Dans cette thèse, j'étudie des jeux de données concernant des liens sociaux entre personnes (appels et SMS), leur mobilité ainsi que des informations économiques sur ces personnes, comme leur revenu et leurs dépenses. Les sept travaux couvrent un spectre assez large et apportent des contributions en informatique des réseaux mais aussi en sociologie, économie et géographie. Les questions posées sont très diverses. Comment quantifier la perte d'information causée par une agrégation de flot de liens en série de graphe ? Comment inférer les mouvements des utilisateurs quand on ne connaît que les localisations des utilisateurs aux moments des appels, et que l'on ne détecte donc que les mouvements qui ont eu lieu entre deux appels consécutifs, sans connaître leur nombre ni les instants auxquels ils ont lieu ? Est-il possible de transmettre des SMS dans une région dense en utilisant la densité des téléphones, la mobilité des utilisateurs ainsi que la localité des messages échangés ? Est-il possible de comprendre les inégalités sociales avec une approche Big Data ? Cette dernière question fait l'objet d'une première étude socio-économique approfondie au prisme du Big Data. Il a été possible d'étudier à grande échelle la stratification de la société, l'existence de clubs de riches, la ségrégation spatiale et la structure des dépenses par classe sociale.Au delà de la variété de ces études et de ces nombreuses applications, cette thèse montre que l'analyse de données individuelles riches à l'échelle d'une population permettent de répondre à de nouvelles questions et à d'anciennes hypothèses avec une approche Big Data. Cette thèse tient à mettre l'accent sur la potentialité d'une approche Big Data mais aussi de sa complémentarité avec les approches classiques (modélisation, sociologie avec enquêtes, …). Un effort particulier a été mis dans l'explication des étapes qui amènent aux résultats et dans la prise en compte des biais ce qui est trop souvent négligé. / In this thesis, I have carried out data-driven studies based on rich, large-scale combined data sets including social links between users (calls and SMS), their demographic parameters (age and gender), their mobility and their economic information such as income and spendings. These seven studies bring insights in network science but also in sociology, economy and geography. The questions asked are very diversified. How can one quantify the loss of temporal information caused by the aggregation of link streams into series of graphs? How can one infer mobility of a user from his or her localisations of calls? Is it possible to transmit SMS in a dense region by using the density of phones, the mobility of users and the locality of the messages? How can one quantify and prove empirically the social stratification of the society at a large population scale? I present, for this last question, a first socio-economic study with a data-driven approach. It has been possible to study, at a very large scale, the stratification of the society, the existence of "rich-clubs", the spatial segregation and purchase patterns for each social class. Beyond the variety of studies and their numerous applications, this thesis shows that the analysis of individual rich combined datasets at a large population scale gives the opportunity to answer long-standing hypotheses and to address novel questions. This work not only points out the potentiality of Big Data approach but also its complementarity to classical approaches (modelization, surveys, …). Particular attention was given in order to explain each steps that lead to results and to take into account biases which is too often neglected.

Die Fähigkeit, in Luft- und Satellitenbildern Objekte wiederzuerkennen, kann folgendermaßen erklärt werden: Aus der Kenntnis einer Landschaft und ihrer Abbildung im Bild werden Interpretationsregeln entwickelt, die bestimmten Kombinationen von Bildmerkmalen wie Farbe, Form, Größe, Textur oder Kontext festgelegte Bedeutungen zuordnen. Kommt es nicht auf das Wiedererkennen mit festen Wahrnehmungsmustern an, stellt sich die bislang offene Frage nach einer wissenschaftlichen Kriterien genügenden Methode, wie der gedankliche Zusammenhang zwischen den Sinneswahrnehmungen erfasst werden kann. Die Erfahrung von Umkehrbildern und optischen Täuschungen führt zur Frage nach dem festen Element bei der visuellen Interpretation von Fernerkundungsdaten. Galileis Antwort, Messwerte als Ausgangspunkt naturwissenschaftlicher Erkenntnis zu nehmen, löst die Mehrdeutigkeiten und Unsicherheiten gedanklicher Interpretationen nicht auf, denn zu jeder Zahl gehört bereits eine gedankliche Bestimmung darüber, was sie bedeutet: Äpfel, Birnen, Höhendifferenzen … Daher muss für die begriffliche Interpretation der Wahrnehmungen ein anderer Ausgangspunkt bestimmt werden: Weder kann der Mensch beobachten oder wahrnehmen, ohne seine Erlebnisse gedanklich zu fassen und zu ordnen, noch ist die Sinnesempfindung ein subjektives, vom Gegenstand abgespaltenes, nur persönliches Erlebnis. Wahrnehmung realisiert sich als Einheit von Wahrnehmendem und Wahrgenommenen. Demzufolge gibt es keine binäre Unterscheidung von objektiver Tatsache und subjektiver Interpretation. Wahrnehmung findet zwischen den Polen reiner Empfindung eines gegebenen und sinnlichkeitsfreien Denkens statt. Die reinen Erlebnisqualitäten der Sinnesempfindungen (warm, kalt, hell, rau) stellen sich als die am wenigsten von der subjektiven gedanklichen Interpretation abhängigen Elemente des Erkenntnisprozesses dar. Diesem Verhältnis von Beobachtung und gedanklicher Deutung entspricht ein phänomenologischer Untersuchungsansatz. Mit ihm bekommen Erfahrungen als absolute Elemente der Wahrnehmung primäre Bedeutung, gedankliche Interpretationen werden zu Abhängigen. Daher werden in der Untersuchung Ergebnisse phänomenologischer Arbeiten bevorzugt. Auch die eigene Bearbeitung des Themas geht von einer konsequent empirischen Position aus. Um einen Sachverhalt zu verstehen, genügt es nicht, bei den Sinnesempfindungen stehen zu bleiben, denn zu ihrem Verständnis fehlt der gedankliche Zusammenhang, die Erlebnisse müssen begrifflich interpretiert werden. Dabei ist die Doppelrolle der Begriffe von entscheidender Bedeutung: In der Analyse grenzen sie innerhalb des Erfahrungsfeldes Teilaspekte gegeneinander ab, welche in der Synthese durch dieselben Begriffe gedanklich verbunden werden. Diese Funktion der Begriffe wird ausgenutzt, um Wiedererkennen und Bildung von Verständnis zu differenzieren: Die Interpretation der Erfahrung nach a priori vorgegebenen Mustern zielt auf das Wiedererkennen. Im Gegensatz dazu emergiert Verständnis im Prozess der Begriffsbildung aus den Beobachtungen: Man sucht erst nach einer Gliederung, welche eine gedankliche Synthese plausibel erscheinen lässt. Das Konzept der Selbstorganisation hat in der Ökologie mechanistische Vorstellungen weitgehend abgelöst und im letzten Jahrzehnt auch in die Technik Eingang gefunden. Mit den Worten dieses Konzeptes kann die Begriffsbildung als Erkenntnisprozess beschrieben werden, in welchem sich gedankliche und nichtgedankliche Wahrnehmungen selbst organisieren. Sinnesempfindungen haben auch in anderen Zugangsweisen zur Natur eine dominierende Stellung. Daher können Goetheanismus, wissenschaftliche Ästhetik und Kunst zu einer voraussetzungslosen Naturerkundung beitragen. Die nahe Verwandtschaft von Phänomenologie, Ästhetik und Kunst lässt künstlerisches Schaffen als Vervollkommnung des in der Natur Veranlagten erscheinen. Weitere Querbeziehungen ergeben sich aus der Interpretation topografischer oder thematischer Karten oder sonstiger visualisierter raumbezogener Daten. Parallelen und Unterschiede werden herausgearbeitet. Moderne Naturwissenschaft ist quantitativ. Daher ist zu klären, was mathematische Modellierung zur Verständnisbildung beiträgt. In diesem Teil der Arbeit ist es der folgende Gedanke, welcher über die hinlänglich bekannte Nützlichkeit mathematischer Modellierungen, Vorausberechnungen und Simulationen hinausgeht: Die Mathematik überzeugt durch ihre logische Strenge in der Ableitung und Beweisführung: Aus Obersatz und Untersatz folgt die Konklusion. Eine Beobachtungsmethode, bei welcher eine Beobachtung an die nächste gereiht wird, so dass sich das Eine aus dem Anderen ergibt, wobei kein Sprung die Folge unterbricht, käme der Notwendigkeit eines mathematischen Beweises gleich. Diese strenge Folge des Einen aus dem Anderen tritt in der wissenschaftlichen Argumentation an die Stelle der spontanen Intuition mit Verifikation, Falsifikation und bestätigendem Beispiel. Auf diese Weise kann durch die Anwendung der mathematischen Methode eine realitätsnahe Begriffsbildung erreicht werden. Die bis hierher dargelegten Aspekte der Wahrnehmung, der Ästhetik, der Kunst und der Mathematik werden in der Methode einer voraussetzungslosen Begriffsentwicklung zusammengefasst. Damit ist das Hauptziel der Untersuchung, die Entwicklung einer auf das Verständnis gerichteten erfahrungsbasierten Beobachtungsmethode, erreicht. Die Abhandlung wird mit der Anwendung der entwickelten Methode auf einen Grundbegriff der Geoinformatik in folgender Weise fortgesetzt: Für die Geoinformatik ist der Raumbegriff von grundlegender Bedeutung. Daher bietet es sich an, diesen Begriff unter Anwendung der entwickelten Methode zu untersuchen. Unter phänomenologischen Gesichtspunkten stehen Raum und Zeit in einem engen Zusammenhang. Beide werden in der Bewegung erfahren. Interpretiert man Bewegung mit den Begriffen des Nebeneinander und des Nacheinander, entsteht Wissen von Raum und Zeit. Mit anderen Worten: Die am Leib erfahrene Bewegung wird durch Interpretation mit dem Raumbegriff zur Vorstellung durchlaufener Orte. Je nachdem, welche Sinneserfahrungen, allgemeiner: Beobachtungen, zugrunde gelegt werden, hat der Raum unterschiedliche geometrische Eigenschaften. Die Erfahrungen des Tastsinnes begründen euklidische Beobachtungen. Die Begriffe Raum und Zeit haben für die Verständnisbildung eine fundamentale Bedeutung. Mit ihrer Hilfe können die Erlebnisse als zugleich und nebeneinander oder als nacheinander geordnet werden. Sie ermöglichen Erkenntnis durch Analyse und Synthese. Wesentliches Motiv der Untersuchung ist die Frage nach der Bildung von Verständnis im Rahmen der visuellen Interpretation. Das Erkennen von Objekten stellt sich als synästhetische Synthese der Sinnesempfindungen und gedanklicher Inhalte dar. Unterschiedliche Gewichtungen der Gedankeninhalte lassen zwei Vorgehensweisen unterscheiden: 1, Für das Erkennen von Neuem ist es von grundlegender Bedeutung, dass die gedanklichen Inhalte den nichtgedanklichen Sinnesempfindungen untergeordnet sind, das heißt von diesen modifiziert werden können. Vorgewussten Begriffen kommt die Rolle von Hypothesen zu. 2, Beim Wiedererkennen haben gedankliche Inhalte eine dominierende Rolle – anhand von Interpretationsmerkmalen sollen Bildinhalten Bedeutungen zugewiesen werden. Das Bild wird hierzu nach Bildflächen mit solchen Kombinationen von Farben, Formen, Mustern, Texturen und räumlichen Anordnungen durchsucht, die dem zu suchenden Begriff entsprechen können. Oder das Bild wird, bei Verwendung einer Art Beispielschlüssel, nach Übereinstimmungen mit kompletten Bildmustern durchsucht. Auch das ist eine Form des Wiedererkennens. Um ein Phänomen zu verstehen, kommt es darauf an, in der Regelmäßigkeit der äußeren Form den Zusammenhang zu entdecken, der den verschiedenartigen Ausgestaltungen als regelndes Element zugrunde liegt. Dazu muss über eine Klassifizierung von Interpretationsmerkmalen hinausgegangen werden. Die gedankliche Auseinandersetzung mit den visualisierten Repräsentanzen der Phänomene unterstützt die Bildung eines solchen ideellen Zusammenhangs, welcher das in aller Mannigfaltigkeit der natürlichen Erscheinungen Gleichbleibende, Ruhende darstellt, aus welchem die Einzelphänomene hervorgegangen sein könnten. Die Funktionen beschreiben die Wechselwirkungen zwischen den räumlichen Elementen, welche sich in Austauschprozessen von Energie, Material und Stoffen ausdrücken. Überall dort, wo räumliche Anordnung ein Ausdruck funktionaler Beziehungen ist, unterstützt die visuelle Wahrnehmung der räumlichen Beziehungen die Einsicht in die sachlichen. In den Schlussfolgerungen wird die Visualisierung von Geodaten als Mittel zur Sichtbarmachung des Zusammenhanges zwischen den Erscheinungen charakterisiert. Die Bezugnahme zur Fernerkundung führt zu der Feststellung, dass die Anwendung der vorgeschlagenen Forschungsstrategie im Bereich der Geofernerkundung nur eingeschränkt möglich ist.

The research reported and discussed in this thesis represents a novel approach to define custom gestures and to include gesture-based interaction in user interfaces of the software systems with the aim of help to solve the problems found in the related literature about the development of gesture-based user interfaces. The research is conducted according to Design Science methodology that is based on the design and investigation of artefacts in a context. In this thesis, the new artefact is the model-driven method to include gesture-based interaction in user interfaces. This methodology considers two cycles: the main cycle is an engineering cycle where we design a model-driven method to include interaction based on gestures. The second cycle is the research cycle, we define two research cycles: the first research cycle corresponds to the validation of the proposed method with an empirical evaluation and the second cycle corresponds to the technical action research to validate the method in an industrial context. Additionally, Design Science provides us the clues on how to conduct the research, be rigorous, and put in practice scientific rules. Besides Design Science has been a key issue for organising our research, we acknowledge the application of this framework since it has helps us to report clearly our findings. The thesis presents a theoretical framework introducing concepts related with the research performed, followed by a state of the art where we know about the related work in three areas: Human-computer Interaction, Model-driven paradigm in Human-Computer Interaction and Empirical Software Engineering. The design and implementation of gestUI is presented following the Model-driven Paradigm and the Model-View-Controller design pattern. Then, we performed two evaluations of gestUI: (i) an empirical evaluation based on ISO 25062-2006 to evaluate usability considering effectiveness, efficiency and satisfaction. Satisfaction is measured with perceived ease of use, perceived usefulness and intention of use, and (ii) a technical action research to evaluate user experience and usability. We use Model Evaluation Method, User Experience Questionnaire and Microsoft Reaction cards as guides to perform the aforementioned evaluations. The contributions of our thesis, limitations of the tool support and the approach are discussed and further work are presented. / La investigación reportada y discutida en esta tesis representa un método nuevo para definir gestos personalizados y para incluir interacción basada en gestos en interfaces de usuario de sistemas software con el objetivo de ayudar a resolver los problemas encontrados en la literatura relacionada respecto al desarrollo de interfaces basadas en gestos de usuarios. Este trabajo de investigación ha sido realizado de acuerdo a la metodología Ciencia del Diseño, que está basada en el diseño e investigación de artefactos en un contexto. En esta tesis, el nuevo artefacto es el método dirigido por modelos para incluir interacción basada en gestos en interfaces de usuario. Esta metodología considera dos ciclos: el ciclo principal, denominado ciclo de ingeniería, donde se ha diseñado un método dirigido por modelos para incluir interacción basada en gestos. El segundo ciclo es el ciclo de investigación, donde se definen dos ciclos de este tipo. El primero corresponde a la validación del método propuesto con una evaluación empírica y el segundo ciclo corresponde a un Technical Action Research para validar el método en un contexto industrial. Adicionalmente, Ciencia del Diseño provee las claves sobre como conducir la investigación, sobre cómo ser riguroso y poner en práctica reglas científicas. Además, Ciencia del Diseño ha sido un recurso clave para organizar la investigación realizada en esta tesis. Nosotros reconocemos la aplicación de este marco de trabajo puesto que nos ayuda a reportar claramente nuestros hallazgos. Esta tesis presenta un marco teórico introduciendo conceptos relacionados con la investigación realizada, seguido por un estado del arte donde conocemos acerca del trabajo relacionado en tres áreas: Interacción Humano-Ordenador, paradigma dirigido por modelos en Interacción Humano-Ordenador e Ingeniería de Software Empírica. El diseño e implementación de gestUI es presentado siguiendo el paradigma dirigido por modelos y el patrón de diseño Modelo-Vista-Controlador. Luego, nosotros hemos realizado dos evaluaciones de gestUI: (i) una evaluación empírica basada en ISO 25062-2006 para evaluar la usabilidad considerando efectividad, eficiencia y satisfacción. Satisfacción es medida por medio de la facilidad de uso percibida, utilidad percibida e intención de uso; y, (ii) un Technical Action Research para evaluar la experiencia del usuario y la usabilidad. Nosotros hemos usado Model Evaluation Method, User Experience Questionnaire y Microsoft Reaction Cards como guías para realizar las evaluaciones antes mencionadas. Las contribuciones de nuestra tesis, limitaciones del método y de la herramienta de soporte, así como el trabajo futuro son discutidas y presentadas. / La investigació reportada i discutida en aquesta tesi representa un mètode per definir gests personalitzats i per incloure interacció basada en gests en interfícies d'usuari de sistemes de programari. L'objectiu és ajudar a resoldre els problemes trobats en la literatura relacionada al desenvolupament d'interfícies basades en gests d'usuaris. Aquest treball d'investigació ha sigut realitzat d'acord a la metodologia Ciència del Diseny, que està basada en el disseny i investigació d'artefactes en un context. En aquesta tesi, el nou artefacte és el mètode dirigit per models per incloure interacció basada en gests en interfícies d'usuari. Aquesta metodologia es considerada en dos cicles: el cicle principal, denominat cicle d'enginyeria, on es dissenya un mètode dirigit per models per incloure interacció basada en gestos. El segon cicle és el cicle de la investigació, on es defineixen dos cicles d'aquest tipus. El primer es correspon a la validació del mètode proposat amb una avaluació empírica i el segon cicle es correspon a un Technical Action Research per validar el mètode en un context industrial. Addicionalment, Ciència del Disseny proveeix les claus sobre com conduir la investigació, sobre com ser rigorós i ficar en pràctica regles científiques. A més a més, Ciència del Disseny ha sigut un recurs clau per organitzar la investigació realitzada en aquesta tesi. Nosaltres reconeixem l'aplicació d'aquest marc de treball donat que ens ajuda a reportar clarament les nostres troballes. Aquesta tesi presenta un marc teòric introduint conceptes relacionats amb la investigació realitzada, seguit per un estat del art on coneixem a prop el treball realitzat en tres àrees: Interacció Humà-Ordinador, paradigma dirigit per models en la Interacció Humà-Ordinador i Enginyeria del Programari Empírica. El disseny i implementació de gestUI es presenta mitjançant el paradigma dirigit per models i el patró de disseny Model-Vista-Controlador. Després, nosaltres hem realitzat dos avaluacions de gestUI: (i) una avaluació empírica basada en ISO 25062-2006 per avaluar la usabilitat considerant efectivitat, eficiència i satisfacció. Satisfacció es mesura mitjançant la facilitat d'ús percebuda, utilitat percebuda i intenció d'ús; (ii) un Technical Action Research per avaluar l'experiència del usuari i la usabilitat. Nosaltres hem usat Model Evaluation Method, User Experience Questionnaire i Microsoft Reaction Cards com guies per realitzar les avaluacions mencionades. Les contribucions de la nostra tesi, limitacions del mètode i de la ferramenta de suport així com el treball futur són discutides i presentades. / Parra González, LO. (2017). gestUI: a model-driven method for including gesture-based interaction in user interfaces [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/89090