CONCEPTION ET DÉVELOPPEMENT D’UN SIG-3D
DANS UNE APPROCHE DE SERVICE WEB 3D :
Exemple d’une application en modélisation géologique
Présentation de Maîtrise
Par Etienne Desgagné
([email protected])
Sous la supervision de:
Jacynthe Pouliot, Ph.D.
Thierry Badard, Ph.D.
15 décembre, 2006
Plan de la présentation








Introduction
Problématique
Objectifs
Méthodologie
Caractéristiques fondamentales du SIG-3D
Conception du SIG-3D
Implémentation du prototype
Conclusion
Introduction
Mise en contexte
 La représentation en 2 dimensions du monde qui
nous entoure est très répandue.
 La réalité est pourtant 3D!
 Plusieurs domaines d’application requièrent une
gestion explicite de la 3e dimension pour la
représentation des entités géospatiales.
Introduction
Mise en contexte
 L’ISO et l’OGC ont commencé à réviser plusieurs de
leurs standards pour permettre une meilleure gestion
de la 3e dimension
– Schéma spatial ISO 19107 (GM_SOLID)
– Geographic Markup Language version 3
Problématique
 Les outils de modélisation 3D ont atteint un niveau de
maturité suffisant pour la création de modèle de
qualité mais sont encore limités au niveau de l’analyse
spatiale et du stockage des données par rapport aux
SIG.
 Les SIGs supportent les données spatiales à
coordonnées tridimensionnelles mais à géométries
surfaciques uniquement (pas de volumes).
 Il en va de même pour les SGBD spatiaux destinés
au stockage et à l’interrogation de données spatiales
 Les algorithmes de leurs opérateurs spatiaux ne
tiennent pas compte de la 3e dimension
Objectif principal
 Établir les concepts nécessaires à la conception et au
développement d’un SIG-3D appliqué au domaine de
la géologie.
Objectifs spécifiques
 Établir les caractéristiques fondamentales d’un SIG3D en tenant compte des contraintes spécifiques
reliées à la modélisation géologique.
 Évaluer les aptitudes et limites des technologies
actuelles à gérer la troisième dimension.
 Concevoir et modéliser un SIG-3D géologique.
 Prendre une approche standard et interopérable.
– en adoptant les standards ISO et OGC
 Développer un prototype implémentant ces concepts.
Méthodologie
 Évaluation d’opportunité:
– Réel besoin de gérer la 3e dimension dans les outils
géomatique
 Inventaire et analyse de l’existant:
– Évaluer les technologies actuelles et leur capacité à gérer la
3e dimension.
 Conception du système
 Réalisation :
– Prototype
 Test et validation du prototype
caractéristiques fondamentales du SIG-3D
 Un SIG-3D devrait entre autres offrir les fonctionnalités
couramment associées au SIG traditionnel.
– cartographie numérique (modélisation géométrique)
– gestion et stockage de données spatiales
– analyse de données spatiales
 Pour passer d’un SIG 2D à un SIG 3D, il ne suffit pas
d’ajouter une 3e dimension aux données spatiales.
 On doit s’appuyer sur des technologies, standards
et structures de données capables de gérer
explicitement les objets volumiques.
caractéristiques fondamentales du SIG-3D
 Au niveau de la modélisation 3D, les outils de type
CAD ont été jugés plus efficace pour la construction de
modèles adaptés à la géologie.
– Gestion explicite des objets volumiques
– Structure de données 3D (CSG, tétraèdres, voxels, …)
– Outils d’édition adaptés à la construction de modèles 3D
 Un CAD pourrait être utilisé comme une des
composantes de base pour la construction d’un
SIG-3D
caractéristiques fondamentales du SIG-3D
 Les systèmes de gestion de base de données (SGBD)
sont très populaire pour le stockage des données (ex:
Oracle, SQLServer, MySQL…)
 Ils sont connus pour offrir de nombreux avantages tels
que:
–
–
–
–
Meilleur accessibilité des données (accès multi-usagers)
Intégrité des données
Sécurité des données
Centralisation des données
 L’utilisation des SGBD est très répandue dans les
SIG-2D et ils ont prouvé leur efficacité.
caractéristiques fondamentales du SIG-3D
 Pour ce qui est de l’analyse spatiale, plusieurs
caractéristiques sont importantes pour notre système:
– opérateurs spatiaux basés sur une algorithmie 3D
– Standardisation des opérations spatiales
– Accès transparent aux mêmes opérateurs spatiaux pour
n’importe quel client
Conception du système
 Notre solution, concevoir et développer un SIG-3D :
– s’appuyant sur une architecture multi tiers (un client,
un serveur d’application et une base de données)
– qui exploite le concept de service Web
• interopérabilité entre divers systèmes (multiplateforme)
• utilisent des standards et protocoles ouverts
• Services web OGC (WMS, WFS, WTS)
Conception du système
 Au niveau des fonctionnalités du système, notre SIG-3D
devrait permettre :
– de connaître les jeux de données disponibles sur un serveur
(getCapabilities)
– d’importer des modèles stockés dans une base de données
(getFeature)
– d’exporter nos modèles dans la base de données
(transaction->Insert)
– d’effectuer de l’analyse spatiale 3D
Conception du système
CAD A
+ Plugin
CAD B
+ Plugin
Viewer
VRML/X3D
Protocole HTTP
Interface standard (WFS)
Serveur d’application
Schéma spatial
ISO 19107
Librairie
d’opérateurs
spatiaux 3D
Interface standard (Datastore)
Structure de
données 3D
Stockage
XML
Conception du système
 Des structures de données particulières sont nécessaires pour le
stockage des données puisque les SGBDs ne supportent pas les
géométries volumiques.
Datastores
Generic
SQL
id
1237
1248
geometry
minx
Geo
TEN
Oracle
Spatial
miny
<gml:Solid 64509
45674
Protocole standard
<gml:Solid 56743
45767
Stockage XML +
Données
descriptives
PostGIS
minz
maxx
maxy
maxz
-600
86768
556456
210
-600
45676
456654
121
GeoTEN
structure
(Lachance)
Implémentation du prototype
Choix des technologies
 Le prototype a été développé avec le langage Java à
cause de sa portabilité et de l’accessibilité à des
technologies connexes open source.
 Deegree est un “Framework” Java et open source qui
permet le développement d’application spatiale standard.
Il a été choisi pour:
– son implémentation du schéma spatial ISO 19107 (partielle)
– son implémentation du WFS
 Les modèles 3D sont stockés sous format GML
– Le populaire et rapide SGBD open source MySQL a été utilisé
Implémentation du prototype
Choix des technologies
 Gocad est un outil de modélisation 3D utilisé dans le
domaine géologique. Il permet entre autres de modéliser
des solides à l’aide de tétrahèdres.
 Apache Tomcat est un serveur d’application Java et
open source très populaire.
Implémentation du prototype
Opérateurs spatiaux
 Un premier opérateur spatial, le 3D bounding box
(bbox) est développé pour restreindre la sélection
d’objets dans un secteur 3D particulier d’un modèle.
 D’autres opérateurs spatiaux 3D seront ajoutés dans
le futur tels que : Equals, Disjoint, Touches, Within,
Overlaps, Crosses, Intersects, Contains, Beyond
 Ce sont ceux définis dans ISO 19107 !
Architecture du système
3D Web Geological Feature Server (WGFS)
Apache Tomcat
Client
Deegree
Gocad ©
Requête
http
JNI
Schéma
spatial
ISO 19107
JTS
Datastores
Données
• GML format
ParseurXML
WFS
Plugin
WFS
Generic
SQL
Oracle
Spatial
Jdbc
Stockage GML 3
+
Données SIGEOM
PostGIS
Librairie
d’opérateurs
spatiaux 3D
Comment cela fonctionne?
3D-WGFS
Client
Gocad ©
Plugin
WFS
Deegree
getCapabilities
Datastores
Modèles
disponibles
Oracle
Spatial
PostGIS
Generic
SQL
Comment cela fonctionne?
3D-WGFS
Client
Gocad ©
Plugin
WFS
Deegree
getCapabilities
Datastores
Modèles
disponibles
Oracle
Spatial
PostGIS
Generic
SQL
Comment cela fonctionne?
3D-WGFS
Client
Gocad ©
Plugin
WFS
Deegree
getCapabilities
Datastores
Modèles
disponibles
Oracle
Spatial
PostGIS
Generic
SQL
Comment cela fonctionne?
Ex : lithologie = ‘V3B’ ET stratigraphie = ‘[arch]3’
Comment cela fonctionne?
3D-WGFS
Client
Gocad ©
Plugin
WFS
Deegree
getFeatures
Données
(GML format)
Datastores
Oracle
Spatial
PostGIS
Generic
SQL
RequêteSQL
Données
SGBD
Stockage GML 3
+
SIGEOM data
Comment cela fonctionne?
3D-WGFS
Client
Gocad ©
Plugin
WFS
Deegree
getFeatures
Données
(format GML)
Datastores
Oracle
Spatial
PostGIS
Generic
SQL
requête SQL
Données
SGBD
Stockage GML 3
+
SIGEOM data
Comment cela fonctionne?
Server
Client
gOcad ©
Plugin
WFS
Deegree
WFS
transaction
Datastores
Oracle
Spatial
PostGIS
Generic
SQL
Requête SQL
(Insert, Update, Delete)
SGBD
GML 3 storage
+
SIGEOM data
Conclusion
Un petit rappel:
 Caractéristiques fondamentales d’un SIG-3D
 Aptitudes et limites des technologies actuelles à gérer
la 3e dimension (SIG, SGBD spatiaux, CAD,
Standards…)
 Conception et modélisation de notre SIG-3D
 Approche standard et interopérable
 Prototype
Conclusion
 Travaux futurs:
–
–
–
–
La librairie d’opérateurs spatiaux devra être complétée.
Meilleure performance lors du transfert de solides conséquents.
Besoin éventuel d’indexation spatiale 3D.
Lock des données dans les environnements multi-usagers.
 Nous pensons que les concepts présentés
aujourd’hui sont porteurs et représentent une voie de
recherche prometteuse!
Merci!
Descargar

Diapositive 1