Analyse et enrichissement des traces GPS de l Enquête Nationale sur les Transports et les Déplacements

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1 Analyse et enrichissement des traces GPS de l Enquête Nationale sur les Transports et les Déplacements Séminaire d échanges : les nouveaux outils de suivi et d'analyse de la mobilité Grand Lyon, 24 octobre 2011 (Agence d urbanisme et Grand Lyon, Mission «temps et services innovants») Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

2 The travel behaviour researcher faces GPS data like a child faces a candy store there is so much there, that it is difficult to get started Schonfelder, Wolf, Oliveira, Samaga, Axhausen Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

3 Contenu 1. GPS et enquêtes sur la mobilité : cadre général 2. Type de suivi GPS, sélection du matériel et adaptation des récepteurs GPS 3. Schéma général du volet GPS dans l ENTD 4. Schéma général de traitement des données GPS a posteriori 5. Conclusion et perspectives Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

4 GPS et enquêtes sur la mobilité : les évolutions récentes Améliorations techniques apportées aux GPS : des récepteurs plus petits, une meilleure précision, une plus grande capacité de stockage, une autonomie accrue, et un temps d acquisition plus faible. Importante baisse des prix utilisation à grande échelle possible dans le cadre d une enquête de type «Enquête Nationale Transport et Déplacement» Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

5 Des apports en qualité et quantité Détails jamais fournis par les personnes enquêtées «classiquement» Description des trajets courts Choix de l itinéraire des données... Temps terminaux, attentes, vitesse, etc. Elimination des oublis de description des déplacements Extension de la période d enquête. Une semaine environ de données collectées par GPS, contre deux jours dans le questionnaire «classique» Voie d avenir pour les prochaines enquêtes sur la mobilité Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

6 Type de suivi GPS, sélection du matériel et adaptation des récepteurs GPS Choix d un suivi de personnes et non pas de véhicules Choix d un suivi passif Sélection des récepteurs-enregistreurs GPS et paramétrage Adaptation des récepteurs GPS pour en étendre l autonomie Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

7 Schéma général du volet GPS dans l ENTD : protocole initial et améliorations adoptées Opération basée sur le volontariat à l intérieur d une enquête obligatoire La moitié des régions, et avec des enquêteurs volontaires Tests successifs du protocole : d abord envois postaux des GPS. Puis déchargement des données GPS sur le portable de l enquêteur Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

8 Matériel et documents remis aux enquêteurs et aux enquêtés Fourni aux enquêtés Fourni aux enquêteurs Récepteur GPS SD Card Memory Elle doit être placée dans son logement du début à la fin des enquêtes Adaptateur USB Bluetooth Il doit être inséré avant chaque déchargement sur le poste A/C adapter Mode d emploi pour l enquêteur Manuel pour l enquêteur (2 pages) Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

9 Jour J Jour J + 7 (ou plus) Enquête Première visite Seconde visite Volontaire pour le GPS? (et GPS disponible) No Volet GPS Yes L enquêteur fournit à l enquêté le «pack GPS» ainsi que les consignes d utilisation L enquêté se déplace et le GPS enregistre les trajets L enquêteur récupère le matériel Immédiatement : l enquêteur lance le programme de déchargement des données sur son poste L enquêteur vérifie le GPS, le recharge : le matériel est prêt pour un autre enquêté 3. Schéma Général du volet GPS A la fin du questionnaire «classique», un bref questionnaire GPS complémentaire est proposé : CAPI-GPS Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

10 Questionnaire classique Traces GPS CAPI-GPS - Caractéristiques socio-eco - Déplacements dernier w-e - Déplacements de la veille - etc. Positions horodatées Jours sans enregistrement : Pourquoi? Sélection de déplacement : - Motif? - Nombre de personnes accompagnant l enquêté? - Modes de transport? Comment les caractéristiques des jours sans CAPI-GPS peuvent être dérivées des traces brutes? Comment les caractéristiques des jours sans CAPI-GPS et avec un questionnaire classique limité peuvent être dérivées des traces brutes? Cadre général pour la validation des méthodes : 3 outils de mesure combinés Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

11 4. Schéma général de traitement des données GPS a posteriori Données GPS Algorithmes a posteriori Déplacements Activités SIG Entrée Sortie Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

12 Sources d information et problèmes Trois sources : Données GPS : où est-on? à quel moment? SIG (Points of interest - POI, surfaces) : l environnement du lieu à ce moment SIG (Réseaux) : les itinéraires empruntés Imprécision, erreur et omission d informations : Données GPS : imprécision des coordonnées, données manquantes au démarrage ou dans de mauvaises conditions SIG : imprécision des POI et des arcs des réseaux, insuffisance des POI ou de localisations renseignées, carte statique (non dynamique) Humain : GPS oublié, non rechargé, non allumé Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

13 Filtrage Si le récepteur se trouve dans de mauvaises conditions, la position fournie par le GPS sera éloignée de la position réelle Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

14 Les étapes du traitement a posteriori 1. Nettoyage des données, filtrage 2. Estimation des vitesses réelles 3. Lissage 4. Découpage des enregistrements en segments - Nettoyage des traces obtenues 5. Estimation des données manquantes 6. Imputation des modes de transport 7. Combinaison des mêmes points d arrêt et distinction logique 8. Apport des points d intérêt (POI) 9. Map-Matching 10. Relier les traces au déplacement Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

15 5. Conclusion et perspectives A partir de données volumineuses, riches mais inexploitables dans leur forme brute : Nous pouvons reconstituer de manière automatisée des séquences continues, à la fois dans l'espace et dans le temps Les méthodes développées permettent de filtrer, réduire et enrichir les données GPS pour générer des tables équivalentes à celles des enquêtes classiques, mais avec une meilleure précision Les données ainsi collectées, traitées et analysées permettront des progrès dans l étude de la demande de transport, grâce à des observations plus précises et sur des périodes plus longues Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

16 Poursuite des travaux (1/3) par des thèses : «Méthodes d'analyse de données GPS dans les enquêtes sur la mobilité des personnes - les données manquantes et leur estimation» (Shuning Yuan, soutenue en 2010) «Mise au point d une méthode de collecte de données de mobilité en utilisant des récepteurs GPS qui soit comparable avec les enquêtes classiques et applicable dans les pays du Sud» (Thanh-Tu Nguyen, en cours) «Apports et difficultés d une collecte de données à l aide de récepteurs GPS pour réaliser une enquête sur la mobilité» (Thi Huong Thao Pham, démarrage imminent) Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

17 Poursuite des travaux (2/3) dans un contexte international : Action COST N TU Shanti «Survey Harmonisation with New Technologies Improvement» Comparaison de collecte France / Mexique / Vietnam / Suisse Accueil des professeurs Peter Stopher et Stephen Greaves, de l Université de Sydney Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

18 Poursuite des travaux (3/3) en ne se limitant pas au GPS : exploitation des possibilités multi-capteurs des smartphone : Localisation par le réseau Localisation Wi-Fi et connaissance de l environnement Wi-Fi Connaissance de l environnement Bluetooth Accéleromètre Autres capteurs Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre

19 Merci! Chercheurs impliqués à l IFSTTAR, DEST : Jimmy ARMOOGUM, Pierre-Olivier FLAVIGNY, Jean-Paul HUBERT, Jean-Loup MADRE, Philippe MARCHAL, Thanh-Tu NGUYEN, Sophie ROUX, Shuning YUAN (ISL-INRETS) Université Paris-Est, Institut français ais des sciences et technologies des transports, de l aml aménagement et des réseaux (IFSTTAR), Département Economie et Sociologie des Transports (DEST) philippe.marchal@ifsttar.fr Philippe Marchal, UPE, IFSTTAR, DEST Séminaire d échanges Nouveaux outils, Grand Lyon, 24 octobre