Diplomová práce se zabývá porozuměním dynamických scén pro navigaci mobilních robotů. V první části předkládáme nový přístup k "sebe-učícím" modelům - fůzi odhadu úběžníku cesty založeného na frekvenčním zpracování a pravděpodobnostních modelech využívající barvu pro segmentaci. Detekce úběžníku cesty je založena na odhadu dominantních orientací texturního toku, získáného pomocí banky Gaborových vlnek, a hlasování. Úběžník cesty poté definuje trénovací oblast, která se využívá k samostatnému učení barevných modelů. Nakonec, oblasti tvořící cestu jsou vybrány pomocí měření Mahalanobisovi vzdálenosti. Pár pravidel řeší situace, jako jsou mohutné stíny, přepaly a rychlost adaptivity. Kromě toho celý odhad úběžníku cesty je přepracován - vlnky jsou nahrazeny aproximacemi pomocí binárních blokových funkcí, což umožňuje efektivní filtraci pomocí integrálních obrazů. Nejužší hrdlo celého algoritmu bylo samotné hlasování, proto překládáme schéma, které nejdříve provede hrubý odhad úběžníku a následně jej zpřesní, čímž dosáhneme výrazně vyšší rychlosti (až 40x), zatímco přesnost se zhorší pouze o 3-5%. V druhé části práce předkládáme vyhlazovací filtr pro prostorovo-časovou konzistentnost predikcí, která je důležitá pro vyspělé systémy. Klíčovou částí filtru je nová metrika měřící podobnost mezi třídami, která rozlišuje mnohem lépe než standardní Euclidovská vzdálenost. Tato metrika může být použita k nejrůznějším úlohám v počítačovém vidění. Vyhlazovací filtr nejdříve odhadne optický tok, aby definoval lokální okolí. Toto okolí je použito k rekurzivní filtraci založené na podobnostní metrice. Celková přesnost předkládané metody měřená na pixelech, které nemají shodné predikce mezi původními daty a vyfiltrovanými, je téměř o 18% vyšší než u původních predikcí. Ačkoliv využíváme SHIM jako zdroj původních predikcí, algoritmus může být kombinován s kterýmkoliv jiným systémem (MRF, CRF,...), který poskytne predikce ve formě pravěpodobností. Předkládaný filtr představuje první krok na cestě k úplnému usuzování.

This thesis deals with indexing of spatio-temporal data. It describes existing approaches to indexing data and support for indexing in Oracle Database 11g. The aim of this work is to design structures of databases for storing spatio-temporal data over Oracle Database 11g to propose experiments for these databases. Ways of spatio-temporal data storage are evaluated according to these experiments in terms of time demands of queries and appropriateness of using available indexing structure and spatial operators.

Le domaine de la modélisation du trafic routier vise à comprendre son évolution. Dans les dernières années, plusieurs modèles du trafic ont été proposés dans l’objectif de géolocaliser les embouteillages au sein du trafic, détecter des motifs dans le trafic routier, estimer l’état du trafic etc. La plupart des modèles proposés considèrent le trafic routier en termes de ses constituants ou comme une entité agrégée en fonction de l’échelle choisie et expliquent l’évolution du trafic quantitativement en tenant compte des relations entre les variables de trafic comme le flot, la densité et la vitesse. Ces modèles décrivent le trafic en utilisant des données très précises acquises par différents capteurs. La précision des données rend son calcul coûteux en termes de ressources requises. Une des solutions à ce problème est la représentation qualitative du trafic routier qui réduit le nombre de ressources de traitement nécessaires. Puisque le trafic routier est un phénomène spatio-temporel, les modèles proposés pour représenter ce type de phénomène pourraient être appliqués dans le cas du trafic routier. Les modèles spatio-temporels, proposés par la communauté de l’Analyse Spatio-Temporelle, ont comme objectif la représentation d’un phénomène tant du point de vue qualitatif que quantitatif. Certains de ces modèles proposent une discrétisation des phénomènes modélisés en considérant un phénomène comme constitué d’entités. Appliquée au trafic routier, cette notion permet d’identifier différentes entités, comme les véhicules, les piétons, les bâtiments etc., qui le constituent. Ces entités influent sur l’évolution du trafic. Les modèles spatio-temporels qualitatifs définissent l’effet des différentes entités les unes sur les autres en terme de relations spatiales. L’évolution spatio-temporelle du phénomène modélisé est représenté par la variation temporelle de ces relations. La prise en compte des entités du trafic et des relations spatiales formalise une structure qui peut être représentée en utilisant un graphe, où les nœuds modélisent des entités et les arcs des relations spatiales. Par conséquent, l’évolution du trafic, modélisée via ce graphe, devient l’évolution du graphe et peut être représenté en terme de la variation de la structure du graphe ainsi que celle des attributs de ses nœuds et de ses arcs. Dans cette thèse, nous proposons une modélisation du trafic routier de ce type basée sur la théorie des graphes. Une des applications à la modélisation du trafic routier est la détection des motifs pertinents au sein du trafic. Dans les modèles du trafic existants, les motifs détectés sont statistiques et sont représentés en utilisant des caractéristiques numériques. Le modèle que nous pro posons dans cette thèse met en avant la structure représentant le trafic routier et peut donc être utilisé pour définir des motifs structurels du trafic qui prennent en compte des différentes entités du trafic et leurs relations. Ces motifs structurels sont sous-jacents à une modélisation sous forme de graphe dynamique. Dans cette thèse, nous proposons un algorithme pour détecter ces motifs structurels du trafic dans le graphe spatio-temporel représentant le trafic routier. Ce problème est formalisé comme celui de l’isomorphisme de sous-graphe pour des graphes dynamiques. L’algorithme proposé est évalué en fonction desdifférents paramètres de graphes. / For past several decades, researchers have been interested in understanding traffic evolution, hence, have proposed various traffic models to identify bottleneck locations where traffic congestion occurs, to detect traffic patterns, to predict traffic states etc. Most of the existing models consider traffic as many-particle system, describe it using different scales of representation and explain its evolution quantitatively by deducing relations between traffic variables like flow, density and speed. Such models are mainly focused on computing precise information about traffic using acquired traffic data. However, computation of such precise information requires more processing resources. A way to remedy this problem is to consider traffic evolution in qualitative terms which reduces the required number of processing resources. Since traffic is spatio-temporal in nature, the models which deal with spatio-temporal phenomenon can be applied in case of traffic. Such models represent spatio-temporal phenomenon from qualitative as well as quantitative standpoints. Depending on the intended application, some models are able to differentiate between various entities taking part in the phenomenon, which proves useful in case of traffic since different objects like vehicles, buildings, pedestrians, bicycles etc., directly affecting traffic evolution, can be included in traffic models. Qualitative spatio-temporal models consider the effects of different entities on each other in terms of spatial relations between them and spatio-temporal evolution of the modeled phenomenon is described in terms of variation in such relations over time. Considering different traffic constituents and spatial relations between them leads to the formation of a structure which can be abstracted using graph, whose nodes represent individual constituents and edges represent the corresponding spatial relations. As a result, the evolution of traffic, represented using graph, is described in terms of evolution of the graph itself, i. e. change in graph structure and attributes of nodes and edges, with time. In this thesis, we propose such a graph model to represent traffic. As mentioned above, one of the applications of existing traffic models is in detecting traffic patterns. However, since such models consider traffic quantitatively, in terms of acquired traffic data, the patterns detected using such models are statistical (a term employed by Pattern Recognition researchers) in the sense that they are represented using numerical description. Since graph-based traffic model proposed in this thesis represents the structure of traffic, it can be employed to redefine the meaning of traffic patterns from statistical to structural (also a term from Pattern Recognition community). Structural traffic patterns include different traffic constituents and their inter-links and are represented using time-varying graphs. An algorithm to detect a given structural traffic pattern in the spatio-temporal graph representing traffic is proposed in this thesis. It formalizes this problem as subgraph isomorphism for time-varying graphs. In the end, the performance of the algorithm is tested using various graph parameters.

The development of spatio–temporal geoscience information systems (TGSIS) as the next generation of geographic information systems (GIS) and geoscience information systems (GSIS) was investigated with respect to the following four aspects: concepts, data models, software, and applications. These systems are capable of capturing, storing, managing, and querying data of geo–objects subject to dynamic processes, thereby causing the evolution of their geometry, topology and geoscience properties. In this study, five data models were proposed. The first data model represents static geo–objects whose geometries are in the 3–dimensional space. The second and third data models represent geological surfaces evolving in a discrete and continuous manner, respectively. The fourth data model is a general model that represents geo–objects whose geometries are n–dimensional embedding in the m–dimensional space R^m, m >= 3. The topology and the properties of these geo–objects are also represented in the data model. In this model, time is represented as one dimension (valid time). Moreover, the valid time is an independent variable, whereas geometry, topology, and the properties are dependent (on time) variables. The fifth data model represents multiple indexed geoscience data in which time and other non–spatial dimensions are interpreted as larger spatial dimensions. To capture data in space and time, morphological interpolation methods were reviewed, and a new morphological interpolation method was proposed to model geological surfaces evolving continuously in a time interval. This algorithm is based on parameterisation techniques to locate the cross–reference and then compute the trajectories complying with geometrical constraints. In addition, the long transaction feature was studied, and the data schema, functions, triggers, and views were proposed to implement the long transaction feature and the database versioning in PostgreSQL. To implement database versioning tailored to geoscience applications, an algorithm comparing two triangulated meshes was also proposed. Therefore, TGSIS enable geologists to manage different versions of geoscience data for different geological paradigms, data, and authors. Finally, a prototype software system was built. This system uses the client/server architecture in which the server side uses the PostgreSQL database management system and the client side uses the gOcad geomodeling system. The system was also applied to certain sample applications.

Extended Abstract This thesis addresses the globalizing urban waterfront in Bratislava. It aims to unravel the key logics driving the decision-making processes behind waterfront re- development in the Slovak capital. I investigate the infiltration of the capitalist logics into a transforming institutional environment unfolding from the post-socialist transition. This is being done through a distinction between the capitalist and the territorial logics of power (Jessop, 1999; Harvey, 2005). Across the globe, waterfront re-development has become the urban response to inner-city decline, and the increasing inter-urban competitiveness in today's neoliberal capitalism. The origins of waterfront transformations are here framed as an urban manifestation of geographically uneven logics of capital put into motion by the crisis of Atlantic Fordism (Smith, 1990; Jessop, 2000). The capital switching into the build-up environment (Harvey, 1978; 2005), is temporarily fixed on urban waterfronts through decisions made on multiple scales (Brenner, 2001). Various types of 'extraverted' strategies such as the Ecosystem approach (Laidley, 2007), a construction of megaprojects & an organisation of mega-events (Orueta & Fainstein 2009), or localization of transnational circulations of stararchitects (Alaily-Mattar et.al. 2018),...

La Modélisation spatio-temporelle permet la prédiction d’une variable régionalisée à des sites non observés du domaine d’étude, basée sur l’observation de cette variable en quelques sites du domaine à différents temps t donnés. Dans cette thèse, l’approche que nous avons proposé consiste à coupler des modèles numériques et statistiques. En effet en privilégiant l’approche bayésienne nous avons combiné les différentes sources d’information : l’information spatiale apportée par les observations, l’information temporelle apportée par la boîte noire ainsi que l’information a priori connue du phénomène. Ce qui permet une meilleure prédiction et une bonne quantification de l’incertitude sur la prédiction. Nous avons aussi proposé un nouveau critère d’optimalité de plans d’expérience incorporant d’une part le contrôle de l’incertitude en chaque point du domaine et d’autre part la valeur espérée du phénomène. / Spatio-temporal modeling allows to make the prediction of a regionalized variable at unobserved points of a given field, based on the observations of this variable at some points of field at different times. In this thesis, we proposed a approach which combine numerical and statistical models. Indeed by using the Bayesian methods we combined the different sources of information : spatial information provided by the observations, temporal information provided by the black-box and the prior information on the phenomenon of interest. This approach allowed us to have a good prediction of the variable of interest and a good quantification of incertitude on this prediction. We also proposed a new method to construct experimental design by establishing a optimality criterion based on the uncertainty and the expected value of the phenomenon.

Cette thèse présente un cadre de travail d'analyse de trajectoires contenant une phase de prétraitement et un processus d’extraction de trajectoires d’objets mobiles. Le cadre offre des fonctions visuelles reflétant le comportement d'évolution des motifs de trajectoires. L'originalité de l’approche est d’allier extraction de motifs fréquents, extraction de motifs émergents et analyse formelle de concepts pour analyser les trajectoires. A partir des données de trajectoires, les méthodes proposées détectent et caractérisent les comportements d'évolution des motifs. Trois contributions sont proposées : Une méthode d'analyse des trajectoires, basée sur les concepts formels fréquents, est utilisée pour détecter les différents comportements d’évolution de trajectoires dans le temps. Ces comportements sont “latents”, "emerging", "decreasing", "lost" et "jumping". Ils caractérisent la dynamique de la mobilité par rapport à l'espace urbain et le temps. Les comportements détectés sont visualisés sur des cartes générées automatiquement à différents niveaux spatio-temporels pour affiner l'analyse de la mobilité dans une zone donnée de la ville. Une deuxième méthode basée sur l'extraction de concepts formels séquentiels fréquents a également été proposée pour exploiter la direction des mouvements dans la détection de l'évolution. Enfin, une méthode de prédiction basée sur les chaînes de Markov est présentée pour prévoir le comportement d’évolution dans la future période pour une région. Ces trois méthodes sont évaluées sur ensembles de données réelles . Les résultats expérimentaux obtenus sur ces données valident la pertinence de la proposition et l'utilité des cartes produites / This dissertation presents a trajectory analysis framework, which includes both a preprocessing phase and trajectory mining process. Furthermore, the framework offers visual functions that reflect trajectory patterns evolution behavior. The originality of the mining process is to leverage frequent emergent pattern mining and formal concept analysis for moving objects trajectories. These methods detect and characterize pattern evolution behaviors bound to time in trajectory data. Three contributions are proposed: (1) a method for analyzing trajectories based on frequent formal concepts is used to detect different trajectory patterns evolution over time. These behaviors are "latent", "emerging", "decreasing", "lost" and "jumping". They characterize the dynamics of mobility related to urban spaces and time. The detected behaviors are automatically visualized on generated maps with different spatio-temporal levels to refine the analysis of mobility in a given area of the city, (2) a second trajectory analysis framework that is based on sequential concept lattice extraction is also proposed to exploit the movement direction in the evolution detection process, and (3) prediction method based on Markov chain is presented to predict the evolution behavior in the future period for a region. These three methods are evaluated on two real-world datasets. The obtained experimental results from these data show the relevance of the proposal and the utility of the generated maps

The goal of this master's thesis is to acquaint with a problem of a knowledge discovery and objectrelational data classification. It summarizes problems which are connected with mining spatiotemporal data. There is described data mining kernel algorithm SVM. The second part solves classification method implementation. This method solves data mining in a Caretaker trajectory database. This thesis contains application's implementation for spatio-temporal data preprocessing, their organization in database and presentation too.

Ausgedehnte dissipative Systeme können fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht instabil gegenüber Oszillationen bzw. Wellen oder raumzeitlichem Chaos werden. Die komplexe Ginzburg-Landau Gleichung (CGLE) stellt ein universelles Modell zur Beschreibung dieser raumzeitlichen Strukturen dar. Diese Arbeit ist der theoretischen Analyse komplexer Muster gewidmet. Mittels numerischer Bifurkations- und Stabilitätsanalyse werden Instabilitäten einfacher Muster identifiziert und neuartige Lösungen der CGLE bestimmt. Modulierte Amplitudenwellen (MAW) und Super-Spiralwellen sind Beispiele solcher komplexer Muster. MAWs können in hydrodynamischen Experimenten und Super-Spiralwellen in der Belousov-Zhabotinsky-Reaktion beobachtet werden. Der Grenzübergang von Phasen- zu Defektchaos wird durch den Existenzbereich der MAWs erklärt. Mittels der selben numerischen Methoden wird Bursting vom Fold-Hopf-Typ in einem Modell der Kalziumsignalübertragung in Zellen identifiziert.

Dans l'Arctique, le risque de transmission de maladies zoonotiques comme la rage est encore une préoccupation pour la santé publique, avec plusieurs cas rapportés chaque année chez différentes espèces animales. L’interface entre la faune sauvage, les animaux domestiques et les humains pour la transmission de maladies sera en augmentation en raison des pressions grandissantes du développement anthropique et du réchauffement climatique. Les interactions directes entre les chiens domestiques des villages nordiques et les renards sauvages, les principales sources d’exposition à la rage, sont des évènements critiques pour l’exposition des humains au virus, mais très peu d’études se sont attardées à ce sujet. Les objectifs de ce projet sont 1- de décrire et de quantifier l’activité spatiale et temporelle des renards et des chiens libres et d’identifier les facteurs anthropiques et environnementaux qui influencent leur présence à proximité et dans les villages nordiques, 2- de quantifier les contacts directs et le potentiel d’interactions entre les renards et les chiens libres afin de mieux identifier les périodes et les zones avec un risque de transmission de la rage, 3- de comparer et discuter des résultats de l’activité des renards et des chiens libres et leur potentiel d’interactions entre les deux villages nordiques à l’étude et 4- d’identifier des méthodes de gestion pour diminuer les opportunités d’interactions entre les renards et les chiens libres. Afin de détecter la présence des deux carnivores, un réseau de caméras automatiques a été installé sur une grille spatiale autour et à l’intérieur de deux villages typiques du Nord, Kuujjuaq (près de la limite des arbres) et Inukjuak (à > 100 km de la limite des arbres). Pour chaque station caméra, différents facteurs anthropiques et environnementaux ont été évalués (distance au dépotoir, distance à l’aéroport, densité d’habitations, densité de chiens de traîneau, distance aux rues, distance à l’eau, indice de végétation). Les contacts directs et les indices d’interaction ont été calculés pour évaluer le potentiel d’interactions entre les renards et les chiens libres. Les opportunités d’interactions entre les renards et les chiens sont plus élevées à l’aube et au crépuscule pendant les mois d'octobre et de novembre en périphérie des deux villages, particulièrement près des chiens de traîneau et légèrement près du dépotoir municipal (KU) et de l’aéroport (IN). Les renards roux et les renards arctiques ont été observés à proximité et dans les deux villages, mais les renards roux sont plus souvent observés à Kuujjuaq (87% des observations) qu’à Inukjuak (renards arctiques : 74% des observations), ce qui reflète également des particularités biotiques et abiotiques uniques à chaque village. Les résultats suggèrent que les opportunités d’interactions entre les renards et les chiens représentent un risque d’exposition à la rage pour les chiens et les humains, et possiblement pour d’autres pathogènes nordiques transmissibles entre les chiens et la faune. Cependant, les évènements de contacts directs interspécifiques renard-chien sont rares et les opportunités d’interactions sont concentrées dans le temps et dans des zones restreintes, ce qui peut aider à cibler des mesures préventives visant à limiter les évènements de transmission. Cette étude fournit la première documentation sur l'activité des renards et leurs interactions avec les chiens libres dans les villages de l'Arctique. L’application d’une approche « Une seule Santé » devrait être utilisée pour prévenir ou diminuer le risque de transmission de la rage entre les renards et les chiens. / In the Arctic, the risk of transmission of zoonotic diseases like rabies is still a public health concern, with several cases reported each year in different animal species. The interface between wildlife, domestic animals and humans for disease transmission will be increasing due to pressures from anthropogenic development and global warming. Direct interactions between domestic dogs in northern communities and wild foxes, the main source of rabies exposure, are critical of human exposure to the virus, but very few studies have focused on this. The objectives of this project are 1- to describe and quantify the spatial and temporal activity of free-ranging dogs and foxes, and identify the anthropogenic and environmental factors that influence their presence near and within northern villages, 2- to quantify direct contacts and the potential for interactions between free-ranging dogs and foxes in order to better identify periods and areas of higher risk of rabies transmission, 3- to compare and contrast dog-fox activity and interactions between the two northern villages under study, and 4- to identify management methods to reduce opportunities for fox-dog interactions. To detect the presence of the two carnivores, we set up a network of automatic cameras near and within two typical northern villages, i.e., Kuujjuaq (near the tree line) and Inukjuak (> 100 km from the tree line). For each camera, different anthropogenic and environmental factors were evaluated (distance to the landfill, distance to the airport, density of dwellings, density of sled dogs, distance to streets, distance to water, vegetation index). Direct contacts and interaction index were calculated to assess the potential for interactions between foxes and free-roaming dogs. Interaction opportunities between foxes and dogs are more likely to occur at dawn and dusk during the months of October and November, and on the outskirts of both villages, particularly near sled dogs and slightly nearer to the landfill (KU) and the airport (IN). Red and Arctic foxes were observed in and around both villages, but red foxes were more frequently observed in Kuujjuaq (87% of observations) while Arctic foxes were more frequent in Inukjuak (74% of observations), which also reflects the biotic and abiotic particularities specific to each village. These results suggest that fox-dog contacts around and within the village are likely, posing a real risk of peri-domestic rabies transmission to dogs and humans, and possibly for other northern pathogens transmissible between wildlife and dogs. Nevertheless, interspecific direct contact events are rare and interaction opportunities are concentrated in time and space, which may help target preventive measures aimed at limiting transmission events. This study provides the first documentation on the activity of foxes and their interactions with dogs and humans in Arctic communities. Considering the potential risk-by-proximity described in our study, a “One Health” approach could be applied to prevent or lower fox-dog rabies transmission.