MODUL-R : un formalisme individuel adapté pour les...

MODUL-R : un formalisme individuel adapté pour les SIRS

Claude Caron* - Yvan Bédard** - Pierre Gagnon**

* Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Département de génie rural, Géodésie et mensuration GR-Ecublens, 1015 Lausanne Suisse

** Université Laval Faculté deforesterie et de géomatique Centre de recherche en géomatique, Pavillon Casault Québec - G1K 7P4 Canada

RÉSUMÉ. Les formalismes de modélisation conceptuelle, tel que le Formalisme Individuel utilisé dans la méthode MERISE, peuvent être améliorés pour modéliser les données lors de la réalisation d'un SIRS (système d'information à référence spatiale). Pour pallier ce problème, différentes solutions ont été élaborées puis intégrées dans un nouveau formalisme appelé "MODUL-R". Ce nouveau langage facilite la modélisation en la rendant plus intuitive et plus complète. Cet article décrit MODUL-R, tout en mettant l'accent sur la manière d'exprimer la référence spatiale et temporelle des données.

ABSTRACT. Current conceptual data models, like the Individual Formalism (or EntityRelationship model) used in the MERISE method, do not allow to effiently describe spatial data structures when creating SIS (spatial information systems). In this context , different solutions have been developed and integrated in a new model which is ca lIed "MODUL-R" . This new and more intuitive formalism increases the expressive power of data models. This paper describes the MODUL-R model, while focusing on spatial and temporal references of data.

MOTS-CLÉS : modélisation de données , formalismes, Formalisme Individuel, EntitéRelation étendu, SIG. KEY WORDS : Data Modeling , Extended Entity-Relationship, GIS.

Revue de géomatique. Volume 3 - nO 3/1993, pages 283 à 306

284 Revue de géomatique. Vol. 3 - n° 3/1993

1. Introduction

Durant le processus de conception et de réalisation d ' un système d' information à référence spatiale (SIRS), divers intervenants (concepteur, demandeur, programmeur ... ) doivent commun!q~er l~ur vision ~e la future ,base ~e données par des modèles devant être conçus à 1 rude d un formalIsme comprehensIble par tous.

Les formalismes graphiques actuellement utilisés possèdent chacun leurs spécificités (forces et faiblesse~) ;, ils s ' avèrent généralement in~omplets p~ur modéliser au niveau conceptuel (rndependamment de toute technologIe) les donnees à référence spatiale. On peut entre autres observer des lacunes concernant la modélisation de la référence spatiale et celle de la référence temporelle, une richesse d'expression trop faible ne facilitant pas une traduction au niveau logique vers les nouveaux outils orientés-objets et, finalement, la grande complexité des modèles

rencontrés dans les SIRS. Depuis quelques années, la modélisation conceptuelle dans le domaine des SIRS

s'est essentiellement développée en adaptant la modélisation conceptuelle traditionnelle (c'est-à-dire sans référence spatiale). Dans ce même esprit, différentes solutions à des problèmes actuels de modélisation conceptuelle dans le domaine des SIRS ont été élaborées puis intégrées en un nouveau formalisme qui se veut plus riche et plus complet.

Dans cet article, nous présentons brièvement quelques lacunes observées dans les formalismes actuels. Nous présentons ensuite le formalisme MODUL-R (version 1.1) intégrant diverses solutions aux problèmes de modélisation soulevés, en détaillant davantage les solutions élaborées pour modéliser la référence spatiale et la référence temporelle.

2. Quelques lacunes des formalismes utilisés dans le domaine des SIRS

Les formalismes conceptuels de type Entité-Relation [Chen 1976], tel le formalisme Individuel [Tardieu et al. 1984] [Tabourier 1986] [Collongues et al. 1986], ont fait l'objet de plusieurs adaptations et améliorations au fil des ans (dont [Spencer et al. 1990)). Pour décrire la référence spatiale des objets, certaines adaptations au formalisme Individuel ont également été réalisées [Bédard et Paquette 1989].

Parmi les possibilités d'amélioration du formalisme Individuel que nous avons identifiées, en voici quatre qui nous semblent particulièrement importantes pour le domaine des SIRS:

1) Le formalisme Individuel a été amélioré pour tenir compte du contexte de la référence spatiale [Bédard et Paquette 1989] , notamment par l'ajout de pictogrammes de référence spatiale pour gérer les entités géométriques. Cet important ajout ne prétendait cependant pas être complet ni régler l'ensemble des inconsistances rencontrées.

MODUL-R 285

2) Concernant la réf érence temporelle, celle-ci demeure difficilement représentable de manière simple avec le formalisme Individuel. Dans les modèles de données, on insère souvent un attribut DAlE dans l'entité dont on veut gérer la temporalité [Tabourier 1986], ce qui est très limitatif. Certains travaux [Tasker 1987] [Langran 1989] proposent des sous-modèles pouvant être greffés aux modèles de données actuels. Ces solutions intéressantes prennent toutefois beaucoup d'espace dans les modèles conceptuels de données (MCD), ce qui augmente la complexité des modèles, diminuant d'autant la facilité de lecture et de manipulation.

3) Le formalisme Individuel tel qu'utilisé actuellement est traduisible au niveau logique en modèles relationnel, hiérarchique et réseau. Néanmoins, son manque de richesse d'expression ne permet pas de le traduire facilement pour les outils orientés-objets [Meyer 1988] [Feutchwanger 1989]. Certains ajouts sémantiques pourraient améliorer la richesse du formalisme.

4) Dans le domaine des SIRS, les bases de données sont généralement complexes [Ossher 1987], c'est-à-dire ayant un grand nombre d'entités, de relations et d'attributs. Leur lecture, leur compréhension, leur validation et leur manipulation sont de ce fait assez ardues. Certaines solutions actuelles permettent de simplifier les modèles alors que d'autres permettent d'en gérer plus efficacement la complexité [Bédard et Paquette 1989] [Bédard 1990]. Néanmoins, certaines adaptations pourraient faciliter l'utilisation du formalisme Individuel lors de la création de modèles complexes.

Certains formalismes conceptuels intègrent partiellement des solutions à ces problèmes. Toutefois, il n'yen a aucun qui intègre à la fois des solutions concernant tous ces aspects. Ceci serait souhaitable pour que les modèles conceptuels aient une richesse sémantique plus conforme à la réalité des SIRS.

3. Le formalisme MODUL-R

Nous présentons ici le formalisme «MODUL-R» en sa version 1.1, langage graphique qui intègre des solutions proposées pour les quatre problèmes déjà soulevés. Ce formalisme a été développé par une équipe du Centre de recherche en géomatique de l'Université Laval sous la direction du second auteur. Alors que la version originale du formalisme a déjà été décrite de manière détaillée dans [Caron 1991], cet article présente le formalisme en incluant également les légères modifications qui ont été apportées par la suite de même que les améliorations développées par Gagnon [1993] pour la référence temporelle, constituant ainsi la version 1.1 du formalisme MODUL-R.

L'approche suivie pour élaborer MODUL-R a été pragmatique et demeure évolutive. Bien que basé sur le formalisme de la méthode MERISE [Tardieu et al 1984] [Tabourier 1986], le développement de MODUL-R a été grandement influencé par l'approche INFORMATlON ENGINEERING [Martin et McClure 1988]. Il s ' agit d'une approche par les données favorisant l'utilisation

s

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d'ateliers de génie logiciel (AGL ou CASE en anglais pour Computer-Assisted System Engineering) pour faciliter le processus de conception et de gestion des modèles. MODUL-R a donc été conçu en fonction de son utilisation dans de tels outils; d'importants développements vont actuellement en ce sens [pageau et Bédard 1992] et la version 2.0 de MODUL-R qui est présentement en fin de

développement sera supportée par un AGL au début de 1994.

3.1. MODUL-R : intégration et modularité

Le terme MODUL-R est d'une nature peu équivoque : «MODUL» sous-entend une structure modulaire de modélisation, alors que «R» signifie une modélisation intégrée de la réalité. Une approche modulaire et intégrée dans la création d'un formalisme, innovation importante, permet d'obtenir un langage complet mais

surtout très flexible. MODUL-R est très complet pour le domaine des SIRS du fait qu'il intègre

différentes solutions qui permettent une modélisation tenant compte de pratiquement tous les aspects spécifiques à ce domaine : référence spatiale et temporelle des entités, agrégation/généralisation spatiale, simplification de modèles complexes ... Laflexibilité de MODUL-R se manifeste en ce qui concerne le choix des composantes sémantiques, le choix des sections à modéliser du modèle entier ainsi qu'en ce qui a trait aux diverses possibilités de visualisation (vues spécifiques,

niveaux de détail, zoom, sélections thématiques ... ). Conçu dès le départ sur une base modulaire, le nouveau formalisme propose une

modélisation des données basée sur le formalisme Individuel, à laquelle il ajoute trois modules complémentaires. Ces modules se composent à leur tour de sousmodules regroupant diverses techniques de modélisation et constituant autant de «blocs» combinables par le modélisateur. Selon les modules ou sous-modules qu'il décide d'utiliser, un modélisateur peut ainsi créer un modèle conceptuel de données (MCD) avec seulement le formalisme Individuel de base, sinon en combinant divers ajouts intégrés dans MODUL-R. L ' utilisateur doit donc lui-même faire un compromis entre facilité de lecture et grande richesse d'expression du modèle résultant. L'ensemble des "blocs" choisis demeurent cependant toujours

compatibles autant sur le plan sémantique que graphique.

3.2. La structure du formalisme MODUL-R

MODUL-R ajoute trois nouveaux modules au formalisme Individuel.

L 'ensemble est donc constitué de quatre modules:

1) Entité-Relation (Individuel) (ER)

2) Référentiel (R~)

3) Agrégation (Ag)

4) Simplification (Si)

MODUL-R 287

L~s techniques que l'on retrouve dans ces différents modules de la version 1 1 provle.nn~nt du. standard proposé pour l'E/R [Spencer and al, 1990], de ia modébsatlOn onentée-objets [Meyer 1988] [Feutchwanger 1989] et de solutions élaborées auparavant au Centre de recherche en géomatique.

Po~ représent~r la structure modulaire du nouveau formalisme, nous utilisons celle d une pyraml~e montrant l'agencement des modules les uns par rapport aux autres (figure 1), laIssant sous-entendre la nécessité d 'utiliser le module inférieur préalable. au

Les sections suivantes présentent les quatre modules de MODUL R A· . 1 . 4 6 - . mSl, es sect~ons , . et 7 présentent respectivement mais que succinctement les modules Entlté-RelatlOn (E~) •. Agr~gation (Ag) et Simplification (Si), car ils seront renforcés de façon slgmficattve dans la version 2.0. Par contre, la section 5 détaille davantage le module ~éférentiel (Ré), car celui-ci est stabilisé. Pour chaque module, nous présentons les différentes constituantes de MODUL R ·t 1 é . .. . - ,SOl es composantes s mantlques, la notatlOn utilisée de même que les règles structurelles.

Figure 1 P·d . • yraml e synoptlque des modules et sous-modules de MODUL-R

4. Le module Entité-Relation (ER)

Ce module n'est pas é d sémant. d compos e sous-modules. Il contient les composantes Iques e base de l'E/R (d·al . . les attrib ts 1 ecte «IndiVIduel»), soit les entités les relau·ons

u et les cardo al" é " perm ettan t d' . h ~n It s. On y r~trouve aussi des composantes sémantiques interrelationnellenr~ If le formalIsme Individuel , soit les contraintes les diverses c es ( T et DU) et la dépendance fonctionnelle. La figure 2 illustre

omposantes de ce module.


La figure 3 illustre la dépendance fonctionnelle dans un cas concret. Dans cet exemple, puisqu ' un nom de rue peut ne pas être unique dans une grande ville, on ajoute une flèche à la relation entre RUE et QUARTIER, indiquant alors que l'identifiant de QUARTIER (dans ce cas, son nom) est nécessaire pour identifier chaque occurrence de l'entité RUE de façon unique.

5. Le module Référentiel (Ré)

Ce module permet de référencer les entités dans l'espace de même que les entités et les relations dans le temps. Il se compose de deux sous-modules: Référence spatiale (RéSp) et Référence temporelle (RéTe).

Traditionnellement, la modélisation de la référence spatiale des entités s'est souvent effectuée en ajoutant des entités géométriques dans le MCD de base (voir figure 4). Cette manière de procéder avait au moins deux inconvénients importants.

Entités, relations, attributs et cardinalités

Contraintes i nterrelationnelles

Dépendance Fonctionnelle

-.:--~~~r-ï Attribu t#2 Attribut#3

(Les attributs servant d'identifmnt g)nt soulignés)

ET:@

OU:®

Figure 2. Les composantes sémantiques du module Entité-Relation [Caron 1991J

QUARTIER 1

Nom de quartier .l.

~ ~ Superficie APPARTENIR

Nbre citoyens T

1

Figure 3. Un exemple de dépendance fonctionnelle

LOT

cadas tral# lot a rea zcning land use

pt# x y z

MODUL-R 289

RUE

Nomde rue Lârgeur Type pavage Année pavage

HOUSE

O,N

F~gure 4. Modèle conceptuel de données incluant explicitement des entités géométnques [Bédard et Paquette 1989]


Premièrement, du fait que les logiciels SIG possèdent leur propre structure interne de gestion des données géométriques qui est généralement peu documentée, il est difficile pour le concepteur d'établir précisément cette structure géométrique au niveau conceptuel. De plus, on peut dire que l'établissement de cette structure au niveau conceptuel est généralement de peu d'intérêt pour le concepteur ; elle est plutôt intéressante pour le développeur de logiciels (CAD, SIG ... ).

Deuxièmement, une inclusion des entités géométriques dans le MCD alourdit le modèle global, le rendant plus difficile à lire et à communiquer. Egalement, le fait de regrouper dans un seul et même modèle à la fois des entités réelles (MAISON, LOT, CONDUITE D'EAU ... ) et des entités géométriques (pOINT, LIGNE, SURFACE ... ) apparaît quelque peu incohérent

Dans le but de permettre d'indiquer au niveau conceptuel avec quelles formes géométriques seront numérisées les diverses entités dans le système d'information géographique (SIG) sans alourdir indûment le MCD, différents pictogrammes ont été élaborés [Bédard et Paquette 1989] [Caron 1991]. Ces pictogrammes se substituent à une description littéraire (figure 6) ou à un sous-modèle (partie inférieure de la figure 4) et offrent l'avantage d'être relativement intuitifs pour le lecteur tout en étant faciles à représenter.

Selon ce principe, le module Référentiel a été élaboré essentiellement en ajoutant, au formalisme Individuel de base, différents pictogrammes spatiaux et temporels dont la signification est présentée ci-après.

5.1. Le sous-module Référence Spatiale (RéSp)

Ce sous-module permet d'identifier les entités que l'on veut cartographier ainsi que le choix de leur forme géométrique lors de la numérisation. Cette référence spatiale d'une entité est indiquée à l'aide de pictogrammes spatiaux spécifiant une représentation géométrique de type POINT, LIGNE, SURFACE ou VOLUME (figure 5).

Les pictogrammes spatiaux indiquent quelle forme géométrique sera utilisée pour chaque type d'entité. Cette forme peut être différente de la forme réelle de l'objet; par. exemple, une route peut être représentée par une ligne ou une surface, selon les besoins de l'utilisateur. Un pictogramme spatial signifie "présence de" cette forme pour représenter l'entité. Ainsi, un pictogramme de type point indique que toute occurrence de l'entité sera représentée par au moins un élément géométrique de type point. La géométrie et la symbologie des entités est détaillée dans le dictionnaire de données dans le but de ne pas surcharger le MCD. Lorsqu'il n'y a pas de pictogramme de référence spatiale dans une entité, cela signifie que l'on ne désire pas la cartographier.

Un pictogramme spatial peut contenir plus d'une forme géométrique : on parle alors d'un pictogramme spatial complexe. Ce type de pictogramme signifie que pour chaque occurrence d'un type d'entité, une agrégation de ces form es géométriques est nécessaire pour la représenter (figure 6).

MODUL-R 291

On peut aussi utiliser un pictogramme spatial alternatif, indiquant qu'une occurrence d'entité peut avoir l'une ou l'autre des représentations géométriques du pictogramme, mais pas les deux (figure 6).

Pictogrammes de

référence spatiale représentant des

entités géométri

ques (point, ligne,

surface, volume)

paz'nt: [!] Su~: lZ2J Lit/nt:: (Z] Valume': l:=:I 1:8 ENTITE

AUri but#l Attnbût#2

Exemple de ~ pictogramme spltial complexe:

Exemple de pictogramme lr5h spltial alternatif: c:;::!!J

Figure 5. Les composantes sémantiques du sous-module Référence Spatiale [Caron 1991J

Simple

~ Complexe I/l A II!] RESEAU IJEAU

r:;J y 1 VALVE Il CONDUITE 1

Alternatif

~ Q 1,2;:.~~~:!::.~~",I

Trute occurence de l'entité STATIONNEMENT est représentée pu au moins une surfaœ

TOlle occurerce de l'ertité RESEAU D'EAU est représertée àla fols par au moins une ligne ET au moins un peint

Tolle occurerce de l'er1lté TRAVAUX PUBUCS est représertée le plus sowen! par au rrolns um surfa;e, sinon pu au moins un ID/nt

Figure 6. Exemples d'utilisation des divers pictogrammes spatiaux

a


5.2. Le sous-module Référence Temporelle (RéTe)

Le sous-module Référence Temporelle fournit des outils qui permettent d'identifier ce que l'on désire gérer dans le temps ainsi que ce dont nous avons besoins pour réaliser la référence temporelle des entités. Ces outils sont des pictogrammes de référence temporelle. Comme le font les pictogrammes de référence spatiale, ils identifient les entités et relations pour lesquelles nous désirons conserver leurs différents états et ils spécifient si la représentation temporelle est de type ponctuel (point temporel, i.e. où l'état change continuellement) ou durable (intervalle temporel, Le. ne possédant que des états stables) (figure 7). Leur utilisation est par contre plus complexe que ne l'est celle des pictogrammes de référence spatiale du fait que plusieurs aspects peuvent être référencés dans le temps. En effet, contrairement à la référence spatiale qui ne s'adresse qu'aux entités, la référence temporelle s'adresse aux entités et aux relations dans le cas de l'existence, ainsi qu'aux attributs dans le cas de l'évolution des entités ou des relations. La gestion de l'existence d'une entité ou d'une relation permet de savoir quand elle naît et quand elle meurt, tandis que la gestion de l'évolution consiste à connaître quand les différentes valeurs de ses attributs ont été valides.

Point 0 temporel: Pictogrammes de

Intervalle (J référence temporelle tempO'el:

Exemple de représentant la forme pictogramme

() temporelle (point ou temporel complexe:

intervalle temporel) Exemple de

~ pictogramme temporel alternatif:

Figure 7. Les composantes sémantiques du sous-module Référence Temporelle

On ajoute à cela la nécessité de référencer la présence et latonction des entités. La première permet de connaître quand une occurrence d'entité est présente physiquement et quand elle ne l'est pas sur le territoire, ce qui a un impact sur la gestion de la géométrie des entités. La seconde permet de savoir quand une

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occurrence d'entité remplit son rôle et quand elle ne le remplit pas, ce qui a également un impact sur la gestion de la géométrie ou de la symbologie des entités. Ces deux derniers aspects sont intimement liés à l'existence d'une entité puisqu'ils servent souvent à la définir et qu'ils surviennent toujours durant ceUe-ci. Ainsi, très souvent, la présence et la fonction coïncideront en tout point à l'existence, dans lequel cas on III- Ic ~ gérera pas, mais il arrivera parfois qu'eUes seront différentes, ce qui créera alors le besoin de les gérer. A titre d'exemple de présence, prenons un véhicule d'urgence dont la position est gérée en temps réel; celui-ci peut sortir du territoire couvert par notre SIRS tout en continuant d'exister. Un exemple de fonction activée/désactivée est celui d'un stationnement où un panneau de signalisation en interdit l'utilisation de 7hOO à 21h00. Le fait que la forme temporelle de l'existence soit par définition toujours continue et que celle de la présence et de la fonction puisse être continue et discontinue peut parfois expliquer leur asynchronisme. On peut trouver plus de détails sur ces concepts dans Gagnon [1993]. La figure 8 présente les pictogrammes de référence temporelle de MODUL-R qui permettent de représenter ces éléments.

Pictogramme d'évolution spatiale

Pictogramme d'existence

Pictogramme de présence

ENTITE

Identifiant Attribut 1 Attribut 2 Attribut 3

Attribut

Pictogramme de fonction(s)

Pictogram me d'évohJ:ion descriJXive

Pictogramme d'existence

Pictogram me ~--3~ d' évohJ: ion

descri,xive

Figure 8. Utilisation des divers pictogrammes temporels [Gagnon 1993]

Le pictogramme d'existence se place à droite du nom de l'entité ou du nom de la relation. Dans le cas d'une entité, le pictogramme voisin représente la gestion t~rnporene de la présence. Directement sous celui-ci apparaît le ou les Plctogramme(s) de fonction accompagné(s) du nom de la fonction (une entité peut


avoir plus d'une fonction). Les pictogrammes d'évolution descriptive se placent à droite vis-à-vis les attributs dont on veut gérer l'évolution. Finalement, l'évolution spatiale se modélise en plaçant le pictogramme temporel adéquat à l'intérieur de l'encadré du pictogramme de référence spatiale.

Comme les pictogrammes spatiaux, les pictogrammes temporels peuvent contenir plus d'une forme temporelle (point et intervalle temporels). Il s'agit là de référence temporelle complexe. Cependant, celle-ci n'est possible que pour la présence, la fonction et l'évolution puisque, comme nous l'avons déjà dit, celles-ci peuvent être discontinues. L'existence ne peut quant à elle présenter de référence temporelle complexe en raison de son caractère invariablement continu.

La référence temporelle alternative est possible selon le même principe que nous avons énoncé précédemment pour la référence spatiale.

6. Le module Agrégation (Ag)

Ce module permet d'enrichir le formalisme Individuel, en intégrant certains éléments des formalismes orientés-objets. Il n'est composé d'aucun sous-module.

Ce module permet la création d'entités complexes. Le critère d'agrégation utilisé est sémantique (et non spatial, tel qu'il est modélisé avec les pictogrammes spatiaux complexes). Une entité complexe réunit implicitement des entités par la relation "avoir" ("part-of') où certaines contraintes d'agrégation peuvent s'appliquer. La figure 9 illustre le cas où une PROPRIÉTÉ FONCIÈRE peut "avoir" aucun ou plusieurs BÂTIMENTS, mais où elle "a" un et un seul TERRAlN. En comparant la figure 9 à la figure 6, on voit que l'agrégation spatiale et l'agrégation sémantique se représentent différemment; ils peuvent être modélisés indépendamment l'un de l'autre.

_Entités complexes ("avoir")

e Contraintes (ou cardinalités) d'agrégation

PROPRIETE FON ClERE

rERRA~1 BATIMENT Il ON

Figure 9. Les composantes sémantiques du module Agrégation [Caron 1991]

MODUL-R 295

Il est à noter que la notation actuellement utilisée pour représenter l'agrégation d'entités est en cours de révision [Golay 1993] [Buogo 1993] [Gagnon et Bédard 1993], où l'objectif est de la rendre encore plus solide et plus intuitive. Les résultats seront intégrés à MODUL-R version 2.0.

7. Le module Simplification (Si)

Le module Simplification a pour objectif de faciliter, au moyen de diverses techniques, la lecture, la vérification, la modification et l'analyse des modèles complexes. Ce module contient deux sous-modules: Abstraction (SiAb) et Généralisation (SiGé).

7.1. Le sous-module Abstraction (SiAb)

Ce sous-module propose trois techniques pour modéliser de grandes applications: le regroupement thématique, cinq niveaux de détail et diverses vues (figure 10).

_ 5 niveaux de détail

e Vues

Figure 10. Les diverses techniques du sous-module Abstraction [Caron 1991]

7.1.1. Le regroupement thématique

Le regroupement des entités par thèmes permet de créer des ensembles d'entités :! de r~lations .. La création d'un thème peut être justifiée, soit par une logique mantIque, SOIt par une grande interrelation d'entités entre elles, soit par un

regroupement physique des données, soit par l'utilisation des données par un même ~roupe d'utilisateurs. ~ar exe~ple : CIRCULATION, LOISIRS et INFRA!RUCTIJRE peuvent etre conSidérés comme différents thèmes concernant une

Ville: Une intersection entre plusieurs thèmes montre leur interrelation via une ou plUSieurs entités charnières [Bédard 1990] ; chacune de ces entités charnières peut


éventuellement se traduire par un partage des données entre différents servi~es ou utilisateurs d'une organisation ou par une localisation commune de celles-cl. Une relation entre deux entités appartenant à des thèmes différents , appelée relation

charnière, indique un potentiel d'échange de données.

7.1.2. Les niveaux de détail

L'utilisation de cinq niveaux de détail pennet de voir un même modèle à un niveau très sommaire (niveau 1) jusqu'à un niveau très détaillé (niveau V).

Le niveau J (niveau sommaire) a pour objectif de donner une idée générale des thèmes qui sont modélisés. Ce niveau est surtout utilisé pour communiquer entre le modélisateur et les hauts gestionnaires du projet pour s'entendre sur le contenu

général (figure Il).

r.=!- ., 1 1 r.:: ï------- ~

1 1

r .:è- -

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 J

Figure 11. Un exemple de modèle au niveau 1 [Caron 1991]

Le niveau Il (niveau global) indique plus précisément les entités incluses dans chaque thème. Il pennet la communication des «grandes lignes» du projet entre le concepteur et les gestionnaires (figure 12). Le niveau III (niveau des thèmes) montre chaque thème séparément, en indiquant les relations concernant les entités du thème illustré. Il favorise la communication entre le concepteur et les dirigeants intennédiaires ou le personnel technique du projet. A ce niveau peuvent se déceler et

__ """'oi.1ré~soudre p'lusieurs problèmes de responsabilité de données (figure 13).

/1 Nii:RVENTION$~ _ !:.OlJQ);~E:â _: ,~' :~: :JNfRACTlON»)

(DENEIGEMENT)

(GESTION-STAT)

(TRAVAUX PUB:JCS)

(9ES1l0N PLAINTES)

(!;fu!îhl.:tJ 1 CONTIlACTEUR 1

IGESTIONNAIRE 1 1 SIGNAUSATION 1

1 STATIONNEMENT ~- -

1 CIRCUIT AUTOBUS 1

1 PEINTURE AU SOLI

1 AUTRE CIRCULATION ~-

RUE r---------~-!:.ABTIfl.!l.~ J , ITRONCON RUE 1 :

:l~~~·_R~~l J

1 , 1 1 1 1 1

MODUL-R 297

-~---------------~ ~ , 1

1 1 1 1 1 , , , , , , , ,

~ 1 BORDEREAU 1

1 POSSESSEUR 1

1 MUNICIPAUTE 1

========+,. / 1 UNITE VOISINAGE 1

~====Ç9E[uI~lN~~0i!@:====] 1 1 REPART. fISCALE 1 : 1 CONDUITE SERVICES Il CONDUITE EGOUT 1 :

1 QUARTIER ELECT. 1 : CONDUITE AQUEDUC 1 CONDUITE GAZ 1: / '- - ---- ----, / J-I---------l

1

-------------------~ L ___ ~H!:.~M~!~~~~ __ L~ : 1 VALVE 1 I80RNE-roNTAINÉ Un ________ - 1

1 BOUCIION 1 1 CAOLE AERIEN 1 1 PROPRIO INfRASTR· 1

1 REGARD 1

1 PUISARD 1 1 SERVITUDE 1

UNITE EVALUATION

i ~TIMLNT 1 -~

ITERRAIN U.E. 1

r lIo"RëËUËMi:ïif ;1;RRAiH -: :~-I;;;'~;;~ï]-!..._-- - - --______ I

Figure 12. Un exemple de modèle au niveau Il [Caron 1991J

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 , 1 1

- ~

Le niveau IV (niveau détaillé) favorise la communication entre le concepteur et le personnel tactique et technique du projet. Ce niveau penn et d'analyser en détail toutes les relations et contraintes et de connaître le contenu sommaire de chaque entité et activité. Un tel niveau de détail permet de mettre en évidence les possibilités et les limitations du modèle; il correspond au niveau de détail de la modélisation traditionnellement effectuée avec le formalisme Individuel (figure 14).

Le niveau V (dictionnaire intégré), contient des données et des métadonnées concernant les entités, les relations, les attributs, les références spatiale et temporelle des entités ... Ce niveau (figure 15) s'adresse plus particulièrement au


personnel technique chargé de constituer successivement les modèles logique et physique détaillés. .

Des recherches actuelles visent à rendre ce niveau V à la fOIS plus complet (incluant d'autres composantes telles que événements, activités et traitements [OUe et al 1988]) et plus intuitif (i.e. plus "graphique") [Barahona et al. 1993] [Villeneuve et al. 1993] que les dictionnaires de données que l'on retrouve habituellement, ainsi qu'à l'informatiser dans un AGL de modélisation [Villeneuve 1993].

A la lumière de la présentation des cinq niveaux de détail de MODUL-R, on remarque un parallèle entre les différents niveaux de modélisation et les niveaux stratégique, tactique et technique de la pyramide de prise de décision telle que décrite dans [Le Moigne 1974].

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Figure 13. Un exemple de modèle au niveau 1lI [Caron 1991]

MODUL-R 299

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Figure 14. Un exemple de modèle au niveau IV [Caron 1991]

7. 1.3. Les vues

Finalement, différentes vues sur le modèle, possibles aux cinq niveaux de détail, offrent la possibilité de mettre en évidence une partie du modèle (un zoom) sinon ~n ou plusieurs aspects particuliers (ex. : la référence spatiale). Par exemple, la Igure 16 est une vue mettant en évidence les entités charnières entre les thèmes CADA~1RE et EVALUATION. Il apparaît clairement que l'application concrète des trOIS techniques ci-dessus dans un seul et même modèle n'est concevable que dans un contexte d'utilisation d'outils de type AGL.

7.2 . Le sous-module Généralisation (SiGé)

C~ deuxième sous-module du module Simplification (Si) offre pour sa part une techruque de généralisation des entités d'un modèle, soit la création de super-entités


et l'héritage (figure 17). La super-entité est un regroupement virtuel d'entités réelles (relation implicite «être»). Par exemple: le RÉSEAU D'EAU «est» une INFRASTRUCTIJRE, le RÉSEAU D'ÉGOUT «est» une INFRASTRUCTURE.

(CONDU ITE ) Ni veau Cane eptuel

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Domaine Ixe: EC (eau ~aire),EU (eau usé) Dalle de pose: date de la posedela conduite

1:1~i... . Domaine vanable

i;::r REL ATION S

Il

Figure 15. Un exemple de modèle au niveau V {Barahona et al. 1993J

MODUL-R 301

UNITE EVALUATION

1 BATIMENT 1

I~I ITERRAIN U.E. 1

fMon'ëEïi:ËM-ENT-TÊRRAÏiï-l ~-----------------1

i 1 LOT 1 1 PARTIE DE LOT 1 i L _________________ t

Figure 16. Un exemple de vue au niveau Il [Caron 1991]

Super-entités

(relation" être")

et héritage

r---- ----- - ----- ---, , INFRASTRUCT URE , r---~-------------, 1 Numero 1

: Diamètre : 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 L- __________________ 1

Figure 17. Les composantes sémantiques du sous-module Généralisation {Caron 1991J


Entre une super-entité et ses entités de base, il peut y avoir un héritage partiel ou total des attributs. Les différentes règles structurelles d'héritage, déjà énoncées dans [Caron 1991], sont rappelées ici brièvement:

1) Pour constituer une super-entité, toutes les entités à généraliser doivent posséder au moins un attribut commun OU au moins une relation commune. Un besoin de simplification du modèle et une logique sémantique doivent guider le choix de créer ou non une super-entité à partir d'entités de base, ce qui rend le tout facultatif.

2) Pour qu'il y ait généralisation de relations identiques reliées à des entités de base, toutes les entités incluses dans la super-entité doivent posséder cette même relation avec la même cardinalité (voir exemple à la figure 18).

DÉNEIGEMENT œSIGNAUSATION

1.1 O,N r- -., ~-- -------- ---.

IDI PARTIE DE RUE -' 1- _ _ -' '----------------1 l ,ION 1,1 O,N 1 1 1

'1 TRONÇON l 'NTERSECTION , 1 ~TRONÇON I!2]INTERSECTION 1 1 1 1 1 1 1 1 1 L _______________ ~ L _______________ ~

Figure 18. Un exemple de généralisation des relations et des pictogrammes

3)

4)

Lorsqu ' un attribut est inscrit seulement dans la super-entité, mais absent d'une entité soUs-jacente, cela signifie qu ' il est hérité intégralement de la super-entité par cette entité sous-jacente. Par exemple, à la figure 17, .les attributs "Numéro" et "Diamètre" sont intégralement hérités par les entltés EGOUT etEAU. Lorsqu'un attribut est inscrit seulement en caractères normaux dans une entité, mais non dans la super-entité qui l'englobe, cela signifie que l'attribut est défini seulement pour l'entité et non pour la super-entité.

MODUL-R 303

Ainsi, à la figure 17, l'attribut "Pression" est propre à l'entité EAU et n'est défini que pour celle-ci.

5) Lorsqu'un attribut est inscrit en italique dans une entité et en caractères normaux dans la super-entité, cela signifie que l'attribut de la super-entité est hérité par l'entité, mais qu'il y est redéfini concernant un aspect spécifique (avec des valeurs possibles différentes, avec une définition plus spécialisée ... ) (voir l'attribut "Matériau" à la figure 17).

6) Pour qu'il y ait généralisation des pictogrammes spatiaux et temporels entre des entités et une super-entité, toutes les entités de la super-entité doivent posséder le même pictogramme spatial ou temporel (voir la superentité PARTIE DE RUE à la figure 18).

8. Conclusion

A partir de différentes lacunes soulevés concernant les formalismes actuels, nous avons élaborés certaines solutions que nous avons intégrées dans un nouveau formalisme: MODUL-R. Ce formalisme, grâce à une approche modulaire et intégrée, permet une modélisation plus complète et adaptable à différents contextes de modélisation dans les SIRS. Cette grande capacité d'adaptation de MODUL-R semble jusqu'à maintenant avoir été confirmée dans les contextes où il a déjà été utilisé.

L'élaboration de ce formalisme s'inscrit dans un programme de recherche plus global portant sur les méthodes, techniques et outils de conception de SIRS . Plus particulièrement, il conduira à l'élaboration d'un outil AGL spécialisé pour les SIRS.

Le formalisme MODUL-R continuera d'évoluer en fonction de recommandations venant de modélisateurs d'expérience et de travaux de recherche en cours à l'Université Laval et à l'EPFL. Ainsi, à court terme, la version 2.0 sera complétée et portée sur un AGL pour le début de 1994. A moyen terme, d'autres recherches et expérimentations sont susceptibles de venir compléter la modélisation telle qu'offerte par MODUL-R et d' en faciliter son exploitation dans un contexte d'environnement de modélisation pour les SIRS:

- gestion de la sécurité et de l'accès aux données;

- modélisation des ressources humaines et matérielles;

- étude et modélisation des contraintes spatio-temporelles;

- élaboration d'un langage d'interrogation du formalisme permettant de sélectionner certains aspects du modèle (<<SELECT») d'un niveau de détail spécifique (<<FROM») selon certains critères (<<WHERE») ;

- développement d'une méthodologie de conception adaptée pour le domaine des SIRS [Boutin 1988] [Bédard et al. 1989] [Rouet 1991] où MODUL-R pourrait s'intégrer.

•


Il est souhaitable que MODUL-R devienne un langage riche, mais surtout qu ' il d meure flexible et intuitif pour que des modèles complets et surtout facilement c~mmunicables puissent être échangés entre les différents intervenants lors de

l'élaboration d'un SIRS.

Remerciements: Les auteurs remercient la compagnie Intergraph qui a financé ce projet, ainsi que le Conseil de Recherche en Sciences Naturelles et en Génie du Canada (CRSNG) et le Fonds pour les Chercheurs et l'Aide à la Recherche du Québec (FCAR) pour leur support financier additionnel.

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C14ude Caron, maîtrise en cartographie et système d'information spatiale (Université Laval, Québec), est chargé de cours et adjoint scientifique à l'École polytechnique fédérale de Lausanne.

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