Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2009. / Titre de l'écran-titre (visionné le 13 janvier 2010). Bibliogr.

La visualisation géographique de l'information est un aspect important du SOLAP. Elle est le troisième élément clé pour supporter une analyse facile, rapide et intuitive des données prônée par l'approche SOLAP. Cependant, à ce jour, aucune étude ne s'est intéressée spécifiquement à cet aspect du SOLAP et les stratégies de visualisation utilisées traditionnellement dans les SIG ne conviennent pas à l'approche interactive et multidimensionnelle. Ce mémoire présente une recherche exploratoire proposant premièrement de placer la visualisation géographique au coeur de la relation entre l'utilisateur et la base de données. Cette stratégie fait ressurgir plusieurs besoins et possibilités explorées au cours de ce mémoire. Le respect de la flexibilité d'analyse SOLAP, les divers types de visualisation nécessaires pour rendre les différents types de requêtes, puis les manipulations graphiques qui peuvent s'opérer dans un environnement SOLAP font l'objet de propositions. Deuxièmement, ce mémoire propose une méthode permettant une relation directe entre les données et leur visualisation, sans l'intermédiaire de l'utilisateur. La solution théorique résultante respecte la philosophie d'exploration interactive prônée par l'approche SOLAP. Elle suggère l'intégration de l'expertise en visualisation géographique à l'intérieur même de la technologie SOLAP par l'ajout de métadonnées et d'une base de connaissances sémiologiques. Ce premier pas vers une amélioration du processus de visualisation avec SOLAP ouvre la porte à plusieurs recherches ultérieures.

Cette thèse présente une nouvelle méthodologie pour analyser des réseaux. Nous développons l'intrication d'un réseau multiplex, qui se matérialise sous forme d'une mesure d'intensité et d'homogénéité, et d'une abstraction, le réseau d'interaction des catalyseurs, auxquels sont associés des indices d'intrication. Nous présentons ensuite la mise en place d'outils spécifiques pour l'analyse visuelle des réseaux complexes qui tirent profit de cette méthodologie. Ces outils présente une vue double de deux réseaux,qui inclue une un algorithme de dessin, une interaction associant brossage d'une sélection et de multiples liens pré-attentifs. Nous terminons ce document par la présentation détaillée d'applications dans de multiples domaines. / When it comes to comprehension of complex phenomena, humans need to understand what interactions lie within them.These interactions are often captured with complex networks. However, the interaction pluralism is often shallowed by traditional network models. We propose a new way to look at these phenomena through the lens of multiplex networks, in which catalysts are drivers of the interaction through substrates. To study the entanglement of a multiplex network is to study how edges intertwine, in other words, how catalysts interact. Our entanglement analysis results in a full set of new objects which completes traditional network approaches: the entanglement homogeneity and intensity of the multiplex network, and the catalyst interaction network, with for each catalyst, an entanglement index. These objects are very suitable for embedment in a visual analytics framework, to enable comprehension of a complex structure. We thus propose of visual setting with coordinated multiple views. We take advantage of mental mapping and visual linking to present simultaneous information of a multiplex network at three different levels of abstraction. We complete brushing and linking with a leapfrog interaction that mimics the back-and-forth process involved in users' comprehension. The method is validated and enriched through multiple applications including assessing group cohesion in document collections, and identification of particular associations in social networks.

Les flux d’information suivent aujourd’hui des chemins complexes: la propagation des informations, impliquant éditeurs on-line, chaînes d’information en continu et réseaux sociaux, emprunte alors des chemins croisés, susceptibles d’agir sur le contenu et sa perception. Ce projet de thèse étudie l’adaptation des mesures de graphes classiques aux graphes multiplexes en relation avec le domaine étudié, propose de construire des visualisations à partir de plusieurs représentations graphiques des réseaux, et de les combiner (visualisations multi-vues synchronisées, représentations hybrides, etc.). L’accent est mis sur les modes d’interaction permettant de prendre en compte l’aspect multiplexe (multicouche) des réseaux. Ces représentations et manipulations interactives s’appuient aussi sur le calcul d’indicateurs propres aux réseaux multiplexes. Ce travail est basé sur deux jeux de données principaux: l’un est une archive de 12 ans de l’émission japonaise publique quotidienne NHK News 7, de 2001 à 2013. L’autre recense les participants aux émissions de télévision/radio françaises entre 2010 et 2015. Deux systèmes de visualisation s’appuyant sur une interface Web ont été développés pour analyser des réseaux multiplexes, que nous appelons «Visual Cloud» et «Laputa». Dans le Visual Cloud, nous définissons formellement une notion de similitude entre les concepts et les groupes de concepts que nous nommons possibilité de co-occurrence (CP). Conformément à cette définition, nous proposons un algorithme de classification hiérarchique. Nous regroupons les couches dans le réseau multiplexe de documents, et intégrons cette hiérarchie dans un nuage de mots interactif. Nous améliorons les algorithmes traditionnels de disposition de mise en forme de nuages de mots de sorte à préserver les contraintes sur la hiérarchie de concepts. Le système Laputa est destiné à l’analyse complexe de réseaux temporels denses et multidimensionnels. Pour ce faire, il associe un graphe à une segmentation. La segmentation par communauté, par attribut, ou encore par tranche temporelle, forme des vues de ce graphe. Afin d’associer ces vues avec le tout global, nous utilisons des diagrammes de Sankey pour révéler l’évolution des communautés (diagrammes que nous avons augmentés avec un zoom sémantique). Cette thèse nous permet ainsi de parcourir trois aspects (3V) des plus intéressants de la donnée et du BigData appliqués aux archives multimédia: Le Volume de nos données dans l’immensité des archives, nous atteignons des ordres de grandeurs qui ne sont pas praticables pour la visualisation et l’exploitation des liens. La Vélocité à cause de la nature temporelle de nos données (par définition). La Variété qui est un corollaire de la richesse des données multimédia et de tout ce que l’on peut souhaiter vouloir y investiguer. Ce que l’on peut retenir de cette thèse c’est que la traduction de ces trois défis a pris dans tous les cas une réponse sous la forme d’une analyse de réseaux multiplexes. Nous retrouvons toujours ces structures au coeur de notre travail, que ce soit de manière plus discrète dans les critères pour filtrer les arêtes par l’algorithme Simmelian backbone, que ce soit par la superposition de tranches temporelles, ou bien que ce soit beaucoup plus directement dans la combinaison d’indices sémantiques visuels et textuels pour laquelle nous extrayons les hiérarchies permettant notre visualisation. / Nowadays, information follows complex paths: information propagation involving on-line editors, 24-hour news providers and social medias following entangled paths acting on information content and perception. This thesis studies the adaptation of classical graph measurements to multiplex graphs, to build visualizations from several graphical representations of the networks, and to combine them (synchronized multi-view visualizations, hybrid representations, etc.). Emphasis is placed on the modes of interaction allowing to take in hand the multiplex nature (multilayer) of the networks. These representations and interactive manipulations are also based on the calculation of indicators specific to multiplex networks. The work is based on two main datasets: one is a 12-year archive of the Japanese public daily broadcast NHK News 7, from 2001 to 2013. Another lists the participants in the French TV/radio shows between 2010 and 2015. Two visualization systems based on a Web interface have been developed for multiplex network analysis, which we call "Visual Cloud" and "Laputa". In the Visual Cloud, we formally define a notion of similarity between concepts and groups of concepts that we call co-occurrence possibility (CP). According to this definition, we propose a hierarchical classification algorithm. We aggregate the layers in a multiplex network of documents, and integrate that hierarchy into an interactive word cloud. Here we improve the traditional word cloud layout algorithms so as to preserve the constraints on the concept hierarchy. The Laputa system is intended for the complex analysis of dense and multidimensional temporal networks. To do this, it associates a graph with a segmentation. The segmentation by communities, by attributes, or by time slices, forms views of this graph. In order to associate these views with the global whole, we use Sankey diagrams to reveal the evolution of the communities (diagrams that we have increased with a semantic zoom). This thesis allows us to browse three aspects of the most interesting aspects of the data miming and BigData applied to multimedia archives: The Volume since our archives are immense and reach orders of magnitude that are usually not practicable for the visualization; Velocity, because of the temporal nature of our data (by definition). The Variety that is a corollary of the richness of multimedia data and of all that one may wish to want to investigate. What we can retain from this thesis is that we met each of these three challenges by taking an answer in the form of a multiplex network analysis. These structures are always at the heart of our work, whether in the criteria for filtering edges using the Simmelian backbone algorithm, or in the superposition of time slices in the complex networks, or much more directly in the combinations of visual and textual semantic indices for which we extract hierarchies allowing our visualization.

Cette thèse porte sur l'analyse visuelle de scènes intérieures capturées par des caméras de profondeur dans le but de convertir leurs données en information de haut niveau sur la scène. Elle explore l'application d'outils d'analyse géométrique 3D à des données visuelles de profondeur en termes d'amélioration de qualité, de recalage et de consolidation. En particulier, elle vise à montrer comment l'abstraction de formes permet de générer des représentations légères pour une analyse rapide avec des besoins matériels faibles. Cette propriété est liée à notre objectif de concevoir des algorithmes adaptés à un fonctionnement embarqué en temps réel dans le cadre d'appareils portables, téléphones ou robots mobiles. Le contexte de cette thèse est l'exécution d'un procédé d’interaction 3D temps réel sur un appareil mobile. Cette exécution soulève plusieurs problématiques, dont le placement de zones d'interaction 3D par rapport à des objets environnants réels, le suivi de ces zones dans l'espace lorsque le capteur est déplacé ainsi qu'une utilisation claire et compréhensible du système par des utilisateurs non experts. Nous apportons des contributions vers la résolution de ces problèmes pour montrer comment l'abstraction géométrique de la scène permet une localisation rapide et robuste du capteur et une représentation efficace des données fournies ainsi que l'amélioration de leur qualité et leur consolidation. Bien que les formes géométriques simples ne contiennent pas autant d'information que les nuages de points denses ou les ensembles volumiques pour représenter les scènes observées, nous montrons qu’elles constituent une approximation acceptable et que leur légèreté leur donne un bon équilibre entre précision et performance. / This PhD thesis focuses on the problem of visual scene analysis captured by commodity depth sensors to convert their data into high level understanding of the scene. It explores the use of 3D geometry analysis tools on visual depth data in terms of enhancement, registration and consolidation. In particular, we aim to show how shape abstraction can generate lightweight representations of the data for fast analysis with low hardware requirements. This last property is important as one of our goals is to design algorithms suitable for live embedded operation in e.g., wearable devices, smartphones or mobile robots. The context of this thesis is the live operation of 3D interaction on a mobile device, which raises numerous issues including placing 3D interaction zones with relation to real surrounding objects, tracking the interaction zones in space when the sensor moves and providing a meaningful and understandable experience to non-expert users. Towards solving these problems, we make contributions where scene abstraction leads to fast and robust sensor localization as well as efficient frame data representation, enhancement and consolidation. While simple geometric surface shapes are not as faithful as heavy point sets or volumes to represent observed scenes, we show that they are an acceptable approximation and their light weight makes them well balanced between accuracy and performance.

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 février 2024) / Les producteurs agricoles et leurs conseillers ont besoin d'outils simples pour mesurer l'état de la structure des sols et évaluer les effets de leurs pratiques; cependant, aucune des méthodes d'évaluation visuelle n'a été validée dans les conditions des sols minéraux du Québec. Ce projet vise la conception d'une nouvelle méthode pour diagnostiquer la qualité structurale des sols minéraux du Québec par évaluation visuelle et tactile. Ce nouvel indicateur, l'indicateur visuel de la qualité structurale des profils des sols minéraux (IVQS), a été élaboré à partir de six descripteurs pédomorphologiques prélevés dans l'étude de l'état de santé des sols agricoles du Québec (EESSAQ) et recensés lors de l'inventaire pédologique : le type, la classe et le grade de la structure, la consistance, la porosité fine et la porosité grossière. Le développement de l'IVQS a consisté à quantifier des catégories de descripteurs ainsi qu'à pondérer les descripteurs pour construire une note. Les résultats de l'IVQS et ceux du VESS (Visual Evaluation of Soil Structure), une méthode d'évaluation visuelle similaire à l'IVQS et souvent rapportée dans littérature scientifique; ont été évalués en les comparant à cinq paramètres physiques de sols : diamètre moyen pondéré (DMP), masse volumique apparente (MVA), macroporosité, matière organique (MO) et conductivité hydraulique (Ksat); et le rendement des cultures. L'algorithme de l'IVQS est sensible et permet de démontrer des différences significatives de l'état structural entre sols cultivés et sols témoins inventoriés dans l'EESSAQ pour la majorité des types de sols minéraux. Les résultats de l'IVQS et du VESS sont fortement corrélés entre eux dans les sols des groupes texturaux argileux, loameux et limoneux. Les corrélations entre les cinq paramètres physiques et le rendement relatif avec l'IVQS et le VESS sont toutefois faibles dans les cinq groupes texturaux. Les associations inconsistantes observées dans l'horizon B des cinq groupes texturaux et de façon majoritaire dans les sols sableux et squelettiques, invitent à revoir la méthodologie de l'IVQS utilisé dans l'horizon B et plus particulièrement dans les sols sableux et squelettiques. Malgré les faibles corrélations observées avec les paramètres physiques du sol et le rendement des cultures, la méthodologie actuelle de l'IVQS présente plusieurs avantages par rapport aux méthodes d'évaluation visuelle existantes. En conclusion, l'IVQS serait pertinent à utiliser lors de l'évaluation de la qualité structurale de la majorité des types de sols minéraux québécois, mais des travaux supplémentaires seraient nécessaires pour mieux comprendre ou améliorer la relation de cet indicateur avec les autres indicateurs de santé des sols et la productivité de cultures. / Farmers and their advisors need simple tools to assess the condition of soil structure and evaluate their practices; however, none of the visual assessment methods have been validated under the conditions of mineral soils in Quebec. This project aims to design a new method to diagnose the structural quality of Quebec's mineral soils through visual and tactile assessment. This new indicator, the Visual Indicator of Structural Quality of Mineral Soil Profiles (IVQS), was developed based on six pedomorphologic descriptors: type, class, and grade of structure, consistency, fine porosity, and coarse porosity collected during a national soil health survey conducted in Quebec (EESSAQ). The development of IVQS involved quantifying descriptor categories and weighting descriptors to construct a score. IVQS results and those of the Visual Evaluation of Soil Structure (VESS) method, a visual soil structure assessment method commonly reported in the literature, were evaluated and compared to five soil physical parameters: mean weighted diameter (MWD), bulk density (BD), macroporosity, organic matter (OM), and hydraulic conductivity (Ksat); and crop yield. The IVQS algorithm is sensitive in demonstrating significant differences in structural condition between cultivated and control soils inventoried in EESSAQ for the majority of mineral soil types. IVQS and VESS are strongly correlated together in clayey, loamy, and silty textural groups. Correlations between IVQS and VESS and the five physical parameters and relative yield show are however weak in the five textural groups. Inconsistent associations observed in the B horizon of the five textural groups and predominantly for sandy and skeletal soils suggest a need to review the IVQS methodology used for the B horizon and entirely for sandy and skeletal soils. Despite the weak relationships observed between physical parameters and crop yield, the current IVQS methodology has several advantages over existing visual assessment methods. In conclusion, IVQS is a relevant tool for evaluating the structural quality of the majority of Quebec's mineral soil types, but further work should be undertaken to improve relationships between IVQS and other soil health indicators and crop productivity.

Durant les 20 dernières années, la recherche en visualisation d’informations (InfoVis) a permis l’émergence de nouvelles techniques et méthodes qui permettent d’assister l’analyse de données intensives pour la science, l’industrie, et les gouvernements. Cependant, la plupart de ces travaux de recherches furent orientés sur des données statiques pour des utilisateurs experts.Dernièrement, des évolutions technologique et sociétales ont eu pour effet de rendre les données de plus en plus dynamiques et accessibles pour une population plus diverse. Par exemple des flux de données tels que les emails, les mises à jours de statuts sur les réseaux sociaux, les flux RSS, les systèmes de
gestion de versions, et bien d’autres. Ces nouveaux types de données sont utilisés par une population qui n’est pas forcément entraînée ou éduquée à utiliser des visualisations de données. La plupart de ces personnes sont des utilisateurs occasionnels, d’autres utilisent très souvent ces données dans leurs travaux. Dans les deux cas, il est probable que ces personnes n’aient pas reçu de formation formelle en visualisation de données.Ces changements technologiques et sociétaux ont généré une multitude de nouveaux défis, car la plupart des techniques de visualisations sont conçues pour des experts et des bases de données statiques. Peu d’études ont été conduites pour explorer ces défis. Dans ce rapport de thèse, j’adresse la question suivante : « Peut-­on permettre à des utilisateurs non­-experts de créer leur propre visualisation et de contribuer à l’analyse de flux de données ? »La première étape pour répondre à cette question est d’évaluer si des personnes non formées à la visualisation d’informations ou aux « data sciences » peuvent effectuer des tâches d’analyse de données dynamiques utiles, en utilisant un système de visualisation adapté pour supporter cette tâche. Dans la première partie de cette dissertation, je présente différents scénarios et systèmes, qui permettent à des utilisateurs non­-experts (de 20 à 300 ou 2000 à 700 000 personnes) d’utiliser la visualisation d’informations pour analyser des données dynamiques.Un autre problème important est le manque de principes génériques de design pour l’encodage visuel de visualisations d’informations dynamiques. Dans cette dissertation, je conçois, définis, et explore un espace de design pour représenter des donnés dynamiques pour des utilisateurs non­-experts. Cette espace de design est structuré par des jetons graphiques représentant des éléments de données qui permettent de construire dans le temps différentes visualisations, tant classiques que nouvelles.Dans cette thèse, je propose un nouveau paradigme de conception (design) pour faciliter la réalisation de visualisation d’informations par les utilisateurs non­-experts. Ce paradigme est inspiré par des théories établies en psychologie du développement, tout autant que par des pratiques passées et présentes de création de visualisation à partir d’objets tangibles. Je décris tout d’abord les composants et processus de bases qui structurent ce paradigme. Ensuite, j’utiliserai cette description pour étudier *si et comment* des utilisateur non­-experts sont capables de créer, discuter, et mettre à jour leurs propres visualisations. Cette étude nous permettra de réviser notre modèle précédent et de fournir une première exploration des phénomènes relatifs à la création d’encodages visuels par des utilisateurs non­-experts sans logiciel. En résumé, cette thèse contribue à la compréhension des visualisations dynamiques pour des utilisateurs non­-experts. / During the past two decades, information visualisation (InfoVis) research has created new techniques and methods to support data- intensive analyses in science, industry and government. These have enabled a wide range of analyses tasks to be executed, with tasks varying in terms of the type and volume of data involved. However, the majority of this research has focused on static datasets, and the analysis and visualisation tasks tend to be carried out by trained expert users. In more recent years, social changes and technological advances have meant that data have become more and more dynamic, and are consumed by a wider audience. Examples of such dynamic data streams include e-mails, status updates, RSS 1 feeds, versioning systems, social networks and others. These new types of data are used by populations that are not specifically trained in information visualization. Some of these people might consist of casual users, while others might consist of people deeply involved with the data, but in both cases, they would not have received formal training in information visualization. For simplicity, throughout this dissertation, I refer to the people (casual users, novices, data experts) who have not been trained in information visualisation as non-experts.These social and technological changes have given rise to multiple challenges because most existing visualisation models and techniques are intended for experts, and assume static datasets. Few studies have been conducted that explore these challenges. In this dissertation, with my collaborators, I address the question: Can we empower non-experts in their use of visualisation by enabling them to contribute to data stream analysis as well as to create their own visualizations?The first step to answering this question is to determine whether people who are not trained in information visualisation and the data sciences can conduct useful dynamic analysis tasks using a visualisation system that is adapted to support their tasks. In the first part of this dissertation I focus on several scenarios and systems where different sized crowds of InfoVis non-experts users (20 to 300 and 2 000 to 700 000 people) use dynamic information visualisation to analyse dynamic data.Another important issue is the lack of generic design principles for the visual encoding of dynamic visualization. In this dissertation I design, define and explore a design space to represent dynamic data for non-experts. This design space is structured by visual tokens representing data items that provide the constructive material for the assembly over time of different visualizations, from classic represen- tations to new ones. To date, research on visual encoding has been focused on static datasets for specific tasks, leaving generic dynamic approaches unexplored and unexploited.In this thesis, I propose construction as a design paradigm for non-experts to author simple and dynamic visualizations. This paradigm is inspired by well-established developmental psychological theory as well as past and existing practices of visualisation authoring with tangible elements. I describe the simple conceptual components and processes underlying this paradigm, making it easier for the human computer interaction community to study and support this process for a wide range of visualizations. Finally, I use this paradigm and tangible tokens to study if and how non-experts are able to create, discuss and update their own visualizations. This study allows us to refine our previous model and provide a first exploration into how non-experts perform a visual mapping without software. In summary, this thesis contributes to the understanding of dynamic visualisation for non-expert users.

Les terrains vacants sont, à Montréal, des éléments indéniables dans la composition de la trame urbaine. Leur présence soutenue intéresse déjà depuis longtemps de nombreux auteurs et décideurs municipaux. Toutefois, il s’avère que l’on connaît peu les caractéristiques paysagères de ces espaces. Cette recherche en aménagement vise à compléter nos connaissances sur cette typologie d’espace urbain. Elle porte sur la caractérisation paysagère des terrains vacants du centre-ville de Montréal et sur l’étude de leur potentiel visuel à mettre en valeur les attributs significatifs du paysage urbain. Ces deux études doivent permettre de comprendre le rôle joué par ces vides dans la perception du paysage urbain. Cette démarche s’interroge sur la possibilité que certains vides puissent être justifiés et légitimés en regard de la notion de lisibilité du paysage urbain (Lynch, 1976, 1982). Les terrains joueraient un rôle important au niveau de la perception des paysages urbains. Il s’agit de démontrer le potentiel des espaces vacants dans la mise en valeur du paysage urbain, dans l’optique, pour certains d’entre eux, de légitimer le vide ou une partie du vide qui les définit, de les rendre structurants dans la composition urbaine. Grâce à un travail d’observation des caractéristiques urbaines, contextuelles, visuelles et physiques, l’étude a pu à la fois dresser le portrait de ces espaces en attente de développement urbain et démontrer leur implication dans la lisibilité urbaine. Ce travail présente l’intérêt d’offrir un énoncé sur la planification du développement des terrains vacants du centre-ville de Montréal en regard de la notion de lisibilité urbaine partie prenante dans la qualité urbaine. / In Montreal, vacant lots are undeniable elements in the composition of the urban pattern. For a long time, their sustained presence has interested various authors (Lévesque, Prost, etc.) and municipal authorities. However, it turns out that we know little about the landscape character assessment of these spaces. This research seeks to complete our knowledge of this typology of urban spaces in Downtown Montreal trough a landscape character assessment and a study of their visual potential. Those two studies will underline the role of these voids in the urban landscape perception. Some vacant lots are maybe part of a good urban imageability. This study assumes that vacant lots have an important role with regards to the urban landscape perception. By collecting information which refers to urban, contextual, visual and physical characteristics, observations were able to prove that there is a relationship between the urban imageability and the voids generated by the vacant lot. It demonstrated the potential of those spaces to enhance the urban landscape by their structuring abilities. This study proposes a first glimpse of a coherent planning for the development of downtown vacant lots, in particular, through the notion of imageability as an integral part of the urban quality.

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Les architectures par composants sont de plus en plus étudiées et utilisées pour le développement efficace des applications en génie logiciel. Elles offrent, d’un côté, une architecture claire aux développeurs, et de l’autre, une séparation des différentes parties fonctionnelles et en particulier dans les applications de visualisation scientifique interactives. La modélisation de ces applications doit permettre la description des comportements de chaque composant et les actions globales du système. De plus, les interactions entre composants s’expriment par des schémas de communication qui peuvent être très complexes avec, par exemple, la possibilité de perdre des messages pour gagner en performance. Cette thèse décrit le modèle ComSA (Component-based approach for Scientific Applications) qui est basé sur une approche par composants dédiée aux applications de visualisation scientifique interactive et dynamique formalisée par les réseaux FIFO colorés stricts (sCFN). Les principales contributions de cette thèse sont dans un premier temps, un ensemble d’outils pour modéliser les différents comportements des composants ainsi que les différentes politiques de communication au sein de l’application. Dans un second temps, la définition de propriétés garantissant un démarrage propre de l’application en analysant et détectant les blocages. Cela permet de garantir la vivacité tout au long de l’exécution de l’application. Finalement l’étude de la reconfiguration dynamique des applications d’analyse visuelle par ajout ou suppression à la volée d’un composant sans arrêter toute l’application. Cette reconfiguration permet de minimiser le nombre de services non disponibles. / Component-based approaches are increasingly studied and used for the effective development of the applications in software engineering. They offer, on the one hand, safe architecture to developers, and on the other one, a separation of the various functional parts and particularly in the interactive scientific visualization applications. Modeling such applications enables the behavior description of each component and the global system’s actions. Moreover, the interactions between components are expressed through a communication schemes sometimes very complex with, for example, the possibility to lose messages to enhance performance. This thesis describes ComSA model (Component-based approach for Scientific Applications) that relies on a component-based approach dedicated to interactive and dynamic scientific visualization applications and its formalization in strict Colored FIFO Nets (sCFN). The main contributions of this thesis are, first, the definition of a set of tools to model the component’s behaviors and the various application communication policies. Second, providing some properties on the application to guarantee it starts properly. It is done by analyzing and detecting deadlocks. This ensures the liveness throughout the application execution. Finally, we present dynamic reconfiguration of visual analytics applications by adding or removing on the fly of a component without stopping the whole application. This reconfiguration minimizes the number of unavailable services.