Chapitre 6 Le modèle de données spatiales à inspiration cognitive
6.2.2 La configuration de la représentation mentale des espaces urbains
La représentation mentale découle d‟une organisation mentale des objets fondamentaux d‟un environnement et des relations spatiales qualitatives qui existent entre eux selon des systèmes de référence [Tversky, 2003]. Elle joue un rôle primordial dans le processus de navigation [Jul & Furnas, 1997]. Par conséquent, il est nécessaire qu‟une telle représentation soit bien configurée afin d‟atteindre un niveau de performance acceptable lors de la navigation.
Pour aider la personne non voyante à mieux configurer sa représentation mentale de l‟espace, nous devrons définir les différents concepts qui sont sollicités dans cette représentation et les relations qui existent entre ces concepts [Yaagoubi & al., 2009].
6.2.2.1 Les éléments de la représentation mentale de la ville
Selon Lynch (1960), les représentations mentales de la ville sont composées de concepts qui se rapportent aux éléments physiques suivants; les voies, les limites, les quartiers, les nœuds et les repères spatiaux :
- Les voies : sont des canaux le long desquels l‟observateur se déplace habituellement, occasionnellement ou potentiellement. Les autres éléments de l‟environnement sont disposés et mis en relation le long de ces voies.
- Les limites : définissent les frontières entre deux espaces.
- Les quartiers : sont des espaces de la ville caractérisés par leur taille assez large. - Les nœuds : sont des points ou des lieux stratégiques d‟une ville, qui sont
pénétrables par les piétons. Ils peuvent être des points de jonction, des endroits où on change le système de transport, des croisements de voies et ainsi de suite. - Les repères spatiaux : sont des objets qui servent comme des références
spatiales, et qui ne sont pas nécessairement accessibles par le piéton.
Il est à noter que la configuration proposée par Lynch regroupe l‟essentiel des éléments de l‟espace urbain, même après 50 ans de recherche subséquente! La qualité de la configuration et de l‟élaboration de la représentation mentale d‟un espace urbain dépend de la façon dont les différentes parties sont disposées. Pour capturer la disposition de ces éléments, nous avons développé un modèle configurationnel de la représentation mentale de la ville en nous basant sur les „schémas d‟image‟ [Yaagoubi & al. (1), 2010].
La notion des schémas d‟image a été introduite par [Johnson, 1987] afin d‟expliquer la nature des interactions entre l‟être humain et son environnement externe. L‟auteur définit les schémas d‟image comme des structures schématiques et récurrentes sollicitées dans les diverses opérations cognitives. Ces structures ont un caractère dynamique, elles permettent d‟organiser nos expériences et nos compréhensions de façon flexible selon le contexte. Les schémas d‟image ont une structure interne bien définie et assez riche pour contraindre la perception des individus.
L‟objectif du modèle configurationnel des représentations mentales est d‟extraire et de capturer la sémantique reliée à la configuration de ces représentations [Rüetschi & Timpf, 2005], et ensuite, les utiliser dans un modèle sémantique. Ainsi, nous spéculons que le
modèle sémantique résultant assurera une communication meilleure et surtout plus adéquate lors de l‟aide à la navigation chez le piéton non voyant.
6.2.2.2 Le modèle configurationnel de la représentation mentale des espaces
urbains à base de schémas d’image
Pour élaborer le modèle configurationnel des représentations mentales, nous nous sommes basés sur la notion des schémas d‟image, ainsi que la description de [Lynch, 1960] des éléments de la ville. Dans ce qui suit, nous présenterons une brève description de ce modèle. L‟article [Yaagoubi & al. (1), 2010] renferme de façon exhaustive et détaillée la démarche qui a été suivie pour aboutir à un tel résultat.
La figure suivante met en relation les divers schémas d‟image utilisés pour la modélisation de la configuration de la représentation mentale de la ville. Les concepts encadrés représentent les schémas d‟image utilisés.
FIG. 6.1 : Les éléments principaux de la représentation mentale de la ville modélisés par les
schémas d‟image
Les différents schémas d‟image utilisés dans cette modélisation sont définis comme suit [Johnson, 1987] :
- CONTAINER : ce schéma est caractérisé par son espace intérieur, ces limites et son espace extérieur. Il permet de représenter la notion de „Contenir‟ [Raubal & al., 1997].
- BOUNDARY : il s‟agit d‟une partie composante du schéma d‟image CONTAINER, car le schéma BOUNDARY permet de bien séparer entre l‟espace interne d‟un objet et son espace externe.
- SURFACE : ce schéma d‟image permet de décrire la notion de zone ou d‟espace bidimensionnel. CONTAINER Quartier BOUNDARY Limite OBJECT Landmark OBJECT Nœud LINK Segment OBJECT Obstacle SURFACE Transition CONTAINER Ville PATH Voie
- OBJECT : ce schéma sert à spécifier des entités discrètes dans l‟espace.
- PATH : ce schéma est caractérisé par trois éléments; 1) une source qui est généralement le point de départ, 2) un objectif qui correspond au point d‟arrivée et 3) une séquence qui est définie par un ensemble de localisations continues qui connectent la source avec l‟objectif.
- LINK : ce schéma exprime tout simplement une relation de connexion entre des événements (spatiaux ou temporels).
Pour renforcer ce modèle configurationnel, nous avons aussi modélisé les relations entre les différents schémas d‟image utilisés. Pour cela, nous avons eu recours à des schémas d‟image standards ainsi que des schémas d‟image de type „Force‟ [Yaagoubi & al. (1), 2010].
[Johnson, 1987] définit la force comme une interaction causale entre certains objets ou entre des individus et des objets. Selon le même auteur, une force a entre autres les caractéristiques ci-dessous :
1. La force est toujours mise en œuvre à travers l‟interaction. 2. Généralement, il existe un trajet unique du mouvement. 3. Une force à une origine ou une source.
4. Une force à une intensité ou un degré de puissance.
La figure suivante illustre le modèle configurationnel de la représentation mentale des espaces urbains incluant les schémas d‟image standards et les forces.
FIG. 6.2 : Le modèle configurationnel de la représentation mentale de la ville basé sur les
forces et les schémas d‟image
Le schéma d‟image PART-WHOLE est un schéma standard qui permet de modéliser la relation d‟appartenance et de composition d‟un objet vers un autre. Dans notre modèle, ce schéma sert à représenter les relations d‟appartenance des quartiers et des limites à la ville, des „Landmarks‟ aux quartiers, et des segments à des voies.
Les autres relations présentes dans ce modèle sont représentées par des forces. Ces différentes forces sont les suivantes [Johnson, 1987] :
- ENABLEMENT : il s‟agit d‟une force imaginaire qui permet d‟évaluer les capacités d‟un individu à exercer une activité physique. Dans notre modèle, on utilise cette force pour évaluer la capacité du piéton non voyant à naviguer dans un nouveau quartier.
- COMPULSION : elle est définie comme une force extérieure qui donne lieu à un mouvement. Cette force est utile pour représenter le fait que le piéton non voyant doit rester sur la voie de déplacement lors de sa navigation.
- ATTRACTION : c‟est une sorte de force de gravitation (qui est différente de la gravitation céleste) qui se manifeste comme une attirance d‟un objet vers un autre. Il s‟agit de la modélisation de l‟effet d‟attirance qu‟un repère spatial exerce sur le piéton lorsqu‟il est sur un segment de la voie de déplacement. - REPULSION : est la force qui s‟exprime lorsque deux objets se repoussent dans
deux sens opposés. Elle sert à représenter l‟effet de répulsion lorsque le piéton veut s‟éloigner d‟un Landmark.
- BLOCKAGE : ce schéma se manifeste lorsqu‟on interagit avec des obstacles qui bloquent ou résistent à notre force. Dans notre modèle configurationnel, on utilise cette force pour représenter l‟effet des obstacles qui bloquent notre déplacement, et qui nous oblige à choisir une autre voie.
- RESTRAINT REMOVAL : cette force est considérée comme un cas particulier de la force BLOCKAGE, mais avec la possibilité de franchir ou de contourner l‟obstacle.
Il est à noter que les schémas d‟image de type Force que nous avons utilisés nous servent à modéliser la dynamique de la relation entre le piéton et l‟espace urbain de navigation. Pour une explication plus détaillée sur l‟élaboration et le fonctionnement de ce modèle configurationnel basé sur les schémas d‟image standards et les forces, nous référons les lecteurs intéressés à l‟article [Yaagoubi & al. (1), 2010].