Thesis Contributions of GIS to Efficient Mine Action LACROIX, Pierre Marcel Anselme Abstract La Campagne Internationale pour Interdire les Mines (International Campaign to Ban Landmines : ICBL) rapporte qu'entre 1999 et 2010 les mines terrestres ont fait plus de 80'000 victimes dans 117 pays et régions du monde. En 2010, on dénombrait 4'191 victimes, parmi lesquelles environ 75% de civils. Pour cette seule année 2010, le chiffre de 1'155 morts a été avancé, mais il est probablement en deçà de la réalité. Les systèmes d'information géographique (SIG) restent encore très peu utilisés par les acteurs du déminage humanitaire, alors qu'ils le sont de manière extensive par de nombreuses autres communautés d'utilisateurs. Cette thèse de doctorat s'intitule ‘How GIS contributes to Efficient Mine Action'. Elle examine dans quelle mesure la cartographie et les SIG peuvent contribuer à augmenter l'efficacité des activités de déminage humanitaire. Reference LACROIX, Pierre Marcel Anselme. Contributions of GIS to Efficient Mine Action. Thèse de doctorat : Univ. Genève, 2013, no. Sc. 4571 URN : urn:nbn:ch:unige-289967 DOI : 10.13097/archive-ouverte/unige:28996 Available at: http://archive-ouverte.unige.ch/unige:28996 Disclaimer: layout of this document may differ from the published version. 1 / 1 Université de Genève, Faculté des Sciences Prof. Anthony Lehmann Institut F.-A. Forel/enviroSPACE Centre International de Déminage Humanitaire de Genève Dr. Daniel Eriksson Contributions of GIS to Efficient Mine Action Thèse Présentée à la Faculté des Sciences de l‘Université de Genève En vue d‘obtenir le grade de Docteur ès Sciences, mention Sciences de l‘Environnement par Pierre Lacroix – Université de Genève de Collonges-sous-Salève (France) Thèse numéro 4571 Genève Atelier d‘impression ReproMail - 2013 1 2 To my daughter “Ego cogito, ergo sum” (Descartes) 3 4 Table of Contents 5 Table of Contents Abstract ..................................................................................................................................................... 12 Acknowledgments ..................................................................................................................................... 16 Supervisory Team & External Advisors ................................................................................................ 18 Chapter 1. Introduction ...................................................................................................................... 19 1.1. Structure of the thesis ............................................................................................................. 20 1.2. Contributing research papers ................................................................................................. 22 1.3. Mine action background ........................................................................................................ 23 1.3.1. International treaties ............................................................................................................... 24 1.3.2. Mine action .............................................................................................................................. 25 1.3.3. Humanitarian demining .......................................................................................................... 25 1.3.4. Information Management ........................................................................................................ 25 1.3.5. Information Management System for Mine Action (IMSMA) .................................................. 26 1.3.6. The Geneva International Centre for Humanitarian Demining (GICHD) .............................. 27 1.3.7. Glossary .................................................................................................................................. 27 1.3.8. Photo gallery ........................................................................................................................... 32 1.4. User needs ............................................................................................................................... 37 1.4.1. Who are the end-users of this research? ................................................................................. 37 1.4.2. GIS needs................................................................................................................................. 38 1.5. State of the art: GIS in mine action ...................................................................................... 42 1.6. Research problem, Research questions and Hypotheses....................................................... 44 1.7. Methodology ........................................................................................................................... 46 1.7.1. Development cycles ................................................................................................................. 46 1.7.2. Data ......................................................................................................................................... 47 1.8. Overview of the different research projects ........................................................................... 49 1.8.1. SERWIS: Sharing data, maps, technologies and processes ..................................................... 49 1.8.2. Visualising contamination ....................................................................................................... 50 1.8.3. Determining the impacts on human population....................................................................... 50 6 Table of Contents 1.8.4. Choosing the right technique................................................................................................... 51 1.8.5. Calculating the Shortest Path .................................................................................................. 51 1.8.6. Setting priorities ...................................................................................................................... 51 1.8.7. Optimising GIS workflows ....................................................................................................... 52 1.8.8. E-learning................................................................................................................................ 52 1.8.9. Standardising symbology ........................................................................................................ 52 1.8.10. Improving the Quality of data Web Services ........................................................................... 53 1.8.11. Summary .................................................................................................................................. 53 Chapter 2. To what extent can GIS improve visualisation of contamination and its impact on population? ............................................................................................................................................ 55 Contributing research papers ................................................................................................................ 55 2.1. Introduction ............................................................................................................................ 56 2.2. Visualising Contamination .................................................................................................... 58 2.2.1. Abstract ................................................................................................................................... 58 2.2.2. Introduction ............................................................................................................................. 59 2.2.3. Background ............................................................................................................................. 60 2.2.4. Experimental Setup.................................................................................................................. 64 2.2.5. Visualising Hazards and Mine Hazards: State of the Art ........................................................ 65 2.2.6. Evaluated Visualisation Methods ............................................................................................ 67 2.2.7. Customising KDE-based methods (D and E): adjusting KDE bandwidth............................... 72 2.2.8. Quantitative Evaluation of the Visualisation Methods ............................................................ 75 2.2.9. Discussion ............................................................................................................................... 78 2.2.10. Conclusions and future Outlook .............................................................................................. 84 2.3. Using Clustering Techniques to improve Visualisation of Contamination .......................... 86 2.3.1. Introduction ............................................................................................................................. 86 2.3.2. Mine action data ...................................................................................................................... 87 2.3.3. The clustering algorithm ......................................................................................................... 93 2.3.4. Results and discussion ........................................................................................................... 100 7 Table of Contents 2.3.5. Conclusion ............................................................................................................................