Valider une ETA de routage : rejeu de 800 voyages AIS réels

Pourquoi rejouer plutôt que calculer

Un temps de transit prédit qui n'a jamais été comparé à un temps de transit réel n'est pas validé, il est simplement plausible. La seule façon de savoir ce qu'apporte un module de routage est de le confronter à des voyages qui ont vraiment eu lieu, dans les conditions météo-océan qui ont vraiment régné ce jour-là.

Le jeu de départ compte 23 328 candidats issus de l'historique AIS mer du Nord sur la période. 19 330 sont écartés parce qu'ils ne correspondent pas à un navire cargo, 3 991 supplémentaires parce que le trajet est trop court en durée. Il reste 2 058 voyages éligibles — cargo uniquement, durée ≥ 6 h, distance ≥ 30 NM — dont nous tirons un échantillon aléatoire de 800 voyages pour le rejeu.

Une ablation 2×2 pour isoler ce qui compte

Chaque voyage est rejoué quatre fois, en ne changeant qu'un ingrédient physique à la fois, pour pouvoir attribuer l'écart d'ETA à une cause précise plutôt qu'à l'ensemble du moteur :

C1 — formule jouet

Perte de vitesse par la houle estimée par 0,5 · Hs², sans courants. Configuration de référence.

C2 — + courants

Même formule de houle, courants CMEMS ajoutés.

C3 — polaire AIS

Polaire de vitesse dérivée de l’AIS, sans courants.

C4 — polaire + courants

Polaire AIS et courants CMEMS combinés.

La métrique est l'erreur relative (T_prédit − T_réel) / T_réel, calculée pour chacun des 800 voyages dans chacune des quatre configurations, ce qui permet un test apparié : c'est le même voyage, la même météo, qui est comparé d'une configuration à l'autre.

Résultats globaux : la polaire AIS domine

Sur l'ensemble de l'échantillon, l'erreur absolue moyenne (MAE) de l'erreur relative diminue à chaque ajout, mais pas de façon uniforme :

C1 — jouet, sans courants

MAE 0,2773 · RMSE 0,3222

C2 — jouet + courants

MAE 0,2765 · RMSE proche de C1

C3 — polaire, sans courants

MAE 0,2671

C4 — polaire + courants

MAE 0,2663 · RMSE 0,3090

Le biais médian, lui, ne bouge pratiquement pas d'une configuration à l'autre : environ +0,25 partout. Toutes les configurations surestiment le temps de transit dans les mêmes proportions ; ce qui les distingue, c'est la dispersion autour de ce biais, pas le biais lui-même.

Ce qui paie, mesuré avec un bootstrap apparié

Une baisse de MAE globale ne dit pas si l'écart est réel ou s'il tient au bruit d'échantillonnage. Nous testons chaque delta par bootstrap apparié, 10 000 tirages, intervalle de confiance à 95 % :

Polaire seule (C3 − C1)

ΔMAE −0,0102, IC [−0,0116, −0,0089] — significatif

Courants seuls (C2 − C1)

ΔMAE −0,0008, IC [−0,0017, +0,0000] — non significatif

Polaire + courants (C4 − C1)

ΔMAE −0,0110, IC [−0,0127, −0,0094] — significatif

Courants ajoutés à la polaire (C4 − C3)

ΔMAE −0,0008 — non significatif

Le verdict est net : c'est la polaire de vitesse dérivée de l'AIS qui porte tout le gain mesurable. Les courants CMEMS, seuls ou ajoutés par-dessus la polaire, ne produisent pas d'effet distinguable du bruit sur cet échantillon.

Le gain se concentre par mer forte

Le résultat global masque une hétérogénéité utile pour décider où investir l'effort de modélisation. En ventilant la MAE par classe de hauteur significative de houle (Hs), la polaire AIS ne fait presque rien par mer plate et beaucoup par mer formée :

Hs 0–1 m

C1 0,2490 vs C3 0,2438 — écart faible

Hs 1–2 m

C1 0,4086 vs C4 0,3748

Hs 2–5 m

C1 0,2923 vs C3 0,2087, C4 0,2018 — écart le plus large

Dans la classe 2–5 m, l'écart entre la formule jouet et la polaire atteint près de 9 points de MAE. C'est précisément la zone où une perte de vitesse mal modélisée coûte le plus cher sur un planning d'arrivée — et c'est là que la polaire AIS apporte le plus.

Ce que cette validation ne dit pas

Un biais médian systématique d'environ +25 % traverse les quatre configurations. Il n'est pas dû aux physiques testées : il vient du moteur lui-même — un facteur de perte de vitesse de sécurité appliqué par défaut, et une pénalité de −1 nœud au louvoyage face au vent qui se déclenche sur environ 62 % des legs. Ce biais doit être corrigé au niveau du moteur, pas lu comme un verdict sur les courants ou la polaire.

L'échantillon couvre des transits courts à moyens en mer du Nord, cargo uniquement ; il ne dit rien d'un autre bassin ou d'un autre type de navire. La vitesse de calme utilisée comme référence vient elle-même de la vitesse-fond (STW) déclarée par l'AIS, qui est une estimation et non une mesure indépendante : l'étude valide la modulation par la météo, pas une vitesse commerciale absolue. Enfin, un delta courants proche de zéro signifie que le signal est sous le seuil de détection sur ces trajets précis — pas que les courants ne comptent jamais, en particulier sur des routes ou des bassins où ils sont plus structurants.

Le constat qui reste, lui, est robuste : sur 800 voyages réellement navigués, c'est la polaire de vitesse dérivée de l'AIS qui paie, et elle paie le plus par mer formée — découvrez SeaRoute-Py, notre moteur de routage météo-océan.

Questions fréquentes