Multidimensional modeling and analysis of large and complex watercourse data: an OLAP-based solution

International audienceThis paper presents the application of Data Warehouse (DW) and On-Line Analytical Processing (OLAP) technologies to the field of water quality assessment. The European Water Framework Directive (DCE, 2000) underlined the necessity of having operational tools to help in the interpretation of the complex and abundant information regarding running waters and their functioning. Several studies have exemplified the interest in DWs for integrating large volumes of data and in OLAP tools for data exploration and analysis. Based on free software tools, we propose an extensible relational OLAP system for the analysis of physicochemical and hydrobiological watercourse data. This system includes: (i) two data cubes; (ii) an Extract, Transform and Load (ETL) tool for data integration; and (iii) tools for OLAP exploration. Many examples of OLAP analysis (thematic, temporal, spatiotemporal, and multiscale) are provided. We have extended an existing framework with complex aggregate functions that are used to define complex analysis indicators. Additional analysis dimensions are also introduced to allow their calculation and also for purposes of rendering information. Finally, we propose two strategies to address the problem of summarizing heterogeneous measurement units by: (i) transforming source data at the ETL tier, and (ii) introducing an additional analysis dimension at the OLAP server tier

A lattice-based query system for assessing the quality of hydro-ecosystems

International audienceConcept lattices are useful tools for organising and querying data. In this paper we present an application of lattices for analysing and classifying stream sites described by physical, physico-chemical and biological parameters. Lattices are first used for building a hierarchy of site profiles which are annotated by hydro-ecologists. This hierarchy can then be queried to classify and assess new sites. The whole approach relies on an information system storing data about Alsatian stream sites and their parameters. A specific interface has been designed to manipulate the lattices and an incremental algorithm has been implemented to perform the query operations

Un système d'information pour le suivi et l'évaluation de la qualité des cours d'eau

National audienceLa directive cadre européenne sur l'eau (2000) impose la mise au point de nouveaux outils pour l'évaluation et le suivi de la qualité des masses d'eau. Dans ce but, nous avons réalisé depuis 2005 divers prélèvements sur un ensemble de stations (en rivières) de la plaine d'Alsace. Une base de données a été conçue pour organiser et partager les informations collectées : informations relatives aux espèces présentes dans les cours d'eau alsaciens et résultats des prélèvements (physiques, chimiques et biologiques) effectués sur les stations. Pour simplifier et enrichir l'analyse de ces informations nous avons développé un ensemble d'outils comprenant : l'interrogation de la base, la visualisation sur carte des stations respectant des critères donnés, un classifieur traitant les caractéristiques des stations. Notre objectif à terme est de constituer un système d'information utilisable à l'échelle du bassin Rhin-Meuse

Mining a database on Alsatian rivers

International audienceWe aim at comparing the answers of the bio-indication tools of the water bodies towards the various pressures which they undergo. Therefore we have designed of a database gathering the physical, physico-chemical, floristic (diatoms and macrophytes), and faunistic data (invertebrates, oligochaetes, fishes) of the rivers streams and water areas of the Alsace plain. Besides, we are implementing data mining methods to explore the database. These methods are used to find out regularities and similarities that can be interpreted by a domain expert. Indeed, we consider data mining as a part of a more general process that is knowledge discovery in databases. We give examples of such methods and the results that can be obtained

A quality-aware spatial data warehouse for querying hydroecological data

International audienceAddressing data quality issues in information systems remains a challenging task. Many approaches only tackle this issue at the extract, transform and load steps. Here we define a comprehensive method to gain greater insight into data quality characteristics within data warehouse. Our novel architecture was implemented for an hydroecological case study where massive French watercourse sampling data are collected. The method models and makes effective use of spatial, thematic and temporal accuracy, consistency and completeness for multidimensional data in order to offer analysts a âdata qualityâ oriented framework. The results obtained in experiments carried out on the Saône River dataset demonstrated the relevance of our approac

Un système décisionnel pour l’analyse de la qualité des eaux de rivières

National audienceThis article describes a decisional system developed to allow the analysis of data about hydro-ecosystem functioning; there are numerous and various data, from several sources. The implemented system includes an integrated database, a datawarehouse for exploring data dimensions, and data mining tools for answering hydroecologists’ questions.Cet article décrit un système décisionnel développé pour permettre l’analyse des données concernant le fonctionnement des hydro-écosystèmes ; ces données sont nombreuses, diverses et issues de sources variées. Le système mis en place comporte une base de données intégrée, un entrepôt permettant l’exploration des dimensions associées aux données, et des outils de fouille permettant de répondre aux questions des hydro-écologues

Fouille temporelle des indicateurs physico-chimiques et biologiques pour l'évaluation de l'état, des pressions et de la capacité de résilience des rivières

Data from the assessment of river are big data, with complex relationships. Unsupervised data mining methods can be applied on them and give relevant results for their management, if a close collaboration exists between hydroecologists and computer scientists. The extraction of partially ordered patterns from temporal sequences of physicochemical pressures preceding a biological state has been achieved. These temporal patterns allow to identify a part of the pressures involved or not in a degraded ecological status, to specify the importance of the sequences time-length before a biological assessment, to identify the characteristic pressure categories at a regional scale. To go further, we plan to extend these patterns to hydromorphological pressures.Les données issues de la surveillance des rivières sont volumineuses, avec des relations complexes. Des méthodes de fouille de données non supervisées peuvent s’y appliquer et donner des résultats pertinents pour leur gestion, sous réserve d’une collaboration étroite entre hydroécologues et informaticiens. L’extraction de motifs partiellement ordonnés à partir de séquences temporelles de pressions physico-chimiques précédant un état biologique a été réalisée. Ces motifs temporels permettent d’identifier une partie des pressions en cause dans un état écologique dégradé ou non, de préciser l’importance de la durée des séquences avant l’évaluation de l’état biologique, d’identifier les altérations caractéristiques à l’échelle d’une hydro-écorégion. A terme nous envisageons d’élargir ces motifs aux pressions hydromorphologiques

Temporal data mining of physicochemical and biological indicators to evaluate the state, the pressures and the resilience capacity of rivers

Les données issues de la surveillance des rivières sont volumineuses, avec des relations complexes. Des méthodes de fouille de données non supervisées peuvent s’y appliquer et donner des résultats pertinents pour leur gestion, sous réserve d’une collaboration étroite entre hydroécologues et informaticiens. L’extraction de motifs partiellement ordonnés à partir de séquences temporelles de pressions physico-chimiques précédant un état biologique a été réalisée. Ces motifs temporels permettent d’identifier une partie des pressions en cause dans un état écologique dégradé ou non, de préciser l’importance de la durée des séquences avant l’évaluation de l’état biologique, d’identifier les altérations caractéristiques à l’échelle d’une hydro-écorégion. A terme nous envisageons d’élargir ces motifs aux pressions hydromorphologiques.Data from the assessment of river are big data, with complex relationships. Unsupervised data mining methods can be applied on them and give relevant results for their management, if a close collaboration exists between hydroecologists and computer scientists. The extraction of partially ordered patterns from temporal sequences of physicochemical pressures preceding a biological state has been achieved. These temporal patterns allow to identify a part of the pressures involved or not in a degraded ecological status, to specify the importance of the sequences time-length before a biological assessment, to identify the characteristic pressure categories at a regional scale. To go further, we plan to extend these patterns to hydromorphological pressures

Un système d'information pour le suivi et l'évaluation de la qualité des cours d'eau

National audienceLa directive cadre européenne sur l'eau (2000) impose la mise au point de nouveaux outils pour l'évaluation et le suivi de la qualité des masses d'eau. Dans ce but, nous avons réalisé depuis 2005 divers prélèvements sur un ensemble de stations (en rivières) de la plaine d'Alsace. Une base de données a été conçue pour organiser et partager les informations collectées : informations relatives aux espèces présentes dans les cours d'eau alsaciens et résultats des prélèvements (physiques, chimiques et biologiques) effectués sur les stations. Pour simplifier et enrichir l'analyse de ces informations nous avons développé un ensemble d'outils comprenant : l'interrogation de la base, la visualisation sur carte des stations respectant des critères donnés, un classifieur traitant les caractéristiques des stations. Notre objectif à terme est de constituer un système d'information utilisable à l'échelle du bassin Rhin-Meuse