Formalisation et application du modèle

3.5.1 Le modèle conceptuel de données

L’étape de la création du modèle conceptuel de données* (MCD) est essentielle puisqu’elle permet de faire le lien entre la problématique de l’étude et la construction du SIG, en formalisant l’ensemble des choix retenus dans la modélisation. La construction du MCD permet ainsi de schématiser le fonctionnement d’un phénomène particulier. La Figure 37 représente, selon le formalisme HBDS, le système de modélisation défini pour analyser l’étude des dynamiques du tissu urbain implanté sur l’amphithéâtre antique de Tours. On reconnaît plusieurs niveaux qui forment quatre hyperclasses :

- celui de la modélisation du niveau géométrique ; - celui de la modélisation du niveau chronométrique ;

- celui du niveau des données historiques, composé des objets simples (ES et ET) et des objets complexes (tissu urbain et topographie) ;

- celui de la documentation.

Au sein d’une hyperclasse, les effets d’emboîtement permettent de signifier les liens entretenus entre les classes ; les relations entre les hyperclasses sont représentées par des traits. Le schéma montre aussi que les valuations sont portées directement sur les relations qu’entretiennent les classes d’objets entre elles. Ainsi, c’est l’association d’un ou plusieurs objets simples de la classe ES qui permet de rendre compte de la géométrie d’un objet complexe de la classe EC ; c’est l’association d’un ou plusieurs objets simples de la classe ET qui permet de rendre compte de sa temporalité. Seules ces associations permettent de donner un sens historique aux ES qui autrement ne correspondent qu’à une partie de l’espace (plan ou volume) dépourvue de toute notion de temps ou de fonction (cf. Partie 1, § 3.3.4, p. 147). De la même manière, alors qu’une seule ET n’a pas de sens historique, c’est associées qu’elles permettent de reconstruire la durée de vie des objets historiques et de les inscrire dans le temps (cf. Partie 1, § 3.4.2, p. 157).

L’ensemble des analyses thématiques (selon les trois entrées possibles, à savoir fonction, espace et temps) repose sur les liens. Ce sont en effet les relations entre les classes d’objets qui représentent, dimension par dimension, des transformations des éléments constitutifs du système. C’est, à terme, ce qui permet d’appréhender les dynamiques de chaque dimension, finalement celle de l’ensemble du système.

3.5.2 L’implémentation logicielle

L’implémentation de ce modèle a été réalisée dans le logiciel ArcGis9.1, une gamme de produit ESRI. Ce logiciel de SIG fonctionne selon la méthode « orientée objet » et permet dans sa version ArcEditor/ArcInfo d’implémenter un modèle conceptuel de données (MCD). Le terme ESRI alors utilisé est celui de « géodatabase ». Celle-ci représente alors l’image physique de la traduction rigoureuse du modèle conceptuel de données, rédigé selon la méthode hypergraphique HBDS (PIROT, SAINT-GÉRAND 2004). On retrouve alors une assez fidèle correspondance des termes :

Terminologie ArcGis (ESRI) Terminologie HBDS (F. Bouillé) Geodatabase (anglais, français) Hypergraphe, forêt

Feature Dataset (anglais)

Jeu de classe d’entités (français) ^{Hyperclasse (objet complexe)} Subtype (anglais)

Sous-type (français) ^Hyperclasse Feature Class (anglais)

Classe d’entités (français) ^Classe Relationship Class (anglais)

Classe de relation (français) ^Lien

Objet Objet HBDS (objet simple)

Topology Topologie Domain Domaine

Field (anglais)

Champ (français) ^Valuation

Figure 38 : Tableau de correspondance entre les termes ESRI d’ArcGis et la terminologie HBDS.

S’il a fallu 25 ans avant qu’une application commerciale soit conçue selon la méthode HBDS (PIROT, SAINT-GÉRAND 2004), sur plusieurs aspects celle-ci permet d’envisager une modélisation dont la traduction logicielle n’existe pas encore de manière tout à fait opérationnelle. En effet, lorsqu’on cherche à modéliser des objets 3D, sous différents aspects, l’application du modèle sous SIG ne peut pas correspondre rigoureusement au modèle conceptuel. Ces écarts sont inhérents à la conception du logiciel ArcGis lui-même.

D’abord, ils concernent la modélisation des EF 3D et s’explique par la modernité de ce type d’approche. En effet, l’essor des SIG étant assez récent, les développements se sont jusqu’à présent essentiellement penchés sur l’analyse spatiale en plan (2D ou 2,5D) comme le soulignent Suzie Larrivée, Yann Bédard et Jacynthe Pouliot : « les applications actuelles du SIG 3D étant très rudimentaires, il n’existe pas à notre connaissance d’extension spatiale 3D pour les formalismes de modélisations de base de données puisque l’expression des besoins en ce sens est vraiment récente » (LARRIVÉE, BÉDARD, POULIOT 2006 : 10). Ainsi, le logiciel ESRI ArcEditor/ArcInfo 9.1 est limité dans la gestion des objets 3D. En effet, même s’il est possible de créer des volumes sous le module ESRI ArcScene, leur construction n’est possible qu’à partir d’objets géométriques 2,5D (points, lignes, surfaces) extrudés. Différentes formes ne sont alors pas réalisables (sphères, cônes, objets aux faces irrégulières…) et les résultats obtenus sont sommaires : les voûtes, les arcs n’étant par exemple pas modélisables.

Ensuite, et le problème est lié, le véritable écueil vient du fait que le logiciel ne considère pas les ES 3D comme de véritables solides. En effet, la valeur d’extrusion est un attribut de l’objet et non une propriété : le volume n’est donc pas pris en compte, seule la base de l’ES 3D est gérée de manière topologique (c'est-à-dire un objet 2,5D). Ainsi la notion de solide topologique (cf. supra) n’existe pas dans le logiciel et il n’est pas possible de construire des règles de topologie 3D. Ici, il ne s’agit que d’une forme de visualisation. Contrairement aux règles de topologie 2D, la topologie 3D n’a donc pas été gérée de manière semi-automatique, mais manuellement.

3.5.3 La création des données et l’analyse

La modélisation, c’est entendu, reste une affaire de modèles : les paragraphes précédents forment le cadre de l’analyse des dynamiques du tissu urbain. En se fondant sur le niveau de la documentation (les sources), l’étape suivante consiste à collecter ou créer les données puis à les formaliser afin de pouvoir les intégrer au système d’information tel qu’il vient d’être défini (Figure 37). Cette étape supplémentaire permet ensuite de procéder à l’analyse qui, à terme, aboutit à l’interprétation historique. Les données mobilisées sont présentées dans le paragraphe 4 de la seconde partie (cf. p. 168-215) ; la mise en œuvre du modèle, c'est-à-dire l’intégration des données au modèle, puis l’analyse des dynamiques spatiales, est proposée dans le chapitre 7 de la troisième partie (cf. p. 300-346).