Gouvernement du Québec

GÉOInfo - Chroniques du Québec géographique

Juin 2011

La géomatique cognitive au service des personnes non voyantes

Par Reda Yaagoubi1-2, Geoffrey Edwards1-2-3
et Mir Abolfazl Mostafavi1-2

Combien de fois par jour se pose-t-on des questions du genre « où suis-je? », « comment puis-je me rendre à tel endroit? », « puis-je me promener dans cet environnement sans me perdre? » Il est difficile de compter le nombre de fois, mais incontestablement, ces questions sont assez fréquentes. Si pour une personne ayant une vue parfaite ces questions sont très préoccupantes, imaginons ce que représente le défi de se situer dans l’espace pour une personne qui a une vue moins bonne, voire même absente.

Au cours des dernières années, les magasins ont été envahis par des outils dont les concepteurs se sont préoccupés de comprendre le processus de navigation humaine pour aider des automobilistes, des piétons et d’autres clientèles cibles dans leurs déplacements. Le développement de ces outils d’assistance a été possible grâce à l’adoption d’une démarche d’ingénierie utilisée dans un contexte de géomatique. Les bases de données géographiques permettent de décrire l'espace environnant de la personne alors que le GPS l’informe sur sa position dans l'espace.

Néanmoins, si certains de ces outils ont été adaptés à une clientèle souffrant de déficit visuel majeur, leur utilité est limitée par d’autres facteurs qui n’ont pas été pris en compte. En effet, la mise en place d'un outil de navigation approprié nécessite une étude plus approfondie des besoins particuliers de la clientèle à servir.

Les outils de navigation destinés aux personnes ayant une incapacité visuelle : l’intérêt d’une approche plus cognitive au sein de la géomatique

Pour assurer une aide adéquate qui répond aux attentes des personnes ayant un déficit visuel majeur quant à leurs tâches quotidiennes de navigation, il est nécessaire d’approfondir certains aspects cognitifs lors de la conception des outils d’aide à la navigation. Le problème pour une personne ayant un déficit visuel est beaucoup plus complexe que simplement se déplacer dans un environnement. Elle doit :

  • mémoriser une bonne partie de l’information spatiale;
  • s’orienter en mettant en contexte ces informations;
  • se déplacer en tenant compte de plusieurs facteurs qui causent moins de problèmes à la personne voyante.

Pour mieux comprendre ces divers facteurs, il est nécessaire d’effectuer une analyse cognitive du problème de navigation, et cela, dans le contexte propre à une personne ayant un déficit visuel. Cela nous amène à nous poser des questions de cet ordre.

  • Quels sont les processus cognitifs sollicités lors de la navigation?
  • Comment les informations spatiales sont-elles utilisées pour la prise de décision?
  • Comment les utilisateurs interagissent-ils avec ces outils d'aide à la navigation?

La communication des informations spatiales est considérée comme le cœur de tout outil d’aide à la navigation. Cependant, la différence entre les outils réside principalement dans la sélection et la structuration de ces informations. L'adoption d’une approche faisant appel à l’aspect cognitif nous amène à sélectionner les informations pertinentes sur l’environnement, tout en structurant ces informations d’une manière appropriée. Les informations spatiales communiquées doivent être compréhensibles et utilisables par les piétons non voyants; elles ne doivent pas exiger un effort cognitif élevé. Par conséquent, les personnes non voyantes auront plus d’attention pour les autres tâches de navigation, et leur interaction avec l'outil sera meilleure.

L’association entre les technologies géomatiques et les sciences cognitives est une démarche moderne qui découle des recherches récentes en « géomatique cognitive ». Elle permet la conception d’outils de navigation qui répondent mieux aux besoins propres à cette clientèle, tout en satisfaisant aux exigences techniques nécessaires pour une navigation réussie et efficace.

Les sciences cognitives, qu’est-ce que c’est?

La cognition est définie comme l'ensemble des processus mentaux et activités permettant à la personne de percevoir, de communiquer, de raisonner et de résoudre les problèmes auxquels elle fait face. Plus particulièrement, la cognition spatiale se réfère aux capacités mentales qui permettent à la personne de se construire des représentations mentales de l’espace, de manipuler des informations et des concepts spatiaux ainsi que de prendre des décisions de nature spatiale. Les sciences cognitives sont un ensemble de disciplines dont l’objectif est d’étudier, de modéliser et de simuler les différents processus cognitifs. Elles émergent principalement d'une association entre trois disciplines : la psychologie cognitive, l'informatique et les sciences linguistiques. La psychologie cognitive est une branche de la psychologie qui repose sur l'hypothèse que, dans notre environnement, les perceptions et les actions ne se font pas directement, mais qu’elles dépendent de plusieurs transformations et calculs internes.

L’aide à la navigation à inspiration cognitive

Pour aider les personnes non voyantes dans leurs tâches de navigation, nous devrons comprendre et analyser leur comportement spatial. Pour ce faire, nous adopterons une approche systémique centrée sur la personne. Cette approche offre la possibilité d’intégrer les besoins particuliers de notre clientèle dans la modélisation du système, tout en examinant l’influence de l’environnement sur ce comportement.

En effet, une personne souffrant de cécité perçoit le monde extérieur à travers ses sens autres que la vision, et une partie de ces informations sera encodée dans la mémoire. Ces informations mémorisées seront ensuite sollicitées pour être utilisées lors des tâches de nature spatiale. L’interaction avec l’environnement extérieur influence le comportement spatial et la prise de décision. Parmi les éléments externes qui agissent sur un comportement, on note les facteurs de sécurité et leur perception.

Le modèle ci-contre illustre les différents traits à intégrer dans l’approche cognitive d'assistance à la navigation chez les personnes avec cécité.

 

En se basant sur les informations spatiales jugées utiles pour la navigation et la position de la personne dans l'environnement, l'outil d'assistance permettra d'effectuer des analyses spatiales intégrant les facteurs de sécurité. Le résultat de ces analyses sera ensuite communiqué sous forme d’instructions de navigation claires et compréhensibles.

Les informations spatiales pertinentes pour la navigation des personnes ayant une incapacité visuelle doivent être structurées hiérarchiquement pour être ensuite utilisées lors de l'assistance. Cette hiérarchisation permet de renforcer la représentation mentale de l’espace chez les utilisateurs tout en assurant une communication avec un faible coût cognitif de compréhension et d’apprentissage. Les informations sur l’environnement seront communiquées selon trois niveaux de détails. L'interaction entre l'utilisateur et l'outil d'aide à la navigation permettra à la personne de rectifier le niveau de détail utilisé selon sa propre connaissance de l’environnement.

Le prototypage de l’outil de navigation à inspiration cognitive

Les fonctionnalités de l’outil d’aide à la navigation à inspiration cognitive pour les personnes souffrant d’incapacité visuelle majeure consistent principalement à : 

  1. fournir les informations utiles aux personnes non voyantes pour les différentes tâches de navigation selon différents niveaux de détail;
  2. accommoder les informations à communiquer en fonction de la tâche de navigation à accomplir;
  3. communiquer des informations claires et compréhensibles lors de l’assistance, tout en réduisant le coût cognitif de compréhension et de mémorisation;
  4. suivre et mettre à jour la position spatiale de la personne dans l’environnement;
  5. assurer la non-interférence avec les processus cognitifs sollicités lors de la navigation.

Pour offrir ces différentes fonctionnalités, l’architecture de l’outil d’assistance doit être formée de quatre composantes principales :

  • une base de données urbaines, structurée de manière hiérarchique, qui contient les informations spatiales pertinentes sur l’environnement de navigation;
  • une unité d’analyse spatiale avec des algorithmes qui servent à extraire les informations qui seront communiquées lors de l’assistance;
  • un outil de positionnement GPS avec d’autres outils de navigation (boussoles, odomètres, systèmes inertiels) pour localiser la position de la personne dans son environnement; et
  • un interface de communication avec l’utilisateur pour assurer une interaction adéquate entre les personnes et l’outil de navigation sans causer d’interférence avec les tâches de navigation en cours d’accomplissement.

La figure ci-contre illustre les différentes unités qui constitueront le prototype de l’approche d’aide à la navigation à inspiration cognitive.

Perspectives

Contrairement aux autres outils d'assistance qui existent sur le marché, nous avons adopté une approche à inspiration cognitive qui est également systémique et centrée sur la personne. Cette approche nouvelle, qui relève d’une spécialité en émergence, la géomatique cognitive, permet de mieux cerner les besoins de la clientèle cible. Le prototypage de notre approche d’assistance repose sur une architecture cognitive qui renferme les hypothèses scientifiques relatives aux aspects cognitifs du comportement humain, ce qui assurera une meilleure interaction entre l'outil d'assistance et l'utilisateur.

Ce projet de recherche est éminemment multidisciplinaire. Pour mener une recherche fructueuse, il est nécessaire d'avoir une assise solide dans :

  • le domaine de la modélisation des bases de données;
  • les technologies de positionnement;
  • les sciences cognitives; et
  • les recherches en réadaptation spécialement en orientation et en mobilité.

Nous espérons que la géomatique cognitive contribuera à améliorer les outils d’aide à la navigation destinés aux personnes souffrant de cécité afin de les aider à s’intégrer activement dans la vie sociale.


  1. Centre de recherche en géomatique, Université Laval
  2. Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et intégration sociale, IRDPQ, Université Laval
  3. Chaire de recherche du Canada en géomatique cognitive, Université Laval


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