Developing a model and a language to identify and specify the integrity constraints in spatial datacubes

La qualité des données dans les cubes de données spatiales est importante étant donné que ces données sont utilisées comme base pour la prise de décision dans les grandes organisations. En effet, une mauvaise qualité de données dans ces cubes pourrait nous conduire à une mauvaise prise de décision. Les contraintes d'intégrité jouent un rôle clé pour améliorer la cohérence logique de toute base de données, l'un des principaux éléments de la qualité des données. Différents modèles de cubes de données spatiales ont été proposés ces dernières années mais aucun n'inclut explicitement les contraintes d'intégrité. En conséquence, les contraintes d'intégrité de cubes de données spatiales sont traitées de façon non-systématique, pragmatique, ce qui rend inefficace le processus de vérification de la cohérence des données dans les cubes de données spatiales. Cette thèse fournit un cadre théorique pour identifier les contraintes d'intégrité dans les cubes de données spatiales ainsi qu'un langage formel pour les spécifier. Pour ce faire, nous avons d'abord proposé un modèle formel pour les cubes de données spatiales qui en décrit les différentes composantes. En nous basant sur ce modèle, nous avons ensuite identifié et catégorisé les différents types de contraintes d'intégrité dans les cubes de données spatiales. En outre, puisque les cubes de données spatiales contiennent typiquement à la fois des données spatiales et temporelles, nous avons proposé une classification des contraintes d'intégrité des bases de données traitant de l'espace et du temps. Ensuite, nous avons présenté un langage formel pour spécifier les contraintes d'intégrité des cubes de données spatiales. Ce langage est basé sur un langage naturel contrôlé et hybride avec des pictogrammes. Plusieurs exemples de contraintes d'intégrité des cubes de données spatiales sont définis en utilisant ce langage. Les designers de cubes de données spatiales (analystes) peuvent utiliser le cadre proposé pour identifier les contraintes d'intégrité et les spécifier au stade de la conception des cubes de données spatiales. D'autre part, le langage formel proposé pour spécifier des contraintes d'intégrité est proche de la façon dont les utilisateurs finaux expriment leurs contraintes d'intégrité. Par conséquent, en utilisant ce langage, les utilisateurs finaux peuvent vérifier et valider les contraintes d'intégrité définies par l'analyste au stade de la conception

Towards a desing method for 3D collaborative GIS

Our thesis work focuses on collaborative 3D GIS and considers two main aspects governing their implementation: a conceptual framework for an approach to design these systems and a technical framework dealing with the main issues of integration of multiple data sources from different partners in a 3D collaborative database

Modélisation de contraintes d'intégrité spatiales avec OCL

National audienceIn this paper, we propose spatial extensions of the Object Constraint Language associated to UML. The goal of the proposed languages is to allow expressing a large range of integrity constraints in spatial databases. We highlight two extensions of OCL to express constraints involving spatial regions; the first one is based on the topological relations of the 9-Intersection model, and the second one is based on topological relations qualified by adverbs. We establish the equivalence between the expressive powers of these two extensions. Their difference is their level of usability. Our proposals have been integrated in a code generator OCL2SQL; this makes possible to produce automatically operational integrity mechanisms issued from OCL constraints. We also present a case study concerning the application of the proposed solution on an information system for agricultural spreading.Dans cet article, nous proposons des extensions spatiales du langage OCL (Object Constraint Language) associé à UML. L'objectif de ces extensions est de permettre d'exprimer de façon déclarative un éventail large de contraintes d'intégrité dans les bases de données spatiales. Nous explicitons plus particulièrement deux extensions pour exprimer des contraintes impliquant des régions spatiales ; la première est basée sur les relations topologiques du modèle des 9 Intersections, et la seconde sur des relations topologiques qualifiés par des adverbes. Nous établissons alors l'équivalence de ces deux extensions en termes d'expressivité. Leur différence se situe au niveau de leur facilité d'utilisation. Nos propositions ont été intégrées dans un générateur de code OCL2SQL, qui permet de produire automatiquement, à partir de contraintes écrites en OCL, des mécanismes opérationnels de contrôle d'intégrité de bases de données spatiales. Nous présentons une étude de cas issue de l'expérimentation de la solution proposée sur un système d'information pour l'épandage agricole

Relations topologiques qualitatives pour des objets avec formes vagues : implications sur la spécification de contraintes d'intégrité topologiques dans les bases de données transactionnelles spatiales et dans les entrepôts de données spatiaux

Dans les bases de données spatiales actuellement mises en oeuvre, les phénomènes naturels sont généralement représentés par des géométries ayant des frontières bien délimitées. Une telle description de la réalité ignore le vague qui caractérise la forme de certains objets spatiaux (zones d'inondation, lacs, peuplements forestiers, etc.). La qualité des données enregistrées est donc dégradée du fait de ce décalage entre la réalitée et sa description. Cette thèse s'attaque à ce problème en proposant une nouvelle approche pour représenter des objets spatiaux ayant des formes vagues et caractériser leurs relations topologiques. Le modèle proposé, appelé QMM model (acronyme de Qualitative Min-Max model), utilise les notions d'extensions minimale et maximale pour représenter la partie incertaine d'un objet. Un ensemble d'adverbes permet d'exprimer la forme vague d'un objet (ex : a region with a partially broad boundary), ainsi que l'incertitude des relations topologiques entre deux objets (ex : weakly Contains, fairly Contains, etc.). Cette approche est moins fine que d'autres approches concurrentes (modélisation par sous-ensembles flous ou modélisation probabiliste). Mais elle nécessite un processus d'acquisition complexe des données. De plus elle est relativement simple à mettre en oeuvre avec les systèmes existants de gestion de bases de données. Cette approche est ensuite utilisée pour contrôler la qualité des données dans les bases de données spatiales et les entrepôts de données spatiales en spécifiant les contraintes d'intégrité basé sur les concepts du modèle QMM. Une extension du langage de contraintes OCL (Object Constraint Language) a été étudiée pour spécifier des contraintes topologiques impliquant des objets ayant des formes vagues. Un logiciel existant (outil OCLtoSQL développé à l'Université de Dresden) a été étendu pour permettre la génération automatique du code SQL d'une contrainte lorsque la base de données est gérée par un système relationnel. Une expérimentation de cet outil a été réalisée avec une base de données utilisée pour la gestion des épandages agricoles. Pour cette application, l'approche et l'outil sont apparus très efficients. Cette thèse comprend aussi une étude de l'intégration de bases de données spatiales hétérogènes lorsque les objets sont représentés avec le modèle QMM. Des résultats nouveaux ont été produits et des exemples d'application ont été explicitésCLERMONT FD-BCIU Sci.et Tech. (630142101) / SudocSudocFranceF

Qualitative topological relationships for objects with possibly vague shapes: implications on the specification of topological integrity constraints in transactional spatial databases and in spatial data warehouses

In spatial databases currently implemented, natural phenomena are usually represented by geometries with well-defined boundaries. Such a description ignores the reality that characterizes the wave form of some spatial objects (floodplains, lakes, forest stands, etc.).. The quality of the recorded data is degraded because of the discrepancy between the réalitée and description. This thesis addresses this problem by proposing a new approach to represent spatial objects with vague shapes and characterize their topological relationships. The proposed model, called QMM model (acronym for Qualitative Min-Max model) uses the concepts of minimum and maximum extensions to represent the uncertain part of an object. A set of adverbs can express the vague shape of an object (eg a broad area with a Partially boundary), and the uncertainty of topological relations between two objects (eg weakly Contains Contains fairly, etc.. ). This approach is coarser than other competing approaches (modeling by fuzzy sets or probabilistic modeling). But it requires a complex process of data acquisition. Moreover it is relatively easy to implement with existing systems management databases. This approach is then used to control the quality of data in spatial databases and data warehouses specifying spatial integrity constraints based on the concepts of model QMM. An extension of the constraint language OCL (Object Constraint Language) has been designed to specify topological constraints involving objects with vague shapes. Existing software (OCLtoSQL tool developed at the University of Dresden) has been extended to allow the automatic code generation of SQL constraint when the database is managed by a relational system. An experiment of this tool was conducted with a database used for the management of agricultural spraying. For this application, the approach and the tool appeared very efficient. This thesis also includes a study of the integration of heterogeneous spatial databases where objects are represented with the QMM model. New results were produced and application examples were explained.Dans les bases de données spatiales actuellement mises en oeuvre, les phénomènes naturels sont généralement représentés par des géométries ayant des frontières bien délimitées. Une telle description de la réalité ignore le vague qui caractérise la forme de certains objets spatiaux (zones d'inondation, lacs, peuplements forestiers, etc.). La qualité des données enregistrées est donc dégradée du fait de ce décalage entre la réalitée et sa description. Cette thèse s'attaque à ce problème en proposant une nouvelle approche pour représenter des objets spatiaux ayant des formes vagues et caractériser leurs relations topologiques. Le modèle proposé, appelé QMM model (acronyme de Qualitative Min-Max model), utilise les notions d'extensions minimale et maximale pour représenter la partie incertaine d'un objet. Un ensemble d'adverbes permet d'exprimer la forme vague d'un objet (ex : a region with a partially broad boundary), ainsi que l'incertitude des relations topologiques entre deux objets (ex : weakly Contains, fairly Contains, etc.). Cette approche est moins fine que d'autres approches concurrentes (modélisation par sous-ensembles flous ou modélisation probabiliste). Mais elle nécessite un processus d'acquisition complexe des données. De plus elle est relativement simple à mettre en oeuvre avec les systèmes existants de gestion de bases de données. Cette approche est ensuite utilisée pour contrôler la qualité des données dans les bases de données spatiales et les entrepôts de données spatiales en spécifiant les contraintes d'intégrité basé sur les concepts du modèle QMM. Une extension du langage de contraintes OCL (Object Constraint Language) a été étudiée pour spécifier des contraintes topologiques impliquant des objets ayant des formes vagues. Un logiciel existant (outil OCLtoSQL développé à l'Université de Dresden) a été étendu pour permettre la génération automatique du code SQL d'une contrainte lorsque la base de données est gérée par un système relationnel. Une expérimentation de cet outil a été réalisée avec une base de données utilisée pour la gestion des épandages agricoles. Pour cette application, l'approche et l'outil sont apparus très efficients. Cette thèse comprend aussi une étude de l'intégration de bases de données spatiales hétérogènes lorsque les objets sont représentés avec le modèle QMM. Des résultats nouveaux ont été produits et des exemples d'application ont été explicités