MADS, modle conceptuel spatio-temporelChristine Parent* Stefano
Spaccapietra** Esteban Zimnyi** Pier Donini** Corinne Plazanet**
Christelle Vangenot** Nadia Rognon*** Pierre-Andr Crausaz****
HEC-INFORGE, **
Uni Lausanne, CH 1015 Lausanne, [email protected] LBD
DI, Ecole Polytechnique Fdrale de Lausanne, CH 1015 Lausanne ***
SIRS et HYDRAM, DGR, Ecole Polytechnique Fdrale de Lausanne, CH
1015 Lausanne {Prnom.Nom}@epfl.ch http://lbdwww.epfl.ch
RESUME. Malgr les bienfaits reconnus de lapproche conceptuelle
pour la modlisation dapplications, les modles conceptuels
spatio-temporels existants ne satisfont pas les besoins des
concepteurs. Dans cet article nous identifions dabord les objectifs
dun modle conceptuel spatio-temporel et ensuite nous prsentons le
modle MADS selon trois axes: concepts structurels, concepts
spatiaux, concepts temporels. Lorthogonalit des concepts permet
dobtenir un modle la fois simple (puisque ces concepts sont
indpendants) et puissant (puisque les concepts peuvent tre combins
librement). Le modle a t implant et des traductions existent vers
dautres modles oprationnels. Larticle dcrit brivement les
ralisations en cours ou prvues pour offrir aux utilisateurs une
interface conceptuelle de dfinition et daccs aux bases de donnes
spatio-temporelles. Nous donnons galement les rsultats dune
exprience de modlisation qui a permis de vrifier les qualits du
modle. ABSTRACT. Despite the well-established benefits of
conceptual modeling for application design, current spatio-temporal
conceptual models do not cope satisfactorily with designers
requirements. In this paper we first identify the goals of a
spatio-temporal conceptual model and then we describe the MADS
model along the structural, spatial, and temporal dimensions. As
the modeling concepts are orthogonal, the proposed model achieves
both simplicity (as concepts are independent from each other) and
expressive power (as concepts may be freely associated ). The model
has been implemented and can be translated to operational models of
existing products. The paper briefly describes the architecture we
have defined to support users with a set of conceptual interfaces
for defining and accessing spatio-temporal databases. Finally, the
paper reports on results of an experimentation which allowed us to
assess the qualities of the model. MOTS-CLES : conception de bases
de donnes, modlisation conceptuelle, modles de donnes, bases de
donnes spatiales, bases de donnes temporelles, systmes
dinformation, SIG, bases de donnes gographiques, outils CASE,
exprience pratique. KEYWORDS : database design, conceptual modeling
, data models, spatial databases, temporal databases, information
systems, GIS, geographic information systems, CASE tools, practical
experiments.
1. Introduction Les concepteurs de bases de donnes classiques
connaissent bien lintrt de passer par une tape de modlisation
conceptuelle avant daborder la modlisation logique. La premire ne
sintresse qu reprsenter le plus fidlement possible les
caractristiques intrinsques des donnes de lapplication, sans se
soucier de leur mise en oeuvre. La deuxime, au contraire, vise
dcrire les donnes conformment aux spcificits du logiciel qui sera
utilis pour en assurer la gestion. Les modles de type
entit-association [CHE 76], ou objet-association (OMT [RUM 91]),
sont les plus connus et pratiqus au niveau conceptuel. La
modlisation logique se partage aujourdhui entre les modles
relationnels et ceux orients objets. Le premier avantage des modles
conceptuels est dtre la porte des utilisateurs. Ceux-ci peuvent
ainsi exprimer, sans les ambiguts de la langue naturelle, leur
connaissance des donnes applicatives et participer activement
llaboration du schma conceptuel. Le rsultat obtenu est bien
meilleur et, parce quil est indpendant de loutil informatique qui
assurera sa mise en oeuvre, restera valable en cas de changement
technologique (seule la traduction du schma conceptuel en schma
logique est affecte). Au rythme actuel de lvolution technologique,
notamment pour les outils SIG (Systme dInformation Gographique),
ceci est un facteur cl de flexibilit car il rduit les cots et
augmente les chances de russite dun transfert vers une nouvelle
technologie. Enfin, la modlisation conceptuelle, par sa lisibilit,
facilite les changes dinformations entre partenaires dorganisations
diffrentes. A lpoque o laccs via Internet des sources dinformations
extrieures devient une banalit et une ncessit, la capacit
comprendre la smantique des informations obtenues est dterminante
pour leur utilisation correcte. Les concepteurs de bases de donnes
spatiales ou temporelles ne jouissent pas, ce jour, des mmes
privilges. Ils ne disposent en effet que soit des modles
conceptuels classiques, qui ignorent les concepts spatio-temporels,
soit des modles logiques des SIG, qui refltent plus les techniques
dimplantation interne que des considrations de niveau conceptuel.
Or, dans la modlisation dapplications spatio-temporelles, la
difficult inhrente de la tche sajoutent les difficults
supplmentaires dues la complexit des composantes spatiale et
temporelle. Dj, ces applications sont grandes consommatrices de
concepts avancs, tels que : lagrgation, ou composition dobjets: par
exemple, une ville est compose de quartiers, eux-mmes composs
dimmeubles et de routes, la gnralisation/spcialisation: par
exemple, le concept de route regroupe ceux de route communale,
cantonale et nationale, la modlisation des champs continus: par
exemple, reprsentation de la profondeur dun lac de faon obtenir une
valeur en chaque point de lespace recouvert par le lac. De plus,
plusieurs niveaux dabstraction spatiale peuvent coexister,
induisant des reprsentations alternatives quil faut savoir dcrire
(localisation, forme et taille) et agencer correctement. Des
visions continues de lespace peuvent simbriquer avec des
visions discrtes. Lidentification des liens spatiaux pertinents
(principalement la proximit, linclusion, ladjacence) nest pas
ncessairement aise car elle sort du domaine habituel de la
modlisation. Les aspects temporels soulvent des difficults
semblables. Enfin, un dernier obstacle est encore aujourdhui
lexigence dune connaissance approfondie des particularits
techniques du SIG cible. Ci-dessous, nous prcisons les besoins des
concepteurs par une liste de caractristiques souhaitables pour un
modle conceptuel spatio-temporel. Le constat quaucune des
propositions dj avances ne rpond de faon satisfaisante ces besoins
conduit naturellement dvelopper une nouvelle proposition : le modle
MADS. Le paragraphe 2 prsente les concepts MADS pour la modlisation
des donnes classiques. Le paragraphe 3 aborde la modlisation des
donnes spatiales. Les caractristiques temporelles sont discutes
dans le paragraphe 4. Le paragraphe 5 donne un exemple concret de
modlisation. Enfin, le paragraphe 6 conclut larticle. Il est suivi
dune prsentation des outils qui sont en cours de ralisation et qui
rendent lapproche oprationnelle. 1.1. Besoins et tat de lart Un
modle conceptuel spatio-temporel doit offrir aux utilisateurs une
grande richesse dexpression, pour rpondre la diversit des besoins,
et en mme temps leur permettre de dcrire un schma de donnes lisible
et facile apprhender. Un lment cl pour la ralisation de ce double
objectif est lorthogonalit des trois dimensions structurelle,
spatiale et temporelle du modle (et plus gnralement des concepts du
modle). Orthogonalit signifie ici quun choix dans lune des
dimensions ne doit pas limiter les possibilits de choix dans une
autre dimension. En particulier, le choix dune reprsentation
structurelle dune information (comme objet, attribut, agrgation ou
association) doit pouvoir tre fait librement, que cette information
ait des caractristiques spatio-temporelles ou non. La figure 1
illustre deux modlisations possibles du fait que des rservoirs sont
placs sur des rivires : dans la premire, linformation sur les
rservoirs est traite comme une proprit des rivires, et donc modlise
comme un attribut du type dobjet Rivire ; dans la deuxime, les
rservoirs sont modliss comme des objets part entire, chaque
rservoir tant li par une association la rivire correspondante. La
spatialit des rservoirs comme celle des rivires doit pouvoir tre
dcrite aisment dans les deux modlisations. Or, cela nest pas le cas
dans les propositions que lon peut trouver dans la littrature pour
la modlisation conceptuelle dapplications donnes
spatio-temporelles. Comme on le verra ci-aprs, ces modles ont fait
un choix de reprsentation qui simpose au concepteur dapplications.
Une telle limitation de sa marge de manoeuvre entrane limpossibilit
de modliser fidlement toutes les situations relles, alors que cela
est lobjectif mme de lapproche conceptuelle. A contrario, cette
orthogonalit est la base de la proposition que nous dvelopperons
dans cet article.
Rivire Rivire nom rservoir nom r# lieu r# Appartient
Rservoir
Figure 1. Modlisations alternatives dune mme ralit spatiale Un
deuxime lment cl est la compatibilit avec la modlisation
traditionnelle, savoir le modle spatio-temporel doit aussi
permettre la modlisation de donnes qui ne sont pas spatiales ou
temporelles. Ceci rpond un besoin vident (tout nest pas spatial ou
temporel), conditionne lutilisation effective du modle dans la
pratique, et permet la rutilisation de bases de donnes existantes,
conues avec des modles classiques. Ce critre nest pas respect par
plusieurs modles voqus ci-dessous, notamment dans le domaine
temporel. La connaissance des liens topologiques entre les entits
du monde rel est galement une composante essentielle des besoins
des applications donnes spatiales. Les SIG actuels rpondent en
partie ce besoin en offrant un calcul automatique des liens
topologiques partir des coordonnes physiques des objets. Trois
besoins importants restent cependant non satisfaits: pouvoir
contraindre des objets spatiaux respecter un lien topologique donn
(afrmation a priori de lexistence du lien plutt que constat a
posteriori), pouvoir dnir une smantique propre lapplication pour
ces liens (par exemple, ladjacence pourrait tre dnie comme se
trouvant une distance rciproque de moins de 300 mtres terrain), et
pouvoir dcrire explicitement dans le schma un lien topologique
important pour les applications an de le voir, le nommer et
ventuellement lui associer des attributs. Par exemple, une
application de gestion routire voudra matrialiser les croisements
des routes pour en dcrire lquipement signaltique. Dautres concepts
importants pour la modlisation des donnes spatiales ou temporelles,
tels lagrgation, la gnralisation/spcialisation et la modlisation
des champs continus, ont dj t proposs. Cependant, les
caractristiques qui leur sont associes diffrent dun modle lautre.
Un travail rigoureux de dfinition reste ncessaire. Au point de vue
structurel, les modles proposs pour la modlisation conceptuelle de
donnes spatiales relvent soit de lapproche entit-association [CHE
76], soit de lapproche oriente objets. Le premier groupe inclut
MODUL-R [CAR 93, BED 96] et GO2 [DAV 93]. Le deuxime groupe inclut
GeoOM [TRY 97], POLLEN [GAY 97], et CONGOO [PAN 96]. MODUL-R et
POLLEN ont aussi une composante temporelle.
Ces modles spatiaux diffrent surtout par leur faon dintgrer la
spatialit. GeoOM et POLLEN reprsentent explicitement lespace dans
le schma par un jeu de types dentits (ou dobjets) gomtriques:
Point, Ligne ou Surface. On trouvera en [LAU 93] des propositions
pour la reprsentation de ces types gomtriques. POLLEN fait de mme
pour le temps (avec les types dobjets Instant et Intervalle). Les
objets de lapplication sont dcrits de faon traditionnelle. Leur
spatialit ventuelle est dfinie par un lien dassociation avec lun
des types gomtriques. Cette approche possde deux inconvnients
majeurs. Dune part elle tend surcharger les schmas, qui deviennent
vite illisibles du fait de la multiplication des liens. Dautre part
elle ne permet dassocier la spatialit quaux types dentits (une
association ne peut lier que des types dentits), et force donc la
modlisation comme entit de toute information ayant une
caractristique spatiale. Une autre approche est de permettre de
dfinir un type dentits comme spatial (ou temporel, ou les deux).
MODUL-R offre ainsi une palette de types spatiaux trs complte:
point, ligne, surface, complexe (point et ligne, par exemple),
alternatif (ligne ou surface, par exemple) et multiple (deux ou
plusieurs gomtries non dductibles lune de lautre). CONGOO, quant
lui, propose une trs (trop ?) large varit de types dobjets spatiaux
simples ou composs, ce qui en fait un modle trs complet mais aussi
trs complexe. Cette approche permet dobtenir des schmas compacts:
les types spatiaux et temporels sont reprsents par une icne associe
au type dentit. Par contre elle reste rductrice par rapport aux
besoins de modlisation. Une troisime voie est complmentaire de la
prcdente. Elle associe la spatialit non pas aux types dentits mais
aux attributs. Ainsi, dans GO2, les objets spatiaux sont dcrits par
des entits possdant un (ou plusieurs) attribut(s) de domaine
Geometry. Geometry est un type abstrait de donnes ayant pour
structure un ensemble de primitives (point, ligne et surface) avec
des fonctions gomtriques associes (intersection, union). La
structure ensembliste permet ainsi des entits de mme type davoir
des gomtries de dimensions diffrentes (ligne et surface, par
exemple). Pour ce qui est de la topologie, la plupart des modles
conceptuels permettent uniquement de dcrire les liens topologiques
laide dassociations classiques, sans smantique particulire et sans
contrle dintgrit adquat. CONGOO offre la possibilit de dcrire dans
le schma les liens topologiques autoriss, obligatoires ou interdits
entre les entits du monde rel laide de relations topologiques de
voisinage et de superposition. Ces relations topologiques nexistent
quen tant que contraintes dintgrit spatiales: elles ne sont jamais
instancies. Ce ne sont pas des associations au sens
entit-association car elles ne lient pas deux occurrences dentits.
Seul GO2 propose un concept dagrgation spatiale qui inclut la
propagation de la valeur des attributs et des mthodes, comme
prconis par [EGE 92b]. Quant aux mcanismes dhritage associs la
gnralisation/spcialisation, ils sont trop souvent mal ou pas
dfinis. Enfin, la possibilit de dcrire une vue continue de lespace
nest propose que par POLLEN et GeoOM. Dans POLLEN, la vue continue
dun objet est exprime par un lien multivalu vers un autre objet
reprsentant le champ spatial continu, lui-mme reli un objet
gomtrique Point. GeoOM associe ce concept lespace et non linstance,
ce qui entrane des problmes lorsque des entits se chevauchent,
cest--dire partagent le mme espace.
Sur le plan des notations, lutilisation de pictogrammes
graphiques, comme dans MODUL-R, permet dapprhender de manire
visuelle les diffrentes caractristiques spatiales et temporelles.
Dans GO2, POLLEN et GeoOM, ces informations sont dcrites de manire
textuelle. Dans POLLEN et GeoOM, il est de plus ncessaire de
parcourir les associations pour trouver ces informations. Dans
CONGOO, des sigles sont associs aux diffrents types dobjets
spatiaux; la spatialit de lobjet et les contraintes dintgrit
topologique sont dcrites textuellement, ce qui est trop lourd pour
un utilisateur occasionnel ou non spcialiste. Dans le domaine des
bases de donnes temporelles, une intense activit de recherche a,
ces dernires annes, couvert les aspects de modlisation, des
langages de requtes, de standardisation et dimplmentation, comme
tmoignent les bibliographies (par exemple [TSO 96]), les tudes (par
exemple [OZS 95]), et les livres [TAN 93, CLI 95] qui ont t publis.
Un pas important vers la disponibilit pratique de solutions
temporelles a t la conception dune extension temporelle de SQL-92,
appel TSQL2 [SNO 95]. Si la plupart de ces travaux adoptent une
dmarche base sur les modles logiques (relationnel et orient
objets), il en existe une dizaine qui proposent des modles
conceptuels de type entit-association. On trouvera en [GRE 97] une
analyse dtaille de ces propositions. Il en ressort une
classification similaire celle des modles spatiaux entre: 1) modles
qui reprsentent le temps comme des objets (type dentit Date, par
exemple), 2) modles qui associent le temps uniquement aux attributs
(pour garder lhistorique des valeurs), et 3) modles qui associent
le temps aux attributs comme aux types dentits (pour garder aussi
le cycle de vie des objets). Peu de propositions offrent la
possibilit de reprsenter le futur. Aucune ne sest intresse la
dimension spatiale. Dans lensemble, les niveaux conceptuels et
logiques ne sont pas clairement spars. Ceci fait conclure aux
auteurs [GRE 97] quun modle conceptuel satisfaisant reste trouver,
leur avis reprenant ainsi celui des auteurs dun rapport dtaill sur
ltat des recherches en bases de donnes temporelles [PIS 94]. 1.2.
Le modle conceptuel MADS Llaboration du modle conceptuel MADS
(Modlisation dApplications Donnes Spatio-temporelles) a t guide par
les objectifs que nous venons didentifier : 1) lorthogonalit des
dimensions structurelle, spatiale et temporelle, 2) la possibilit
de dcrire des relations topologiques ou temporelles entre les
entits de manire explicite, 3) une dfinition formelle des concepts
tels lagrgation spatiale ou temporelle, la
gnralisation/spcialisation et les mcanismes dhritage associs, 4) la
possibilit de dcrire des champs spatiaux continus, 5) la provision
de types spatiaux gnriques au del des types de base, et enfin 6)
des notations visuelles intuitives. A noter que MADS a aussi pour
objectif de dpasser le strict cadre de la modlisation
cartographique pour satisfaire plus largement les besoins des
applications spatio-temporelles. Dans la dimension structurelle,
MADS permet la modlisation des donnes classiques en offrant un
ensemble de concepts bien connus: type dobjet, attribut,
encapsulation des mthodes, type dassociation, lien de gnralisation,
lien dagrgation, ainsi
quun ensemble de contraintes dintgrit associes. Les objets et
les associations peuvent avoir une structure complexe grce aux
attributs complexes et multivalus. Les types dobjet peuvent tre
organiss dans des hirarchies de gnralisation (classes/
sous-classes) ou dagrgation. Le type dassociation permet la
modlisation explicite des liens n-aires entre objets. Suivant le
principe dorthogonalit, la spatialit et/ou la temporalit peuvent
tre associs aux types dobjet, aux liens dassociation et dagrgation,
ainsi quaux attributs. Le modle offre galement la possibilit de
reprsenter des champs continus dans lespace grce au concept
dattribut variable. Au point de vue ergonomique, la spatialit et la
temporalit sont visualises dans les diagrammes par des
pictogrammes, ce qui permet une apprhension visuelle immdiate et
non ambigu de ces caractristiques supplmentaires. Ces aspects
ergonomiques sont essentiels pour le dveloppement doutils CASE
ddition visuelle dun schma spatio-temporel ou de formulation
visuelle interactive de requtes dinterrogation et de mise jour. Le
dveloppement de tels outils fait galement partie des nos objectifs.
2. Modlisation des donnes classiques Le modle MADS est bas sur un
modle de type objet + relation [SPA 92] qui offre les concepts
usuels de: type dobjet, type dassociation, attribut, lien de
gnralisation, lien dagrgation ainsi quun ensemble de contraintes
dintgrit associes. Ces concepts sont dfinis brivement ci-dessous.
Un objet reprsente une entit du monde rel quon veut modliser. Un
type dobjet reprsente un ensemble dentits du monde rel ayant une
structure et un comportement similaires. Une association reprsente
un lien entre deux ou plusieurs objets, o chaque objet joue un rle
donn. Un type dassociation reprsente un ensemble de liens avec des
caractristiques similaires (reliant des types dobjet du mme type,
avec les mmes rles, et des proprits similaires). Un attribut
reprsente une proprit du monde rel; il peut tre port indiffremment
par des types dobjet ou des types dassociation et peut tre : -
simple (avec des valeurs atomiques) ou complexe (c.--d. compos
dautres attributs simples ou complexes); - monovalu (avec une seule
valeur) ou multivalu (avec un ensemble de valeurs); - obligatoire
(avec une valeur dans chaque objet) ou facultatif (avec une valeur
dans certains objets et pas de valeur dans dautres). Les
caractristiques mono-/multivalue et facultative/obligatoire dun
attribut sont des contraintes dintgrit exprimes avec le concept de
cardinalit minimale/maximale. Les cardinalits sont aussi
applicables aux rles des types dassociation. Elles spcifient alors
le nombre minimal et maximal doccurrences du type dassociation qui
peuvent, un instant donn, lier une occurrence du type dobjet.
La valeur dun attribut peut tre calcule, cest--dire infre
automatiquement par le systme, partir des valeurs dautre(s)
attribut(s) appartenant au mme objet ou la mme association, ou
dautres objets ou associations qui lui sont lis. Ces attributs sont
appels attributs drivs. Une mthode est une opration quon peut
effectuer sur les occurrences dun type dobjet. Sa dclaration est
compose dune interface, o sont spcis le nom de la mthode, les
paramtres dappel avec leur type, et ventuellement le type du
rsultat, et dune (ou plusieurs) implmentations, cest--dire le code
de la mthode. La gnralisation est un lien binaire, orient, de
smantique particulire, reliant un type dobjet appel sous-type et un
autre appel sur-type. Ce lien exprime le fait quun sous-ensemble
des entits relles dcrites par le sur-type, caractris par des
proprits particulires, dintrt pour lapplication, est dcrit par le
sous-type: chaque objet du sous-type est li par une instance du
lien de gnralisation un objet du sur-type qui dcrit la mme entit
relle. MADS suit le principe de substituabilit: lors des
manipulations, tout rle assum par un objet du sur-type peut aussi
tre assum par un objet du sous-type. En consquence le sous-type
hrite des proprits (attributs, mthodes et liens) du sur-type. Dans
certains cas, les proprits hrites ont dans le sous-type un domaine
plus restreint que celui associ au sur-type. Par exemple dans la
gure 2, lge dun Employ, attribut hrit de Personne, varie de 16 65
ans, tandis que celui de Personne varie de 0 130 ans. Le mcanisme
de rafnement permet de dclarer dans le sous-type un sous domaine
pour un attribut hrit. Dans dautres cas, les entits dcrites dans le
sous-type ont pour une proprit hrite une nouvelle ralisation
spcique du sous-type. Par exemple, lge en Core est calcul de faon
particulire: la naissance, le bb a un an, et les anniversaires ont
tous lieu au nouvel an. Le mcanisme de rednition permet davoir pour
la proprit ge (mthode ou attribut) des ralisations (codes ou
valeurs) diffrentes dans le sur-type Personne et dans le sous-type
Coren. Le rafnement/rednition pour les caractristiques spatiales et
temporelles est discut plus en dtail dans les paragraphes 3 et 4.
Des contraintes dintgrit peuvent tre exprimes sur un ensemble de
sous-types dun mme sur-type: - lensemble est dit exclusif si un
objet ne peut pas appartenir plus dun sous-type; - lensemble est
dit couvrant si chaque objet du sur-type doit appartenir au moins
un sous-type. Enfin un type dobjet peut tre la spcialisation de
plusieurs types dobjet gnriques (spcialisation multiple).
Lagrgation est une association binaire, oriente et de smantique
particulire. Elle permet dexprimer le fait que les objets dun type,
dits objets composs, correspondent lagrgation dobjets dun autre
type, dits objets composants. Des contraintes peuvent lui tre
associes : - un des deux types dobjet participant une agrgation
(compos ou compo-
sant) est dit dpendant de lautre si, lorsquun objet de ce
dernier cesse dexister, tous les objets du premier qui lui sont lis
sont dtruits; sinon il est dit indpendant. - un ensemble
dagrgations ayant le mme type dobjet composant est dit
partag/exclusif si chaque objet du type composant peut/ne peut pas
participer plusieurs liens dagrgation de lensemble.nP nom age
Personne
Employ
Travaille salaire
Entreprise
nom
age revenu raffin deriv
Employ.revenu = Somme(Employ.Travaille.salaire) Type dobjet Type
dassociation 0..1 1..1 0..n 1..n
gnralisation/ spcialisation
Figure 2. Exemple de schma MADS pour donnes classiques La figure
2 montre un exemple simple de modlisation de donnes classiques, en
utilisant les concepts et notations de MADS. 3. Modlisation des
caractristiques spatiales Les SIG offrent deux manires de dcrire
les relations entre les objets et lespace: le point de vue discret,
o la base de donnes contient des objets qui peuvent tre localiss
dans lespace, et le point de vue continu, o la base de donnes
contient des rgions de lespace sur lesquelles des variables sont
dfinies comme des champs continus de valeurs. Le modle MADS [PAR
98] adopte le point de vue discret, car il est plus frquent chez
nos utilisateurs (gestionnaires du territoire, des eaux, des
routes...). Nanmoins, MADS fournit galement des concepts pour
pouvoir exprimer une vue continue. Pour des raisons pragmatiques,
le modle est actuellement limit la reprsentation de donnes une ou
deux dimensions.
3.1. Description de la spatialit Le concept de spatialit
recouvre gnralement les notions demprise et de localisation.
Lemprise dcrit la forme associe la reprsentation: de type point,
ligne, surface,... La localisation permet de situer cette forme
dans lespace. La spatialit en MADS peut tre dfinie plus ou moins
prcisment. Par exemple, le type d'emprise peut tre dcrit dans le
schma par un type gnrique, regroupant plusieurs choix possibles
(cf. ci-dessous), un choix prcis tant ensuite fait au niveau de
chaque instance ou groupe dinstances. De mme, au lieu dutiliser des
coordonnes absolues, une localisation peut tre spcifie de faon
relative par rapport dautres localisations connues (par exemple,
Lausanne est 60 km de Genve sur la nationale N1).
type spatial go gosimple
picto.
dimension 0, 1 ou 2 0, 1 ou 2
dnition tout type spatial dni ci-dessous dans ce tableau tout
type spatial simple (un point, une ligne, une ligne oriente ou une
surface simple) un point toute ligne quelle soit droite, courbe,
brise, ferme ou non, oriente ou non toute ligne oriente quelle soit
droite,courbe,brise,ferme ou non toute surface connexe (avec
ventuellement des trous) toute composition de types spatiaux
simples une collection de points une collection de lignes une
collection de lignes orientes une collection de surfaces
simples
point ligne
0 1
ligne oriente surface simple gocompos semis graphe digraphe
surface complexe
1 2 0, 1 ou 2 0 1 1 2
Table 1. Types abstraits spatiaux
La connaissance de lespace peut tre dcrite avec plus ou moins de
compltude. Par exemple, un plan schmatique des transports urbains
requiert uniquement la dfinition des relations topologiques entre
les arrts et les lignes (tel arrt est sur telle ligne). Les
relations mtriques (tel arrt est 500 mtres de tel autre) et les
relations dorientation (tel arrt est 40 degrs de tel autre) sont
gnralement secondaires et peuvent ne pas tre respectes. A loppos,
un plan cadastral sera exact vis--vis de ces trois types de
relations, topologiques, mtriques et dorientation. Les coordonnes
des objets (btiments, rues...) seront, elles aussi, exactes, au
degr de prcision du plan prs. MADS fournit un ensemble de types
abstraits spatiaux [SCH 96], organiss en une hirarchie de
gnralisation (cf. table 1 et figure 3). A chaque type spatial est
associ un ensemble de mthodes permettant de dfinir et manipuler les
instances de ce type. La hirarchie peut tre tendue, selon les
besoins de l'application, en crant des soustypes particuliers ou en
regroupant plusieurs types dans un mme sur-type, comme par exemple
le regroupement de point et de surface pour dcrire la spatialit des
villes, petites et grandes.
go
gosimple disjoint point semis
gocompos disjoint
ligne
graphe
ligne oriente
digraphe surface complexe
surface simple
Figure 3. Hirarchie de types abstraits spatiaux Le type go, le
plus gnrique, signifie uniquement ce type est spatial sans prciser
aucunement son emprise. La dfinition du type prcis de chaque
occurrence se
fera lors de sa cration. Le type gosimple reprsente n'importe
quel type spatial simple. Le type spatial gocompos permet de dcrire
toute composition de types spatiaux simples: par exemple, un rseau
fluvial dfini par un ensemble de rivires (lignes orientes) et de
lacs (surfaces). Les sous-types homognes de gocompos ont t dfinis:
le semis (ensemble de points), exemple: les maisons d'un hameau, le
graphe (ensemble de lignes), exemple: une portion de rseau routier,
le digraphe (ensemble de lignes orientes), exemple: une rivire avec
ses affluents et la surface complexe (ensemble de surfaces
simples), exemple: un pays avec ses les.
3.2. Types dobjet et attributs spatiaux MADS permet au
concepteur dattacher une spatialit aux types dobjets comme aux
attributs. Un type dobjet sera caractris par une spatialit lorsquil
reprsente une classe dentits dont la rfrence spatiale est
pertinente pour lapplication. La spatialit dun type dobjet est
dcrite en MADS par un attribut prdfini, gomtrie, dont le domaine de
valeurs est un type abstrait spatial, soit prdfini (cf. table 1),
soit dfini explicitement pour lapplication. Un attribut spatial est
un attribut simple, monovalu ou multivalu, driv ou non, dont le
domaine de valeurs est un type abstrait spatial. Diverses
contraintes spatiales peuvent tre attaches aux types dobjet et aux
attributs spatiaux. Par exemple, on peut restreindre la spatialit
des occurrences dun type dobjet Commune de faon ce quelles ne se
chevauchent pas, ce quelles soient connexes, etc. Dautres types de
contraintes permettent de restreindre la spatialit dun attribut par
rapport la spatialit de lobjet auquel il appartient. 3.3. Types
dassociation spatiales Les besoins de reprsentation spatiale ne se
limitent pas lassociation dune spatialit aux objets ou attributs.
La description des relations spatiales entre objets spatiaux y joue
un rle prpondrant. Ces relations peuvent tre de diffrents types:
topologiques, d'orientation, mtriques, et d'agrgation. Les
relations spatiales, pour autant que la spatialit des objets soit
dfinie directement par leurs coordonnes, peuvent tre dduites de la
spatialit des objets. Ainsi, ces relations existent implicitement
et sont accessibles aux utilisateurs via les fonctions du SIG.
Nanmoins, comme il a t dit dans le paragraphe 1.1, il est important
de pouvoir dcrire les relations spatiales explicitement dans le
schma conceptuel. Cela enrichit le schma, permet de nommer ces
relations, de leur attacher des attributs et des mthodes, et de
leur donner ventuellement une smantique complmentaire de celle que
lon peut obtenir via les fonctions du SIG. Dans MADS, un type
d'association spatiale est un type d'association liant au moins
deux objets spatiaux, et ventuellement dautres objets non-spatiaux,
et dont la smantique est une contrainte dintgrit spatiale
explicitement dnie. Par exemple, on peut
dfinir une association spatiale CarrefourRoutier, reliant des
objets du type Route, et ayant pour smantique la relation
topologique de croisement (cf. paragraphe 3.3.1). Cette dfinition
implique que le systme nautorisera linsertion doccurrences de
CarrefourRoutier que si les lignes reprsentant les deux routes lies
se croisent effectivement. MADS offre deux types prdfinis
d'associations spatiales, les associations topologiques et les
associations d'agrgation. Ces associations sont les plus frquentes
dans les applications. Elles sont dcrites dans les paragraphes
suivants. Dautres types de relation spatiale peuvent tre dclars
explicitement par lutilisateur l'aide des mthodes associes aux
types abstraits spatiaux. Par exemple, une association spatiale de
proximit, ProcheDe, peut tre dfinie entre les types dobjet spatiaux
Ville et Lac, avec la contrainte dintgrit spatiale distance(Ville,
Lac) < 5 km. 3.3.1. Types dassociation topologiques Ce type
dassociation dcrit une relation topologique. Il existe un grand
nombre de relations topologiques diffrentes. Celles-ci ont t
abondamment tudies en tant qu'oprateurs spatiaux pour la
manipulation dobjets spatiaux. Des classifications en ont t
proposes [EGE 91, EGE 92a, CHA 92]. type spatial disjonction
adjacence croisement picto. dnition aucun partage (valable pour
tout type dobjet spatial) partage sans intrieur commun partage dune
partie de lintrieur tel que la dimension de lobjet partag est
strictement infrieure la plus grande dimension des deux objets en
relation. partage dune partie de lintrieur tel que la dimension de
lobjet partag est gale la plus grande dimension des deux objets en
relation (valable pour des types spatiaux de mme dimension) la
totalit de lintrieur de lun correspond une partie de lintrieur de
lautre partage de la totalit de lintrieur et de la totalit de
lenveloppe (valable pour des types spatiaux de mme dimension)
recouvrement
inclusion galit
Table 2. Types de relation topologique Cependant, ces
classifications conduisent dfinir un trs grand nombre d'oprateurs
spatiaux diffrents, ce qui est inutilisable dans un modle
conceptuel servant d'outil de communication entre humains, non
ncessairement spcialistes en topologie. Nous avons plutt retenu la
classification propose par [CLE 93], qui regroupe
toutes ces relations topologiques lmentaires en quelques
classes. Nous y avons ajout l'galit, qui est utile quand un objet
spatial assume plusieurs rles diffrents ou quand deux objets
spatiaux occupent le mme espace. Les relations topologiques ont t
dfinies en fonction des notions dintrieur et denveloppe que nous
avons tendues au cas des surfaces complexes [NGU 97]. La liste des
types de relation topologique prdfinis dans MADS est donne dans la
table 2. Tout type dassociation topologique est donc caractris,
entre autres, par son type spatial, reprsent visuellement par un
pictogramme. Ces pictogrammes mettent en jeu des objets
surfaciques, mais ces symboles sont valables pour tout type
spatial. L'exemple de la figure 4 montre un schma contenant trois
types dobjet spatiaux, Commune (surface complexe), Ville (point) et
Lac (surface simple), et deux types dassociation topologique,
SitueDans (inclusion) et AuBordDe (adjacence).
Commune
Lac
SitueDans
Ville
AuBordDe
Figure 4. Exemple de types dassociation topologique 3.3.2.
Agrgation spatiale Le lien d'agrgation est trs prsent dans les
applications donnes spatio-temporelles. Par exemple, dans la figure
5 on reprsente un canton comme une agrgation de 10 1000 communes, o
une commune est composante d'un et un seul canton. Un attribut
dateRattachement enregistre la date laquelle la commune a t
rattache au canton.nom population 10 Canton 1.000 chef-lieu
dateRattachement nomCanton ComposDe Commune nom population
Figure 5. Exemple d'agrgation spatiale Lagrgation est un lien
binaire: un objet compos de plusieurs objets de types diffrents est
reprsent par plusieurs liens d'agrgation, un pour chaque composant.
Ceci permet dexprimer notamment les cardinalits des rles et les
attributs du lien en fonction de chaque composant.
Pratiquement, rien ne distingue une agrgation spatiale dune
agrgation non spatiale, si ce nest que les objets lis sont spatiaux
et quil est trs frquent mais pas obligatoire que la gomtrie de
lobjet compos soit drive ou lie celle de ses objets composants. De
mme, la valeur de certains attributs, spatiaux ou non, de lobjet
compos (parfois de lobjet composant) peut tre lie celle des objets
composants (compos). Ces interdpendances sont exprimes soit par des
attributs drivs, soit par des contraintes d'intgrit. Quelques
exemples de contraintes dintgrit spatiales lies lagrgation sont :
les surfaces des communes dun canton doivent tre connexes; la
surface dune maison doit tre incluse dans celle de son lotissement;
toute maison appartenant un lotissement doit avoir une autre maison
moins de 25 mtres faisant partie du mme lotissement. Autrement, les
interdpendances entre les gomtries et les attributs peuvent tre
exprimes par des attributs drivs. Par exemple, dans la figure 5 on
peut dfinir les formules suivantes:Canton.gometrie = UnionSpatiale
(ComposDe.Commune.geomtrie) Canton.population = Somme
(ComposDe.Commune.population) Commune.nomCanton =
ComposDe.Canton.nom
Les formules de drivation peuvent avoir plusieurs arguments
provenant soit du mme objet composant (respectivement compos) soit
de plusieurs objets composants (respectivement composs) de types
diffrents. Par exemple, dans un rseau hydrographique compos de
rivires et de lacs, le volume global des eaux est calcul partir de
ceux des rivires et de ceux des lacs. Chaque fois qu'un rle
multivalu ou attribut multivalu est travers, une fonction
d'agrgation (qui rduit la collection une valeur) peut tre employe.
3.4. Attributs variables Comme dit prcdemment, un champ continu
peut tre peru de deux manires diffrentes: soit comme dcrivant les
valeurs dune variable sur des rgions de lespace. Cest lapproche
choisie par [TRY 97] et par tous les SIG qui offrent une
discrtisation de lespace raster. soit comme dcrivant les valeurs
dun attribut sur la gomtrie dun objet. Cette solution est plus
souple que la prcdente puisquelle permet la description de champs
continus se superposant, tout en conservant une puissance
dexpression quivalente. Cest lapproche retenue dans le modle MADS,
la fois pour les objets et pour les attributs spatiaux de dimension
non nulle. En MADS, un attribut est dit variable si sa valeur est
dfinie par une fonction dont le domaine est lensemble dlments
gomtriques (point, ligne ou surface) dans lesquels la gomtrie de
lobjet (ou attribut) considr a t dcompose. Par exemple, le relief
dune commune peut tre reprsent comme un ensemble de valeurs
daltitude mesures sur un semis de points distribus (rgulirement ou
non) dans la surface de
la commune. De faon similaire, le type de culture dune rgion
agricole peut tre reprsent par la valeur de la culture dominante
sur des surfaces dchantillonnage de 100 mtres carrs. Les attributs
variables sont indiqus au moyen du pictogramme . Le choix de
limplmentation de lattribut variable (grille, isolignes, tesslation
de triangles ou de polygones, gradients, [LAU 93]) ne relve pas du
schma conceptuel et sera fait ultrieurement lors de la dfinition du
schma logique en fonction des organisations offertes par le SIG. Du
point de vue de la modlisation conceptuelle, il est techniquement
possible de faire lconomie du concept dattribut variable en ayant
recours uniquement aux concepts dentit, dassociation ou dattribut
complexe. Par exemple dans la figure 6(a), le champ continu
altitude est exprim directement laide dun attribut variable. Par
contre, dans la figure 6(b) il est exprim par un attribut multivalu
complexe de composants la valeur dcrire et lattribut spatial lieu
reprsentant lendroit o est mesure la valeur. Cependant cette
dernire solution est rejeter pour plusieurs raisons. Le concept de
champ continu ntant pas reprsent explicitement, le systme lignore
et donc linterpolation des valeurs daltitude lors des requtes sera
la charge des utilisateurs. Il faut aussi rajouter au schma 6(b)
une contrainte dintgrit spatiale spcifiant que la localisation de
lattribut lieu doit se trouver incluse dans la gomtrie de la
Commune. Enfin, le schma obtenu est plus complexe.nom altitude
Commune
Commune
nom altitude
valeur lieu
Figure 6. Altitude modlise avec et sans attribut variable
Laffectation des valeurs dun attribut variable seffectue en insrant
des couples(gomtrie, valeur), o gomtrie est incluse dans la gomtrie
considre. Les valeurs
de lattribut variable peuvent tre consultes soit globalement
(une liste des couples est alors rendue), soit localement
(consultation de la valeur de lattribut en un endroit donn). Dans
ce dernier cas, si la valeur nest pas connue en cet endroit elle
est obtenue par interpolation. 3.5. Hirarchie de gnralisation Le
lien de gnralisation peut relier des types dobjet spatiaux et
non-spatiaux. Quatre cas peuvent se prsenter qui correspondent
quatre besoins diffrents. La figure 7(a) illustre le cas o le
sur-type nest pas spatial, mais le sous-type lest. Le type dobjet
StationMesure, non spatial, regroupe des stations portables et
dautres fixes. Seule la localisation des stations fixes est utile
pour lapplication et est donc mmorise dans un sous-type spatial,
SMFixe.
numro type
StationMesure
nomR numro
Tronon Rivire
exclusifSMFixe (a) Tronon Terrestre (b) Tronon Souterrain
Figure 7. Gnralisations Par dfinition, les sous-types dun type
spatial sont spatiaux, puisque les objets appartenant au sous-type
appartiennent aussi au sur-type et hritent ainsi de sa spatialit.
La figure 7(b) montre un exemple de ce type de situation. Chaque
objet de TrononTerrestre et de TrononSouterrain a une spatialit
hrite qui est la ligne oriente dfinie dans TrononRivire. Cependant,
ces mcanismes classiques dhritage ne sont pas toujours suffisants
et les mcanismes de raffinement et de redfinition savrent utiles.
La figure 8(a) reprsente une hirarchie de gnralisation pour une
application de gestion des eaux dont certains traitements voient un
ensemble unique htrogne, appel Eau, de spatialit gnrique go,
regroupant les rivires et les lacs, et dautres traitements voient
deux ensembles distincts, les lacs dune part et les rivires dautre
part. Dans ce schma, la spatialit de Rivire et celle de Lac sont
hrites avec raffinement de celle de Eau: tout objet a une seule
spatialit, une ligne oriente si cest une rivire, une surface simple
si cest un lac. Les traitements sur Eau peuvent utiliser les
mthodes gnriques de go, et ceux portant sur Rivire (respectivement
sur Lac) les mthodes spcifiques des lignes orientes (respectivement
des surfaces simples). Un autre besoin frquent des applications,
est la reprsentation multiple des objets, par exemple selon les
mtiers, ou selon les chelles. Le lien de gnralisation peut tre
employ pour la reprsentation multi-chelle. En effet, au fur et
mesure que la reprsentation est moins prcise, des entits spatiales
de petite taille ou de moindre importance disparaissent. Lors du
passage une chelle moins dtaille, on obtient un sousensemble
dobjets avec une reprsentation graphique diffrente, simplifie, ce
qui peut tre reprsent par un lien de gnralisation avec redfinition
de la gomtrie. Par exemple figure 8(b), les routes sont reprsentes
deux chelles diffrentes. Les objets de Route1/10000 ont une
gomtrie, la ligne reprsentant la route au 1/10000. Les objets qui
sont aussi reprsents au 1/50000 en ont deux: la ligne hrite du
sur-type et une ligne simplifie, avec moins de virages, au 1/50000.
La rednition est indique graphiquement par une che grise.
nom
Eau
nom
Route 1/10000
exclusifRivire (a)
couvrantLac Route 1/50000 (b)
Figure 8. Rafnement et rednition du type spatial Un autre cas
est celui de la spcialisation multiple qui permet dans un autre
type de situation davoir aussi plusieurs gomtries diffrentes. Dans
la figure 9 le type dobjet Chteau est la fois sous-type de Curiosit
(de spatialit point) et de Btiment (de spatialit surface). Dans ce
cas on peut consulter la spatialit dune occurrence de Chteau en
spcifiant le point de vue considr (Curiosit ou Btiment) et ainsi
obtenir lune ou lautre de ses spatialits hrites (un point ou une
surface).
Curiosit
Btiment
Chteau
Figure 9. Spcialisation multiple 4. Modlisation des
caractristiques temporelles La connaissance de lvolution temporelle
des donnes, en particulier spatiales, est souvent indispensable
pour comprendre la dynamique des phnomnes du monde rel. MADS offre
les concepts permettant dassocier le temps linformation suivant
deux axes complmentaires: lestampillage, pour localiser dans le
temps la pertinence dune information. Lestampillage a t le plus
souvent appliqu aux valeurs dattributs. Appliqu aux objets et
associations, il dnit leur cycle de vie: cration, dsactivation,
ractivation et destruction. la modlisation des liens dynamiques
entre objets, liens dont la smantique a une composante temporelle
inhrente (par exemple, tel objet a gnr tel autre objet, tel objet a
vcu avant tel autre). Ce type dinformation est important, en
particulier
pour des applications lies la gestion, lanalyse et la
comprhension des phnomnes naturels et humains.
4.1. Concepts temporels de base La partie temporelle de MADS
sappuie sur les concepts dfinis dans le glossaire consensuel des
bases de donnes temporelles [JEN 94], dans les langages TSQL2 [SNO
95] - extension de SQL-92 - et SQL/Temporal [SNO 96] - proposition
dextension temporelle de SQL3 soumise aux comits de standardisation
ISO et ANSI. La temporalit peut tre exprime selon trois points de
vue indpendants et complmentaires : le temps de transaction, bas
sur lhorloge du systme, qui mmorise la priode pendant laquelle une
information est/a t active dans le systme de gestion de bases de
donnes (SGBD) ou dans le SIG. Cette priode va de lenregistrement de
linformation sa suppression. Ainsi, le temps de transaction ne
concerne que le pass et le prsent. le temps de validit (le plus
utilis), qui mmorise la priode pendant laquelle une information est
valide dans le monde applicatif. Ces priodes sont explicitement
dnies par lutilisateur et peuvent couvrir le pass, le prsent et le
futur. le temps dni par lutilisateur, le seul utilisable dans les
SGBD et SIG non temporels, qui consiste en attributs dont le
domaine se rfre au temps (par exemple, DATE) et dont la valeur est
gre directement par lutilisateur. Le temps peut tre reprsent de
manire linaire ou non linaire (arbre ou graphe dirig). Il peut tre
discret, dense ou continu, selon que laxe est vu comme une squence
de points dans le temps, isomorphe aux nombres entiers, rationnels,
ou rels. Un instant, ou chronon, est un point dans laxe du temps.
Il reprsente le temps davnement dun vnement. Un intervalle est une
priode de temps dfinie par un chronon de dbut et un chronon de fin.
Un lment temporel est lunion dun ensemble dintervalles disjoints.
Les lments temporels peuvent tre contraints ne contenir que des
instants ou que des intervalles non-instantans. Pour le temps de
validit, un chronon particulier, appel now, permet, lorsquil est
utilis en fin dintervalle, dexprimer le sens valide jusqu nouvel
ordre [CLI 97]. Ainsi, now reprsente symboliquement linstant prsent
qui se renouvelle chaque instant. Lestampillage peut tre dni de
manire absolue ou de manire relative, cest-dire par rfrence la
temporalit dun autre objet. La logique dintervalles dAllen [ALL 83]
dfinit un ensemble complet doprateurs boolens de base pour le
positionnement relatif dans le temps: prcde, succde, gale,
rencontre, chevauche, pendant, commence, et finit. Les lments
temporels tant des ensembles d'intervalles, ils sont compars l'aide
d'une extension du calcul d'Allen [KAN 83, LIG 91]. Le systme de
rfrence temporelle le plus utilis est le calendrier grgorien (seul
disponible en SQL-92). Il a un ensemble fixe de granularits : anne,
mois, jour, heure, minute, et seconde. Dautres calendriers sont
utilisables : calendrier lunaire, calendrier fiscal, calendrier
acadmique, etc.
4.2. Lapproche temporelle de MADS Lapproche MADS pour la
modlisation temporelle [ZIM 97] adhre aux principes importants
suivants, qui trouvent leur motivation dans lobjectif dorthogonalit
: linformation modlise est aussi bien temporelle que non
temporelle, la temporalit peut tre est associe tout concept du
modle (objets, associations, et attributs tous niveaux). Elle peut
donc exprimer aussi bien un cycle de vie que la validit des valeurs
dattribut. lajout, au contexte temporel conventionnel, de la
modlisation des liens dynamiques entre objets. Ces liens permettent
de dcrire des liations entre objets, des rgles de prcdence
temporelle et des situations dagrgation particulires que lon
rencontre notamment lors de lintgration de bases de donnes
spatiales htrognes. Ce type dinformation est rarement gr par les
modles existants. Dautres principes sont adopts par MADS sur la
base de considrations pragmatiques : une reprsentation linaire et
discrte du temps, du pass au futur, un estampillage par le temps de
validit (lapproche tant aisment extensible au temps de
transaction), une gestion de structures temporelles ponctuelles et
de type intervalle, et plus gnralement des lments temporels, le
choix du calendrier est laiss lutilisateur (des fonctions
permettent de convertir dune granularit lautre comme dun calendrier
lautre), la prise en compte de rgles de cohrence smantique, par une
logique temporelle de premier ordre base sur des intervalles [CHO
98].
4.3. Attributs temporels Un attribut est dit temporel sil est
estampill. Il enregistre alors lvolution de ses valeurs: les
diffrentes valeurs sont conserves, chacune associe un lment
temporel qui dcrit sa priode de validit. Par exemple dans la figure
10, le type dobjet Tronon, qui dcrit les tronons des rivires,
possde plusieurs attributs temporels. Lattribut temporel tat, de
domaine de valeurs: ciel ouvert, couvert sous pont, et canalis,
permet de garder trace de toutes les valeurs dtat qui ont t, sont,
ou seront valides (au cas o des travaux changeant ltat du tronon
soient planifis) pour ce tronon ainsi que le temps de validit
associ. La valeur dun attribut est suppose indfinie (inconnue ou
inapplicable) pendant les intervalles de temps qui ne sont pas
inclus dans sa priode de validit. Tout attribut peut tre temporel,
quelles que soient ses caractristiques structurelles (simple ou
complexe, monovalu ou multivalu) et spatiales (spatial ou non,
variable ou non). Par exemple, la gomtrie des tronons, dclare
temporelle, conserve toutes les lignes orientes dcrivant
lhistorique du trac de la rivire sur ce tronon. De mme, lattribut
qualit, variable et temporel, mmorise lhistorique du champ
continu dcrivant la qualit de leau tout au long du tronon:
lutilisateur peut demander en chaque point du cours, la valeur de
la qualit de leau pour chaque instant. Lors de la dfinition dun
attribut comme temporel, sa granularit doit tre spcifie. Les
attributs non-temporels peuvent tre constants (par exemple nomR et
numro) ou peuvent varier avec le temps (par exemple longueur) sans
que lapplication soit intresse garder trace de lvolution des
valeurs.
Tronon nomR numro tat longueur respEntretien dbit qualit
min max moyen
Figure 10. Attributs temporels Pour les attributs multivalus
temporels (comme respEntretien), une priode de validit est associe
chaque ensemble de valeurs de lattribut. Quant aux attributs
complexes, une temporalit peut y tre attache tout niveau. Par
exemple, dans la figure 10, dbit est un attribut temporel complexe,
compos de min, max et moyen. Une valeur de dbit est un ensemble de
triplets (min, max, moyen), chacun associ une priode de validit. On
mmorise ainsi les valeurs minimale, maximale et moyenne pour, par
exemple, chaque mois. En revanche, si seulement moyen tait
temporel, une valeur pour dbit contiendrait une valeur pour min et
max, et un ensemble de valeurs pour moyen, chacune associe une
priode de validit; ceci permettrait de mmoriser, par exemple, les
valeurs minimale et maximale jamais atteintes, et la valeur moyenne
pour chaque mois. Un attribut temporel complexe peut avoir des
composants temporels. Par exemple, si dans la figure 10 les
attributs dbit et moyen taient tous les deux temporels, ceci
permettrait de garder pour le dbit de chaque anne les valeurs
minimale et maximale ainsi quun ensemble de valeurs pour le dbit
moyen par mois. Des contraintes temporelles construites partir des
oprateurs dAllen peuvent tre dfinies sur les attributs complexes et
leurs composants. Les contraintes suivantes sont trs courantes dans
les applications: linclusion dun attribut composant dans son
attribut complexe spcie que la priode de validit de toute valeur de
lattribut composant doit tre incluse dans celle de lattribut
complexe. Par exemple, une inclusion de moyen dans dbit spcie que
la priode de validit de chaque valeur de moyen doit tre incluse
dans la priode de validit du dbit associ. la couverture dun
attribut complexe par un de ses composants spcie que pour toute
valeur de lattribut complexe, sa priode de validit doit tre incluse
dans lunion des priodes de validit associes aux valeurs
correspondantes de lattribut composant. Par exemple, une couverture
de dbit par moyen garantit qu tout instant
inclus dans la priode de validit de dbit il y a une valeur
associe de lattributmoyen.
lgalit est quivalente des contraintes dinclusion et de
couverture sur les mmes attributs: elle spcie que lunion des
priodes de validit associes aux valeurs dun attribut doit tre gale
lunion des priodes de validit associes aux valeurs de lautre
attribut. Il ny a pas en MADS de contrainte par dfaut entre les
lments temporels des attributs complexes et composants. Des
contraintes temporelles similaires peuvent tre dfinies entre un
objet (ou association) temporel et ses attributs, comme entre un
objet compos et ses objets composants. Les cardinalits des
attributs sont interprtes comme statiques, cest--dire quelles
dfinissent le nombre possible de valeurs dattribut tout instant.
Une cardinalit temporelle, note h(max), permet de contraindre le
nombre maximal de changements de valeurs dun attribut pendant le
cycle de vie de lobjet. Par exemple, la cardinalit statique (1,1)
de lattribut tat indique qu chaque instant un tronon a un seul tat.
Une cardinalit dynamique h(3) sur le mme attribut indiquerait que
pendant le cycle de vie du tronon au plus 3 changements dtat sont
permis. 4.4. Types dobjet temporels Associe aux types dobjet, la
temporalit concerne lexistence des objets dans leur type, plutt que
leur valeur. Les objets sont crs comme des instances dun type
dobjet, peuvent migrer dans dautres types, peuvent tre
temporairement suspendus dans un type, tre ractivs et finalement
tre dtruits.nom dbitSortie volume respEntretien
Barrage
Figure 11. Types dobjet temporels Un type dobjet temporel garde
trace du cycle de vie de ses instances, dfini par les vnements de
cration, de suspension, de ractivation, et de destruction. Pour
chaque instance, cette information reste disponible aprs sa
destruction, ainsi que les dernires valeurs de chaque attribut, de
manire pouvoir associer linformation sur le cycle de vie lentit
correspondante du monde rel. Un exemple est donn dans la figure 11.
Plus prcisment, le cycle de vie dun objet temporel comprend trois
tats (actif, suspendu et dtruit) chacun associ un lment temporel.
Ainsi, la priode active dun objet est llment temporel associ au
statut actif dans le cycle de vie. Comme le montre la figure 11, un
type dobjet temporel peut avoir des attributs non-temporels et
temporels. Ainsi, au cycle de vie de chaque objet sajoutent la
m-
morisation de la dernire valeur pour les attributs non-temporels
et de lvolution des valeurs pour les attributs temporels. Des
contraintes de type inclusion, couverture, galit ou autre, peuvent
tre dfinies entre les lments temporels associs lobjet et ceux de
ses attributs temporels. Ceci permet, par exemple, de contraindre
le temps de validit des valeurs de volume par rapport au cycle de
vie du barrage associ. 4.5. Types dobjet temporels et gnralisation
Les liens de gnralisation sappliquent aux objets temporels comme
aux objets non temporels. Cependant, le cas o un sous-type est
temporel alors que son sur-type ne lest pas mrite un commentaire.
Par exemple, figure 12(a), la dclaration de StationMesure comme
non-temporelle et de StationPluviomtrique comme temporelle spcifie
que lon ne veut pas conserver la trace des stations de mesure en
gnral, mais on veut conserver celle dun sous-ensemble dentre elles,
les stations pluviomtriques. Pour toute station qui nest pas de
type pluviomtrique le systme ne conservera pas son cycle de vie,
mais il le conservera, associ leur valeur, pour les stations de
type pluviomtrique.
StationMesure
StationMesure
Station Pluviomtrique
Station Pluviomtrique
(a)
(b)
Parcelle
exclusifParcelle Btie (c) Parcelle Cultive
Figure 12. Types dobjet temporels et gnralisation De par la
smantique du lien de gnralisation, tous les sous-types dun sur-type
temporel sont ncessairement temporels. Par exemple, figure 12(b),
le type dobjet StationPluviomtrique est temporel, comme
StationMesure. Le mcanisme de redfinition se rvle utile pour toutes
les situations o il sagit de modliser le cycle de vie
dentits qui changent de classification, comme les parcelles de
la figure 12(c). Les parcelles cultives peuvent se transformer en
parcelles bties et donc une parcelle btie possde deux cycles de
vie, lun hrit de Parcelle qui dcrit la vie totale de la parcelle,
quelle soit cultive ou btie, et lautre, propre ParcelleBtie qui
dcrit la portion du cycle de vie de la parcelle quand elle est
(tait ou sera) btie. La smantique de la gnralisation impliquant
quun objet ne peut appartenir un sous-type que sil appartient au
sur-type, il est ncessaire que le cycle de vie redfini dans un
sous-type soit toujours inclus dans celui du sur-type. Les
contraintes dexclusivit et de couverture dfinies sur un ensemble de
sous-types dun type dobjet temporel impliquent que: pour un
ensemble exclusif, les priodes actives dun objet dans les diffrents
sous-types doivent tre disjointes; pour un ensemble couvrant,
lunion des priodes actives dun objet dans les sous-types doit
inclure toutes les priodes actives dans son sur-type.
4.6. Associations temporelles
nom
volume Barrage h(3) Entretien
nom
adresse Compagnie
Figure 13. Association temporelle Un type dassociation
temporelle permet de garder trace du cycle de vie de ses instances.
Celles-ci peuvent tre cres, suspendues, ractives et dtruites. Par
exemple, dans la figure 13 le type dassociation Entretien est
temporel: ds lors, les couples (barrage, compagnie) passs, prsents,
et futurs sont gards dans la base. Un type dassociation temporel
peut relier des types dobjet non-temporels. Si Entretien tait
temporel et Barrage et Compagnie non-temporels, la smantique serait
de garder toutes les instances passes, prsentes et futures
dEntretien qui concernent les barrages et les compagnies
actuellement valides. Pour viter les rfrences manquantes, savoir
une association reliant des objets sur lesquels aucune information
nest garde, la destruction dun barrage ou dune compagnie entrane
automatiquement la destruction des instances dEntretien auxquelles
il participe. Un type dassociation non-temporel peut relier des
types dobjet temporels. Si Entretien tait non-temporel tandis que
Barrage et Compagnie taient temporels, cela signifierait que lon
voudrait garder trace des barrages et des compagnies passs, prsents
et futurs, mais que dans Entretien on ne sintresserait ni
lhistorique ni au futur des couples (barrage, compagnie).
Comme pour les attributs, les cardinalits reliant les types
dobjet aux types dassociation sont interprtes comme statiques,
dfinissant le nombre minimal et maximal dassociations pouvant lier
un objet un instant donn. La cardinalit temporelle, note h(max),
dfinit le nombre total maximal dassociations qui peuvent lier un
objet au cours de sa vie. Par dfaut, la cardinalit temporelle pour
un rle est h(n), savoir non limite. Par exemple, dans la figure 13,
la cardinalit statique (1,1) du lien de Barrage signifie qu tout
instant il y a une compagnie responsable de lentretien du barrage.
En revanche, la cardinalit temporelle h(3) indique quau cours du
cycle de vie des barrages, il peut y avoir au plus trois compagnies
responsables de son entretien.
Canton
ComposDe
Commune
Figure 14. Agrgation temporelle Un exemple dagrgation spatiale
temporelle est donn dans la figure 14. Les deux types dobjet ainsi
que lagrgation sont temporels pour garder trace de leur volution:
par exemple, des nouvelles communes sont cres par division dunits
plus grandes, tandis que dautres disparaissent par fusion, ou
encore lappartenance des communes dans les cantons varie avec le
temps suite des rfrendums. 4.7. Modlisation temporelle dynamique
Une connaissance fine des phnomnes dynamiques (dcrivant ou rgissant
lvolution des objets et des liens) est cruciale pour les
applications spatio-temporelles. MADS propose quatre types
dassociation, dites dynamiques, qui permettent de dcrire des liens
particuliers entre objets o le temps joue un rle essentiel. Comme
tout type dassociation, les associations dynamiques peuvent tre
nommes, avoir des attributs, et intervenir dans des formules de
drivation et des contraintes dintgrit. 4.7.1. Association de
transition Ce type dassociation modlise le changement de classe des
objets: on dit quun objet subit une transition lorsque lobjet migre
de la population dun type dobjet source vers la population dun type
dobjet cible. Comme lobjet qui subit la transition garde son
identit (puisquil reprsente la mme entit du monde rel), les types
dobjet source et cible doivent appartenir la mme hirarchie de
gnralisation.
Parcelle
Gnration G
exclusifParcelle Cultive Devient T Parcelle Btie
Figure 15. Associations de transition et de gnration dynamique
Il y a deux types de transition, selon que lobjet qui transite est
prserv ou non comme instance du type dobjet source. Sil est prserv,
la transition induit une situation de reprsentation multiple de la
mme entit. Une transition est effectue soit quand lutilisateur la
demande explicitement, soit quand elle peut tre dtermine
automatiquement grce des critres explicites dappartenance aux
types. Cest le cas, par exemple, lorsque une spcialisation est
dfinie par des prdicats sur les valeurs dun attribut. La figure 15
montre une spcialisation de Parcelle en ParcelleCultive et
ParcelleBtie. La transition Devient permet de garder trace des
transformations des parcelles cultives en parcelles bties. Le signe
- attach au lien de lobjet source indique que ce dernier est
consomm dans la transition. 4.7.2. Association de gnration Ce type
dassociation modlise les processus qui donnent lieu lmergence de
nouveaux objets: une instance (ou un ensemble dinstances) dun type
dobjet source gnre une instance (ou un ensemble dinstances) dun
type dobjet cible. Cette association permet de modliser des
relations de causalit et de temporalit lies lapparition et la
disparition dentits dans le monde rel. Comme pour la transition, on
peut distinguer plusieurs types de gnration, selon que les
instances source sont prserves ou non. Pour des gnrations M:N,
cest-dire o M objets interagissent pour gnrer N objets, certains
objets source peuvent tre consomms et dautres pas. Exemple: dans
une application cadastrale une parcelle peut tre divise donnant
naissance plusieurs parcelles plus petites, ou au contraire,
plusieurs parcelles peuvent fusionner pour en crer une plus grande.
Dans la figure 15, lassociation de gnration, Gnration, permet de
garder trace des parcelles qui ont donn naissance dautres
parcelles.
4.7.3. Association inter-temporelle
Ouragan
Cause
Glissement Terrain
Figure 16. Association inter-temporelle de type pendant Ce type
dassociation binaire est le pendant en temporel des associations
topologiques en spatial. Associer deux types dobjets par un type
dassociation inter-temporelle revient spcifier une contrainte
dintgrit temporelle liant les cycles de vie des deux types dobjet.
Par exemple dans la figure 16, lassociation Cause entre Ouragan et
GlissementTerrain, dfinie laide de loprateur temporel pendant,
spcifie quune occurrence de GlissementTerrain ne peut tre lie une
occurrence dOuragan que si la priode de validit de loccurrence de
GlissementTerrain est incluse dans celle dOuragan. Pour la
dfinition de la smantique des associations inter-temporelles, MADS
offre les types prdfinis correspondant aux oprateurs dAllen [ALL
83]: prcde, succde, gale, rencontre, chevauche, pendant, commence,
et finit. MADS permet aussi au concepteur de dfinir une formule
spcifique laide de la logique temporelle de premier ordre [CHO 98].
De plus, comme les cycles de vie des objets comprennent trois tats
(actif, suspendu et dtruit), chacun associ un lment temporel, les
oprateurs temporels sont tendus de manire comparer les cycles de
vie de deux faons diffrentes: comparaison de la dure totale du
cycle de vie (c.--d. estampilles de naissance et mort) ou
comparaison de ses priodes actives. 4.7.4. Agrgation
dinstantans
StationMesure numro hauteur
Versions T
Instantan Station Mesure numro date hauteur
Figure 17. Agrgation dinstantans Lagrgation dinstantans est un
cas particulier dagrgation, o le type dobjet compos est temporel
tandis que le type dobjet composant ne lest pas forcment, et dont
la smantique est particulire. Elle signifie que les objets
composants reprsentent soit des instantans, soit des priodes de la
vie de leurs objets composs. Cette association est trs utile lors
de lintgration dune base de donnes temporelle avec une autre
non-temporelle dcrivant les mmes objets. Des formules de drivation
tendues au temporel permettent de spcifier comment le cycle de vie
et les priodes de validit
des attributs temporels de lobjet compos sont drivs du cycle de
vie et/ou des attributs du composant. Par exemple, dans la figure
17, lagrgation dinstantans Versions permet de driver le cycle de
vie et lattribut temporel hauteur dune occurrence de StationMesure
partir des occurrences dInstantanStationMesure qui lui sont
associes. 5. Lexprimentation dans le cadre de lapplication GESREAU
MADS a t employ pour modliser plusieurs applications relles:
gestion ptrolire en Colombie, gestion du rseau urbain des eaux
claires et uses de la ville de Genve, tude de l'volution du bassin
versant du cours suprieur de la Sarine, et gestion des ressources
en eau du Canton de Vaud. Cette dernire application, appele GESREAU
[CRA 97], nous a permis de comparer deux modlisations de la mme
application, lune avec un modle classique et lautre en MADS.
L'application GESREAU dcrit, entre autres, un rseau hydrographique
complet, savoir les cours d'eau, les tendues d'eau, les bassins
versants, les stations de mesure (pluie, dbit et hauteur des cours
deau, qualit de leau), etc. Les entits sont dcrites autant sur le
plan technique qu'administratif. Un extrait du schma GESREAU en
MADS est prsent. Le schma prexistant (environ 160 types d'objet et
dassociation) avait t fait avec l'outil de conception IE de Texas
Instruments Software [IEF 88], qui utilise un modle de type
entit-association. Lors de la re-modlisation en MADS, plusieurs
apports importants du modle ont t constats: la simplication du
schma, MADS ayant permis de diminuer de 22% le nombre de types
d'objet et de types dassociation par rapport au schma IE. Comme le
modle IE n'accepte que des entits structure simple, les entits du
monde rel taient clates en plusieurs entits et associations, alors
quil y a adquation entre les entits relles et les objets MADS. la
possibilit de dcrire explicitement les caractristiques spatiales de
l'application, qui restaient implicites en IE. Dans le schma IE de
GESREAU, deux tiers des associations reprsentaient en fait des
relations topologiques. On y retrouvait aussi trs frquemment des
associations correspondant une agrgation spatiale. La description
explicite des relations topologiques et des agrgations a permis de
dcouvrir des redondances dans le schma dorigine, notamment entre
les relations dcrivant les dversements des cours deau, des segments
hydrographiques et des tendues deau. le fait de se placer au niveau
conceptuel permet au concepteur de se concentrer sur les besoins
rels de son application sans avoir se proccuper de leur traduction
dans des concepts logiques plus pauvres. A contrario, dans le schma
IE plusieurs constructions articielles avaient d tre introduites
pour respecter les restrictions du SIG sur lequel la base allait
tre charge, ce qui ne devrait apparatre qu'au niveau du schma
logique. Par exemple, les tronons de rivire avaient t dcoups non
pas en
fonction des besoins de lapplication, mais en fonction des
changements de valeur de leurs attributs thmatiques, mme si ces
changements ntaient pas signicatifs. De mme, le SIG ne permettant
pas davoir plus de deux zones partageant la mme frontire (lune
droite et lautre gauche), certains types dobjets, surfaciques dans
la ralit, avaient t dclars non spatiaux, ou bien les frontires
communes navaient pas t dclares comme communes. la dcouverte de
ltendue de la composante temporelle de lapplication. Les
concepteurs du schma originel en IE, ne disposant que dun modle
conceptuel non temporel et sachant que limplmentation se ferait sur
un SIG non temporel, ont t conduits ignorer quasi compltement la
composante temporelle de lapplication, alors que celle-ci tait
essentielle pour ltablissement de prvisions et pour laide la
dcision. La re-modlisation en MADS a rvl que de nombreux attributs
taient temporels, notamment les mesures et le type doccupation du
sol. Plusieurs types d'objets avaient leur cycle de vie (complexe,
avec des suspensions) reprsent de faon dtourne (par exemple les
stations de mesure qui tombent en panne). Parmi les caractristiques
spatiales de MADS, outre les entits, attributs et associations
spatiales, les attributs variables ont t utiles pour modliser
l'occupation du sol des bassins versants, ainsi que les fonds de
carte. L'occupation du sol est en GESREAU un attribut la fois
variable et temporel, enregistr toutes les annes. Enfin,
l'organisation des types abstraits spatiaux en une hirarchie s'est
rvle utile chaque fois que le type spatial n'tait pas bien connu ou
variable selon les occurrences. Par exemple, les droits de prlever
de l'eau dans une rivire peuvent tre ponctuels ou valables sur un
tronon de rivire. 6. Conclusion Dans cet article, nous avons prsent
le modle conceptuel MADS, qui permet la modlisation de donnes
spatiales et/ou temporelles. MADS a t conu dans un contexte
applicatif de gestion et amnagement du territoire et certaines de
ses orientations (limitation deux dimensions dans lespace, vision
discrte de lespace, linarit du temps) refltent les besoins des
responsables de ces applications. Nanmoins, une large gamme
dapplications rentre dans ce cadre particulier. Lobjectif qui a le
plus fortement marqu llaboration de MADS est celui de lorthogonalit
entre les trois dimensions: structurelle, spatiale et temporelle.
Ceci permet dobtenir un modle la fois simple (puisque les concepts
sont indpendants) et puissant (puisque ces concepts peuvent tre
combins avec flexibilit). Lorthogonalit permet galement de rpondre
une autre exigence fondamentale, qui est de pouvoir mlanger dans
une application des donnes classiques avec des donnes
spatio-temporelles. MADS permet de dcrire explicitement les
relations topologiques ou temporelles entre les objets. La
smantique de ces relations peut tre personnalise pour pouser les
besoins spcifiques dune application. La possibilit de dcrire des
champs spatiaux continus est une autre fonctionnalit importante.
Enfin, lutilisation
de notations visuelles intuitives assure le confort du
concepteur et facilite le dveloppement dinterfaces visuelles. MADS
a t test dans plusieurs contextes applicatifs (cf. lexemple de la
figure 19). Ses avantages en termes de concision et de lisibilit
apparaissent de faon vidente. Les utilisateurs ont galement apprci
le confort dutilisation d au fait de ne plus avoir prendre en
considration les particularits techniques des SIG ou SGBD
existants. Les axes de recherche qui sont en cours
dapprofondissement couvrent principalement les points suivants: la
dnition de langages de manipulation de donnes, complment
indispensable du modle descriptif, lamlioration des concepts
permettant des reprsentations multiples dun mme objet, notamment
pour modliser les changements de gomtrie des objets et de leurs
liens topologiques en fonction de la rsolution/chelle
cartographique; la formalisation des relations topologiques pour
les objets complexes; la gestion du futur et de spcications
temporelles imprcises, ainsi que la formalisation des rgles de
coexistence entre objets temporels et objets non-temporels;
lintgration de bases de donnes spatio-temporelles htrognes an
doffrir la possibilit de construire une base cohrente et intgre
partir de sources de donnes diverses [DEV 98]. Paralllement, nous
avons entrepris la ralisation doutils destins offrir les
fonctionnalits de MADS aux concepteurs et utilisateurs de bases
spatio-temporelles. Cette implmentation est prsente dans le
paragraphe suivant. 7. Implmentation Au del des qualits intrinsques
dun modle conceptuel, trois facteurs dterminent sa diffusion et son
succs auprs des utilisateurs: la disponibilit dun outil logiciel,
appel diteur de schmas pour crer, modier, conserver et consulter
des schmas exprims dans ce modle. la disponibilit dun (ou
plusieurs) traducteurs capables de reformuler, avec un
appauvrissement smantique minimal, un schma conceptuel en un schma
logique acceptable par un logiciel de type SGBD ou SIG. la
disponibilit dun langage de manipulation associ au modle conceptuel
pour exprimer les requtes de mise jour et dinterrogation dans le
formalisme du modle. Un diteur de schmas conceptuels non accompagn
de traducteurs est essentiellement un moyen de documenter le
travail danalyse de lentreprise et de conception de la base de
donnes. Un diteur de schmas coupl seulement avec des traducteurs
(cas le plus frquent) permet la mise en oeuvre du schma conceptuel
mais oblige les utilisateurs apprendre le modle logique et ses
langages pour pouvoir manipuler les donnes de la base. Par exemple,
les utilisateurs dune mthode de conception entitassociation doivent
galement apprendre les singularits du modle relationnel et du
langage de requtes SQL pour avoir accs leurs donnes. La dnition
dun langage de manipulation conceptuel permet au contraire doffrir
un environnement de travail homogne. Dans le contexte de plus en
plus frquent dutilisation directe des bases de donnes par des
utilisateurs non spcialistes, le mode de travail qui simpose pour
ces outils est celui de linteraction directe lcran. Il y a donc un
besoin marqu doutils graphiques pour ldition de schmas et doutils
visuels daide la formulation de requtes. Le projet de recherche
dans lequel sinscrit la proposition du modle conceptuel MADS a
aussi pour objectif le dveloppement dun jeu dinterfaces
conceptuelles permettant lutilisateur le dialogue avec la base de
donnes au travers du seul formalisme MADS. Lapproche sinspire de
lexprience acquise sur les interfaces conceptuelles pour bases de
donnes classiques [DEN 95]. Il se base galement sur une tude des
caractristiques des divers outils CASE (Computer-Assisted System
Engineering), ou AGL (Ateliers de Gnie Logiciel) disponibles sur le
march [PAG 92, POU 97]. Un des constats les plus marquants de cette
tude est quil nexiste pas ou peu doutils sappuyant sur un modle de
donnes spatio-temporelles. Les interfaces conceptuelles forment une
couche logicielle servant dintermdiaire entre les
concepteurs/utilisateurs et les systmes sous-jacents (SGBD ou SIG).
A terme lutilisateur disposera ainsi des modules suivants : lditeur
visuel de schmas pour la dfinition / consultation / mise jour de
schmas MADS, incluant le support dun dictionnaire de donnes et un
gnrateur de documentation HTML; lditeur de requtes, visuel,
permettant dcrire une requte selon lun des trois modes suivants ou
en combinant plusieurs modes: 1. mode schma: partir du schma afch
lcran, lutilisateur construit par manipulations directes la
structure des objets dsirs en rsultat et spcie les conditions
satisfaire, par exemple en pointant les relations thmatiques,
spatiales ou temporelles qui doivent tre satisfaites; 2. mode
croquis (ou par esquisses ou sketch): lutilisateur dessine le
croquis de la conguration spatiale quil recherche; 3. mode
cartographique: sur des cartes afches lcran, lutilisateur dnit les
conditions spatiales que doivent satisfaire les objets, par exemple
par pointage dun objet, slection dune zone ou intersection de
buffers. Ce mode permettra aussi la consultation des rsultats
spatiaux.
Editeur de schmas
Editeur de requtes
Noyau MADS (LDD-LMD)
Modules de traductionO2 Arc/Info O-GIS ...
O2
Arc/Info
Figure 18. Architecture du systme Le noyau MADS, au coeur de
larchitecture, implmentera les langages de dfinition (LDD) et de
manipulation (LMD) de donnes MADS. Les modules de traduction
assureront la traduction des schmas et des requtes MADS dans le
LDD/LMD du SGBD ou SIG cible (cf. figure 18). Un prototype de
lditeur de schmas MADS a t ralis. Il a t ralis en Java pour assurer
sa portabilit sur diverses plate-formes. La figure 19 montre une
capture dcran de cet diteur. Il obit aux principes de manipulation
directe et de flexibilit. La construction dun schma seffectue
principalement laide de la souris et des botes de dialogue. Des
menus contextuels ont t dfinis pour permettre un accs immdiat un
ensemble dactions possibles sur llment en cours. Des traducteurs
ont t dvelopps. Ils transforment un schma MADS en son quivalent IEF
(modle de type entit association simple) [IEF 88], INTERLIS (norme
suisse dchange entre SIG) ou en relationnel. Il est noter que les
caractristiques spatio-temporelles des donnes sont conserves dans
la spcification cible pour autant que le SIG ou SGBD sache grer
lespace ou le temps. Dans le cas contraire, la smantique
spatio-temporelle est formule conformment des patrons (patterns)
standards que le concepteur dapplications pourra retrouver
facilement. Un gnrateur de documentation HTML accompagne lditeur.
Le langage de manipulation de donnes MADS et lditeur de requtes
multiparadigme sont en cours de spcification. Au del, les points
qui resteront galement dvelopper sont lintgration de la modlisation
des traitements, la personnalisation du graphisme et des
fonctionnalits en fonction de besoins spciques, la robustesse,
laide en direct et linteroprabilit.
Figure 19. Capture dcran de lditeur MADS
Remerciements Les auteurs tiennent exprimer leur gratitude
Christophe Claramunt, pour son aide assidue et bienveillante dans
la comprhension des besoins des utilisateurs et des particularits
applicatives des phnomnes spatiaux et temporels. Nous tenons
galement remercier chaleureusement nos partenaires, MM. Jaunin et
Imhof de lAdministration Cantonale Vaudoise et M. Berthoud de Texas
Instruments Software, pour leur collaboration efficace et
patiente.
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