 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
|
||
|
Recherche
|
||
| Du concept HBDS à la geodatabase topologique : 25 ans les séparent | ||
| Françoise
PIROT CNRS-SIS-CEIAS-UMR8564 Thierry SAINT GERAND Université de CAEN, GEOSYSCOM-UMR6063 CNRS IDEES |
||
|
I : Introduction : rendre intelligible la complexité spatiale Parmi la gamme des Systèmes d’information existants, les S.I.G. sont probablement ceux qui s’attaquent à l’un des problèmes méthodologiques les plus ardus :Comment appréhender le monde réel qui est à la fois complexe et multidimensionnel ? Parmi ces dimensions, trois au moins concourent ensemble à une certaine compréhension et à une certaine mis au jour des phénomènes qui composent celui-ci. Ces dimensions ou ensembles ou espaces sont l’espace de la réalité observable (thématique, sémantique), l’espace spatial ou géographique, l’espace temporel, espaces dans lesquels s’inscrivent les phénomènes qui participent à la construction de tout ou d’une partie du monde réel en fonction d’une problématique ou d’une application donnée. Afin d’exprimer et communiquer la structure interne des phénomènes ainsi que des liens existants entre et à l’intérieur de ceux-ci, une modélisation est à réaliser. Au sein des méthodes proposées pour traiter les phénomènes spatiaux, celles d’inspiration hypergraphique et ensembliste apparaissent aujourd’hui comme des plus efficaces. Elles permettent de représenter sous forme de graphes et d’hypergraghes, de classes et d’hyperclasses, de liens et d’hyperliens la structure interne des phénomènes simples. Les phénomènes simples liés entre eux vont contribuer d’une part à la compréhension des phénomènes complexes exprimant une partie du monde réel étudié, d’autre part à réaliser un modèle conceptuel de données . L’auteur de cette méthode connue sous le nom HBDS (Hypergraph Based Data Structure) est F. Bouillé. La méthode hypergraphique permet d’élaborer les diagrammes de classes à partir desquels est construit le modèle logique puis physique. II : Les étapes de la modélisation des données (cf figures 1 et 2)
III : Des concepts HBDS et de la topologie à leur implémentation logicielle : 25 ans les séparent A la fin des années 1970, en parallèle avec le développement de la pensée « systémique », sont apparues de nouvelles approches, de nouveaux concepts et principes de formalisation concernant d’une part la structure des données, leur gestion, leur archivage, leur mise à jour, et d’autre part la structuration de l’information spatiale et aspatiale (thématique) . C’est François Bouillé, géologue et informaticien, qui proposa dans le cadre de sa thèse d’état l’application et la mise en œuvre de la théorie des graphes et des hypergraphes, de la topologie, de la théorie des ensembles pour créer « un modèle universel de banques de données, portable et simultanément partageable » ( titre de la thèse de Bouillé). Ces nouvelles approches sont apparues suite à un constat que les méthodes de type relationnel mis au point et utilisée dans le domaine de la gestion ne permettaient pas de prendre en compte d’une façon satisfaisante l’aspect géographique des « objets » c’est à dire, entre autres, la référence spatiale ( longitude, latitude, type d’emprise, forme, voisinage…) comme composante intégrante de l’objet et non comme de simples attributs de l’objet. Mais il aura fallu 25 ans pour que ces concepts, ces réflexions, ces méthodes trouvent leur implémentation complète dans un logiciel, jusqu’à l’intégration de la topologie aussi bien dans la structure interne de l’information spatiale que dans la structure externe des données constituant des bases de données spatiales et les systèmes d’information géographique. En effet, c’est déjà en 1977, que François Bouillé, géologue et informaticien, proposait « Un modèle universel de banque de données, simultanément partageable, portable et répartie ». Il introduisait les concepts de la théorie des graphes et des ensembles pour appréhender d’une part les structures internes de l’information spatiale et thématique, d’autre part pour manipuler, gérer, organiser, archiver les données dans les « banques de données ». Les concepts d’ Hypergraphe, de Graphe furent alors utilisés dans la conception et la création des bases de données spatialisées qui vont être alors structurées topologiquement. A l’époque, F. Bouillé écrivait à propos du modèle mathématique de la structure des données :
D’autre part, la structuration de l ‘information spatiale est pensée selon un modèle topologique c’est à dire qu’un objet géographique est assimilé à un graphe planaire particulier. Puis au début des années 1980, est conçu et créé le logiciel ArcInfo de type Géorelationnel. Les objets géographiques ont une structure interne possédant une topologie en terme de proximité, de contiguïté, de continuité. Ce sont des graphes planaires topologiques sans isthme auxquels sont associés des graphes duals. Durant la décennie 1980 - 1990, sont développées des méthodes algorithmiques prenant en compte le concept de topologie lors de la modélisation des objets, méthode qu’on va appeler « orientée objet ». De 1990 à 1995 surgissent plusieurs langages de modélisation qui vont donner naissance au langage de modélisation qui porte le nom de UML c’est à dire Unified Modelling Language En 1999-2000, s’introduit clairement la philosophie orientée objet dans une nouvelle gamme de produits ESRI à savoir ArcGis8.0. Au fur et à mesure des versions successives se déploie le concept de geodatabase et son expression à travers le langage UML. En 2003 , les principes de la topologie commandent la structuration interne de la geodatabase avec l’avènement d’ ArcGis8.3 ArcGisArcEditor : est le module de la gamme ArcGis qui est entièrement dédié à la création de la geodatabase topologique. Le module ArcEditor ne travaille qu’à partir d’un modèle conceptuel de données créé à partir d’une modélisation géographique. Une fois que le modèle conceptuel est rédigé selon la méthode hypergraphique HBDS, on peut créer la geodatabase qui va être une image physique du modèle conceptuel de données. En d’autres termes, la geodatabase ou modèle physique n’est autre que le modèle conceptuel de données (MCD) créé physiquement en « dur » mais vide d’objets. Par ailleurs, chaque case de la geodatabase c’est à dire du diagramme de classe correspond à une classe du MCD. On peut faire le paralléle entre les concepts développés dans la méthode hypergraphique HBDS de F. Bouillé et les concepts développés dans ArcGis et plus particulièrement dans ArcGis-Arceditor (ESRI). La correspondance est explicitée dans le tableau suivant
IV : Etude de cas : Projet Chanderi (Inde) Le projet « Chanderi », relevant du domaine de la sociologie urbaine historique, a été initié par le Professeur G. Fussman du Collège de France, spécialiste de la civilisation indienne. Chanderi est une ville moyenne de 20000 habitants située au Sud Ouest de Delhi, dans l’état du Madhya-Pradesh, en bordure du plateau du Malwa (cf carte n°1). Le projet s’appuyait sur un S.I.G. pour étudier la ville du 11ème au 20ème siècle et comprendre globalement les interrelations entre les différents phénomènes historiques, sociologiques, culturels, spatiaux, naturels, économiques, etc…. Un modèle conceptuel a été conçu et créé selon la méthode HBDS en 1994. Dans un premier temps, les informations spatiales et/ou thématiques ont été créées intégralement (rien n’existant alors) à partir de sources très variées, hétérogènes, de qualité et de précision différentes comme les photographies aériennes, l’information satellitaire, les cartes topographiques, géologiques, les plans cadastraux, les enquêtes sociologiques, le suivi des parcours des processions religieuses, etc….
Ces quelques développements ont permis de résumer l’historique de l’apparition de la modélisation hypergraphique, son développement logiciel, et de les illustrer via l’exemple thématique d’application fourni par le cas de la ville de Chanderi. L’avancée méthodologique majeure à en retenir est que , sous réserve d’un MCD suffisamment approfondi, la philosophie HBDS, telle que le concept de geodatabase l’introduit dans l'encapsulage objet permet de rendre informatiquement opérable sur la base d'une formalisation universelle, l'univers des requêtes de tous types (logiques, spatiales, temporelles, fonctionnelles....) nécessaires à la compréhension globale (éléments constitutifs, structure et processus évolutif éventuellement) d'un phénomène géographique.
Berge
C. 1970 Théorie des graphes et des hypergraphes - Editeur
: Dunod |
||
