Apport des technologies spatiales pour la détection de comportements anormaux de naviresApport des technologies spatiales pour la détection de comportements anormaux de naviresUsing spatial technologies to detect abnormal vessel behaviourUsing spatial technologies to detect abnormal vessel behaviour
1/16MARISK 2012 – 26/27 Janvier
- Arnaud Van De Casteele -Sous la direction de Aldo Napoli
Mines ParisTech – CRC
Apport des technologies spatiales Apport des technologies spatiales pour la détection de comportements anormaux de navirespour la détection de comportements anormaux de navires
Using spatial technologies to detect Using spatial technologies to detect abnormal vessel behaviourabnormal vessel behaviour
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Contexte & ProblématiqueContexte
Nouveaux Systèmes de Surveillance Enjeux de recherche
Ontologies spatialesQu'est ce qu'une ontologie ?
L'ontologie de comportements anormauxRaisonnement spatial
Prototype & exemplesArchitecture proposée
Exemples de comportement anormal
Background & Research problemBackgroundNew Sea border surveillance system Research issues
Spatial OntologiesWhat is an ontology ?Abnormal vessel behavior ontologySpatial reasoning
Prototype & examplesPrototype architectureExamples of abnormal vessel behaviour
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MSC Napoli janvier 2007 (storm)Limburg oct 2002 (terrorism)
Hebei Spirit Dec 2007 (collision) Ponant Avril 2008 (piracy)
Source : ICC International Maritime Bureau
Economic 90% of world trade is transported by sea In EU 90% of oil and gas are transported by sea
Illegal Fishing Only 6% of illegal fishing frauds are detected 88% of fishing stocks in the EU are overexploited
Pollution 30 000 illegal oil spills are estimated every year (EU)
Illegal immigration 55% of illegal border crossing immigration is done by sea (EU) 3000 illegal ''know'' immigrants lost their life at sea every year
Context
Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
> background New sea border surveillance system Research issues
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There might be a better way to visualize and analyze so much information isn't it ?
Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
> background New sea border surveillance system Research issues
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Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
background > New sea border surveillance system Research issues
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Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
background New sea border surveillance system > Research issues
Geo-Geo-collaborationcollaboration
Spatial Spatial OLAPOLAP
Spatial Data Spatial Data MiningMining
Storage andStorage and
restitutionrestitution
MaritimeMaritimeSurveillanceSurveillance
SystemSystem
ModellingModellingand and
SimulationSimulation
VisualizationVisualizationandand
InterfaceInterface
Center for research onRisks andCrisis
Research & trainingBusiness creationIndustrial partnershipsstrong industrial contacts
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Research Themes: Marine traffic analysis and detection of abnormal behaviours
● Spatial Data mining● Ontology formalisation and modelling● Bayesian Network● Design and development of Decision Support Systems● Geomatic portal, geodecisional system, Geocollaboration
Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
background New sea border surveillance system > Research issues
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Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
> What is an Ontology Abnormal Vessel behavior ontology Spatial reasoning
> How can we share knowledge inside decision support system ?
Navire
Pétrolier
Tanker
Vessel
BoatSuper-Tanker
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Source : Ontology Dimension Map; Ontology Summit 2007
« An ontology is a formal explicit specification of a shared conceptualization »
Studer, 1998
Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
> What is an Ontology Abnormal vessel behaviour ontology Spatial reasoning
An ontology can be use to :
Knowledge representation
Knowledge sharing and reuse
Automatic Reasoning
Formal vocabulary, etc.
Gruninger & Lee, 2002
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Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
What is an Ontology > Abnormal vessel behavior ontology Spatial reasoning
Modeling of abnormal vessel behavior
> How can we use spatial knowledge of maritime experts ?
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Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
What is an Ontology Abnormal vessel behavior ontology > Spatial reasoning
Vessel(?vessel), OP_Vessel_hasVesselType(?vessel, ?vesselType), DP_Vessel_hasSpeed(?vessel, ?speedVessel), DP_Vessel_hasSpeed(?vesselType, ?speedTypeVessel), greaterThan(?speedTypeVessel, ?speedVessel) ->OP_Vessel_hasAlert(?vessel, Alert_Speed_HighSpeed)
If a type of vessel has a speed above X then rise alert :
Vessel(?vessel), DP_Vessel_hasPosition(?vessel, ?position),DP_Analysis_DataPath(Alert_Area_Restricted, ?geoData), intersects(?geoData, ?position) -> OP_Vessel_hasAlert(?vessel, Alert_Area_Restricted)
If a vessel enters in a restricted area then rise alert :
Example of rules detection
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Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
> Prototype architecture Example of abnormal vessel behaviour
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Alert age of shipAlert age of ship
Alert Area RestrictedAlert Area Restricted Alert SpeedAlert Speed
Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
Prototype architecture > Example of abnormal vessel behaviour
Identification of abnormal vessel behaviour
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Background & research problem Spatial Ontology Prototype & examples
Prototype architecture > Example of abnormal vessel behaviour
Map Visualization
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Conclusion
Evolution of the maritime threat needs new Sea border surveilance system
We need maritime expert to design this system
Ontologies can be used to model the expert knowledge
Ontologies and spatial ontologies can be used to analyze abnormal vessel behaviour
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Questions ?
Arnaud Van De Casteelearnaud {dot} van_de_casteele {at} mines-paristech {dot} fr
Mines ParisTechCentre de recherche sur les Risques et les Crises (CRC)
Rue Claude Daunesse, BP 20706904 Sophia-Antipolis Cedex - FranceTél : + 33(0)4.93.95.75.77
http://www.i2c.eu
A. Van De Casteele, A. Napoli, M. Morel, Apport du géodécisionnel et de la géocollaboration aux nouveaux systèmes de surveillance maritime, Conférence INFORSID, 2011 (France)
Idiri, B., Extraction de connaissances dans un système géodécisionnel dédié à la surveillance maritime, Conférence INFORSID, 2011 (France)
Chaze X, X., Bouejla A., Napoli A., Guarnieri F., Eude T., Alhadef B.,The contribution of bayesian networks to manage risks of maritime piracy against oil offshore fieldsConférence DASFAA 2012 (Corée du Sud)
Recent publications and conferences