Information fusion for natural hazards in mountains
Fusion d'information et risques naturels en montagne
Résumé
From a real case application based on snow-avalanche risk management, an integrated framework mixing evidential reasoning and multi-criteria decision analysis (ER-MCDA) is proposed. This methodology considers a simplified decision sorting problem based on qualitative and quantitative criteria on which more or less reliable sources provide uncertain and imprecise evaluations. The Analytical Hierarchy Process (AHP) is used both to model the problem in a conceptual way and to elicit preferences between key criteria. Fuzzy Sets and Possibilities theories are used to transform quantitative and qualitative criteria into a common frame for Dempster-Shafer Theory (DST) and Dezert-Smarandache Theory (DSmT). It is shown that DSmT offers an interesting framework to take incomplete information into account and we use it for decision-making. Evidential reasoning allows merging different uncertain and incomplete pieces of information to identify the sensitivity of an avalanche prone area and to determine an avalanche hazard map. This approach emphasizes some implementation guidelines based on a Unified Modeling Language (UML) of the problem. We point out also some important issues of information fusion such as basic belief assignment elicitation, conflict identification, fusion rules choice and results validation.
A partir d'un cas d'application relatif à la gestion du risque d'avalanche, cet article propose une méthodologie intégrée (notée ER-MCDA pour Evidential Reasoning and Multi-Criteria Decision Analysis ) associant l'aide multi-critères à la décision et le raisonnnement crédibiliste. Cette approche considère un exemple de problème de décision basé sur des critères sur lesquels des sources plus ou moins fiables proposent des évaluations imprécises et incertaines. L'analyse multicritères hiérarchique (AHP) est utilisée comme un support conceptuel pour modéliser le problème et pour expliciter les préférences entre les critères essentiels. Les théories des ensembles flous et des possibilités sont utilisées pour transformer des critères quantitatifs et qualitatifs dans un cadre commun de discernement correspondant aux théories de Dempster-Shafer (DST) et Dezert-Smarandache (DSmT). La DSmT apparaît comme un cadre particulièrement pertinent et nous l'utilisons ici dans le cadre de l'aide à la décision. Le raisonnement crédibiliste permet en effet de combiner différentes informations incertaines et incomplètes pour déterminer la sensibilité d'un site avalancheux et contribue à la définition des cartes de l'aléa avalanche. Quelques recommandations d'implémentation sont proposées au travers d'une modélisation UML (Unified Modeling Language) du problème. Quelques verrous particuliers sont identifiés : il s'agit notamment de l'explicitation des masses de croyance, l'identification des conflits, le choix des règles de fusion et la validation des résultats.