du système grâce à des mesures complémentaires effectuées avec la station mobile 1.a, I'étalonnage fournit une base statistique heuristique sur des valeurs en divers points en fonction des valeurs mesurées au niveau des stations 1.1 à 1.N, ainsi que des données 17. Par exemple, les données 17 peuvent comporter des informations concernant la circulation automobile en divers points de la zone géographique à surveiiler et à cartographier. In a first alternative embodiment corresponding to the case where there is a very large computing power and / or the number of data or the complexity and the extent of the territory to be mapped are low, the calculations of the spatial evolution of values measured over time. For example, the laws of diffusion, the equation of heat, the laws of themodynamics and fluid mechanics or the so-called Monte-Carlo statistical laws are used. The calculation data can be corrected or weighted by the data 17. For example, a very long building can constitute a barrier that cannot be easily crossed for pollutants. Pollutants move faster on smooth soil than on rough soil while an updraft decreases the concentration of pollutants at ground level. In a second variant embodiment, the system according to the present invention performs statistical calculations on the diffusion of the measured values. For example, a calibration of the system is carried out by means of complementary measurements carried out with the mobile station 1.a, the calibration provides a heuristic statistical base on values at various points as a function of the values measured at the level of stations 1.1 to 1. N, as well as data 17. For example, the data 17 may include information relating to automobile traffic at various points in the geographical area to be monitored and mapped.
Dans une troisième variante de réalisation, on effectue une interpolation des données issues des diverses stations 1.1 à 1.N corrigées et pondérées par les valeurs complémentaires provenant de la couche 11 ou des données 17. Dans l'exemple préféré de réalisation, on utilise la méthode dite de Krigeage avec différents modèles de variogrammes, notamment sphériques, linéaires, exponentiels, gaussiens ou autres. Avantageusement, le variogramme le mieux adapté est testé en permanence lors de calculs de manière à choisir le plus efficace. In a third alternative embodiment, an interpolation of the data from the various stations 1.1 to 1.N is corrected and weighted by the complementary values coming from the layer 11 or from the data 17. In the preferred embodiment, the so-called Kriging method with different variogram models, including spherical, linear, exponential, Gaussian or others. Advantageously, the most suitable variogram is continuously tested during calculations so as to choose the most efficient.
Le Krigeage est une méthode d'analyse objective fondée sur la théorie des fonctions aléatoires. II consiste à former un estimateur linéaire qui est sans biais même si le champ des normales possède une dérive, et optimal, en ce sens qu'il minimise l'erreur quadratique moyenne. Cette méthode permet i'interpolation spatiale optimale des données en minimisant l'erreur et la variance de l'erreur entre les valeurs vraies et les valeurs estimées. Kriging is an objective analysis method based on the theory of random functions. It consists in forming a linear estimator which is without bias even if the field of normals has a drift, and optimal, in the sense that it minimizes the mean square error. This method allows optimal spatial interpolation of the data by minimizing the error and the variance of the error between the true values and the estimated values.
Le Krigeage est notamment décrit dans Matheron, 1963,
Traité de Géostatistique appliquée, tome Il, Le Krigeage, Mémoires du BRGM n" 14, Ed du BRGM, 172 p, et dans Isaaks et Srivastava, 1989, Applied
Geostatistics, Oxford University Press, New-York, 561 p.Kriging is described in particular in Matheron, 1963,
Treaty of Applied Geostatistics, volume II, Le Krigeage, Memoirs of BRGM n "14, Ed of BRGM, 172 p, and in Isaaks and Srivastava, 1989, Applied
Geostatistics, Oxford University Press, New York, 561 p.
D'autres méthodes d'interpolation sont envisageables, parmi elles on choisira par exemple la méthode des moindres carrés et celle des fonctions spline à courbure minimale. Other interpolation methods are possible, among them we will choose for example the method of least squares and that of spline functions with minimum curvature.
La méthode des moindres carrés consiste à ajuster un champ, soit localement, soit globalement, à une combinaison linéaire de fonctions de base choisies à l'avance, en minimisant la somme des écarts quadratiques aux points expérimentaux. Pour une interpolation, on se limite en général pour réaliser une régression polynomiale à une quadrique ou une cubique. The least squares method consists in fitting a field, either locally or globally, to a linear combination of basic functions chosen in advance, by minimizing the sum of the quadratic deviations at the experimental points. For an interpolation, we generally limit ourselves to performing a polynomial regression to a quadric or a cubic.
La méthode des coefficients indéterminés consiste à adapter une fonction polynomiale (dont le degré augmente avec le nombre de points) qui coïncide avec les valeurs mesurées. The method of indeterminate coefficients consists in adapting a polynomial function (the degree of which increases with the number of points) which coincides with the measured values.
La méthode de triangulation crée un patchwork de triangles dont les côtés passent par les points de mesures. A partir de ces triangles, pour chaque point du maillage, I'estimation est faite en réalisant une interpolation linéaire, par exemple. The triangulation method creates a patchwork of triangles whose sides pass through the measurement points. From these triangles, for each point of the mesh, the estimate is made by performing a linear interpolation, for example.
La méthode de pondération des distances: les poids sont des fonctions décroissantes des distances (en général l'inverse du carré des distances). The distance weighting method: the weights are decreasing functions of the distances (in general the inverse of the square of the distances).
La méthode de Shepard est basée sur la méthode précédente d'inverse des distances pondérée par la méthode des moindres carrés. Shepard's method is based on the previous method of inverse distances weighted by the method of least squares.
La méthode des fonctions spline à courbure minimale est utilisée pour le lissage et déterminée par minimisation d'une fonction devant passer le plus près des points et constituer une surface de courbure minimale. Avec les fonctions spline de type "plaque mince", on se rapproche des caractéristiques du Krigeage. The method of spline functions with minimum curvature is used for smoothing and determined by minimization of a function which must pass closest to the points and constitute a surface of minimum curvature. With the spline functions of the "thin plate" type, we get closer to the characteristics of Kriging.
Des corrections sont par exemple effectuées en fonction des connaissances sur la dynamique, la thermodynamique, les basses couches de l'atmosphère. Corrections are made, for example, based on knowledge of dynamics, thermodynamics, the lower layers of the atmosphere.
En variante, le programme des calculs d'interpolation spatiale peut aussi avoir une base de méthode d'interpolation qui est testée en permanence avec production d'une carte d'erreur pour choisir la méthode la plus appropriée en fonction de valeurs numériques à traiter. As a variant, the program of spatial interpolation calculations can also have a base of interpolation method which is continuously tested with the production of an error map to choose the most appropriate method as a function of the numerical values to be processed.
Avantageusement, le système de cartographie de la pollution comporte une fonction permettant, après la désignation d'un parcours à effectuer dans la zone géographique surveillée, par exemple la région parisienne, de déterminer la quantité de polluants absorbés par un individu lors d'un parcours. La vitesse du parcours est estimée d'après les conditions de circulation et/ou d'après la distance. L'intégration dans le temps de l'inhalation de polluants permet de calculer la quantité totale de polluants inhalés lors du trajet. On peut ainsi déterminer la corrélation entre diverses maladies et l'inhalation de polluants ou déterminer des parcours optimisés pour réduire la quantité de polluants absorbés. Advantageously, the pollution mapping system includes a function allowing, after the designation of a route to be carried out in the monitored geographical area, for example the Paris region, to determine the quantity of pollutants absorbed by an individual during a route . The speed of the route is estimated based on traffic conditions and / or the distance. The integration over time of the inhalation of pollutants makes it possible to calculate the total quantity of pollutants inhaled during the journey. It is thus possible to determine the correlation between various diseases and the inhalation of pollutants or determine optimized routes to reduce the quantity of pollutants absorbed.
Une première variante de réalisation du système selon la présente invention utilise des logiciels du commerce. Par exemple, un système de gestion de base de données ou un programme spécifique écrit par exemple en Visual Basic (commercialisé par la Société MICROSOFT) assure le lancement d'un logiciel de calculs scientifiques, comme par exemple, le logiciel commercialisé sous la dénomination Matlab, assurant les calculs d'interpolation, les calculs statistiques ou les calculs de diffusion, les calculs de mécanique de fluide ou autres à effectuer. La fusion des données interpolées avec une carte géographique digitalisée, par exemple par le logiciel commercialisé sous la dénomination Map info, est assurée par le logiciel commercialisé sous la dénomination Surfer. En variante, la fusion des données interpolées avec une carte géographique digitalisée est aussi réalisée par le programme. La carte géographique en question doit être préalablement digitalisée et numérisée par un logiciel approprié par exemple de l'lnstitut Géographique National. La carte résultante est affichée dans le logiciel Matlab ou avantageusement dans le logiciel de présentation, comme par exemple commercialisé sous la dénomination Powerpoint, qui peut faire une animation, avantageusement en fausses couleurs de l'évolution de la pollution dans la zone géographique traitée avec le temps. Les images cartographiques de pollution peuvent être réalisées en deux dimensions ou en trois dimensions. A first variant embodiment of the system according to the present invention uses commercial software. For example, a database management system or a specific program written for example in Visual Basic (marketed by the company MICROSOFT) ensures the launch of scientific calculation software, such as for example, the software marketed under the name Matlab , ensuring the interpolation calculations, the statistical calculations or the diffusion calculations, the fluid mechanics calculations or others to be carried out. The fusion of interpolated data with a digital geographic map, for example by the software marketed under the name Map info, is ensured by the software marketed under the name Surfer. As a variant, the program merges the interpolated data with a digital geographic map. The geographic map in question must be digitized beforehand and digitized by appropriate software, for example from the National Geographic Institute. The resulting map is displayed in the Matlab software or advantageously in the presentation software, such as for example marketed under the name Powerpoint, which can make an animation, advantageously in false colors, of the evolution of the pollution in the geographical area treated with the time. Pollution cartographic images can be produced in two dimensions or in three dimensions.
Dans une deuxième variante de réalisation, le système selon la présente invention est antérieurement écrit dans un langage informatique interprété et/ou compilé. D'excellents résultats ont été obtenus en utilisant le logiciel vendu sous la dénomination Matlab, notamment en ce qui concerne les fonctions permettant l'interpolation et les représentations graphiques (parcours cartes et animations). In a second variant embodiment, the system according to the present invention was previously written in a computer language interpreted and / or compiled. Excellent results have been obtained using the software sold under the name Matlab, in particular with regard to the functions allowing interpolation and graphic representations (maps and animations).
Le choix de l'emplacement de stations d'acquisition 1.1 à 1.N est déterminant dans l'efficacité du système selon la présente invention. Dans un premier cas, on doit utiliser les stations existantes. Dans un tel cas, le modèle est avantageusement validé par la mise en oeuvre d'une station mobile 1.a permettant de comparer les résultats de calcul avec une mesure réelle en divers points dans la zone à cartographier. En variante, on répartit les stations de manière régulière et/ou aléatoire sur la zone à cartographier. The choice of the location of acquisition stations 1.1 to 1.N is decisive in the efficiency of the system according to the present invention. In the first case, the existing stations must be used. In such a case, the model is advantageously validated by the use of a mobile station 1.a making it possible to compare the calculation results with an actual measurement at various points in the area to be mapped. As a variant, the stations are distributed regularly and / or randomly over the area to be mapped.
Ensuite, avantageusement, on supprime ou déplace les stations inutiles ou redondantes. Un exemple de procédé d'élimination de stations inutiles et/ou redondantes est illustré sur ia figure 3.Then, advantageously, the unnecessary or redundant stations are deleted or moved. An example of a method for eliminating unnecessary and / or redundant stations is illustrated in FIG. 3.
Le programme débute en 21. The program begins in 21.
On va en 23. We go to 23.
En 23, on effectue l'acquisition des données en provenance des stations 1.1 à 1.N. In 23, the data from stations 1.1 to 1.N are acquired.
On va en 25. We're going to 25.
En 25, on calcule un modèle M des références correspondant à l'utilisation de la totalité des stations 1.1 à 1.N. At 25, a model M of the references corresponding to the use of all the stations 1.1 to 1.N is calculated.
On va en 27. We're going to 27.
En 27, on initialise un compteur. At 27, a counter is initialized.
On va en 29. We are going to 29.
En 29, on incrémente le compteur. At 29, the counter is incremented.
On va en 31. We're going to 31.
En 31, on calcule un modèle Mi élaboré à partir des données de toutes les stations à l'exception de la station i examinée (désignée par le compteur 29). At 31, a model Mi is calculated, based on the data of all the stations with the exception of the station i examined (designated by the counter 29).
On va en 33. We're going to 33.
En 33, on compare le résultat du calcul élaboré à partir des données de toutes les stations (en 25) et celui élaboré sans tenir compte de la station i (en 31). La comparaison 33 tient compte du seuil d'erreur que l'on veut bien tolérer. In 33, we compare the result of the calculation elaborated from the data of all the stations (in 25) and that elaborated without taking account of the station i (in 31). The comparison 33 takes account of the error threshold which one wishes to tolerate.
Si les modèles sont différents, on va en 35. If the models are different, we go to 35.
Si les modèles sont sensiblement égaux, on va en 37. If the models are substantially equal, we go to 37.
En 37, on supprime la station i de la liste des stations dont les données sont examinées pour l'élaboration du modèle M (en 25). In 37, we delete the station i from the list of stations whose data are examined for the development of the model M (in 25).
En 35, on vérifie si l'on a atteint la dernière station. Si non, on va en 29. In 35, we check if we have reached the last station. If not, we go to 29.
Si oui, on va en 39. If yes, we go to 39.
En 39, I'optimisation du réseau de stations d'acquisition est terminée. In 39, the optimization of the network of acquisition stations is completed.
Dans une variante du procédé de la figure 3, on détermine tout d'abord par la boucle comportant les étapes 29 à 35 les stations indispensables dont la suppression perturbe les résultats de mesure, puis on examine les modèles non pas par suppression des stations une par une, mais par paire de stations, par triplé de stations, par quadriplé de stations, etc... In a variant of the method of FIG. 3, the essential stations are firstly determined by the loop comprising steps 29 to 35, the deletion of which disturbs the measurement results, then the models are examined not by deleting the stations one by one, but per pair of stations, triplet of stations, quadruple of stations, etc.
jusqu'à la validation de la suppression du nombre maximal de stations redondantes ou inutiles. Les stations redondantes sont supprimées et/ou déplacées en un endroit non redondant. En variante, avant l'installation des stations, on déplace une ou plusieurs stations mobiles extrêmement rapidement entre divers points de manière à assurer l'étape d'acquisition 23 quasi instantanément (mesures quasi simultanées en divers points), puis on détermine les endroits où il est indispensable de disposer les stations lors de la constitution du système selon la présente invention.until validation of the deletion of the maximum number of redundant or unnecessary stations. Redundant stations are deleted and / or moved to a non-redundant location. As a variant, before the stations are installed, one or more mobile stations are moved extremely rapidly between various points so as to ensure the acquisition step 23 almost instantaneously (almost simultaneous measurements at various points), then the places are determined. it is essential to have the stations when building the system according to the present invention.
De même, il est possible d'appliquer la méthode de perturbation pour déplacer les diverses stations jusqu'à un emplacement optimal. On effectue des dépiacements limités d'une station dans diverses directions et on compare les résultats obtenus avec les résultats mesurés par la station mobile en divers points de manière à retenir l'emplacement le plus favorable pour disposer une station. La perturbation est appliquée successivement à certaines ou avantageusement à toutes les stations jusqu'à la détermination des emplacements optimaux des diverses stations de mesure 1.1 à 1.N. Similarly, it is possible to apply the disturbance method to move the various stations to an optimal location. Limited depications of a station are carried out in various directions and the results obtained are compared with the results measured by the mobile station at various points so as to retain the most favorable location for placing a station. The disturbance is applied successively to some or advantageously to all stations until the optimal locations of the various measurement stations 1.1 to 1.N are determined.
La station mobile 1.a permet de valider un modèle. En effet, on déplace la station en divers points et on compare le taux de pollution en ce point mesuré avec le taux de pollution prédit par le système. En cas de divergence, on modifie l'algorithme employé, la disposition ou le nombre de stations. The mobile station 1.a validates a model. In fact, the station is moved to various points and the pollution rate at this measured point is compared with the pollution rate predicted by the system. In case of divergence, the algorithm used, the layout or the number of stations are modified.
La présente invention s'applique à la représentation cartographique d'une ou plusieurs valeurs mesurées en un nombre limité de points, à un système d'alerte dans le cas où une valeur de seuil est dépassée, notamment un seuil de pollution en un endroit donné, à la mesure de la pollution de l'air, à la réalisation de cartes et d'animations temporelles illustrant, notamment en fausses couleurs, et/ou en trois dimensions l'évolution de la pollution avec le temps dans une région donnée, à la réalisation de cartes de contamination chimique, biologique ou radioactive des sols, et à l'épidémiologie. The present invention applies to the cartographic representation of one or more values measured at a limited number of points, to an alert system in the event that a threshold value is exceeded, in particular a pollution threshold at a given location. , measuring air pollution, producing maps and time animations illustrating, in particular in false colors, and / or in three dimensions, the evolution of pollution over time in a given region, the creation of maps of chemical, biological or radioactive contamination of the soil, and of epidemiology.
Dans d'autres applications de la présente invention, on réalise deux représentations géographiques (cartes et/ou animations) illustrant le champ de température, le champ de vent, la densité de population, la densité des maladies par secteur, et de façon plus générale de tout paramètre dont on désire connaître la répartition spatiale et/ou le suivi dans le temps. In other applications of the present invention, two geographical representations are made (maps and / or animations) illustrating the temperature field, the wind field, the population density, the density of the diseases by sector, and more generally of any parameter whose spatial distribution and / or monitoring over time is desired.
Claims (11)
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|---|---|---|---|
| FR9607150A FR2749684B1 (en) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | SPATIAL AND / OR TEMPORAL INTERPOLATION SYSTEM |
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|---|---|---|---|
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- 1996-06-10 FR FR9607150A patent/FR2749684B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2749684B1 (en) | 1998-07-31 |
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