CENTRE
REG
IONAL
RHÔNE
-ALPES
CENTRE
D
’ENSE
IGNEMENT
DE
GRENOBLE
MÉMOIRE
présenfté par Mfichaëfl Tranchanft en vue d’obftenfir
LE DIPLÔME D’INGENIEUR C.N.A.M. enINFORMATIQUE
Coup
flage
d
’un
HyperCube
SOLAP
eft
d
’un
oufi
fl
de
v
fisua
fl
fisafion
Souftenufle 22tfévrfier 2013JURY
Présfidenft: M. Erfic Gressfier-Soudan Membres: M. Cflaude Genfier
M.Jean-PfierreGfiraudfin M.Jérôme Gensefl M. Thfierry Humberft
CENTRE
REG
IONAL
RHÔNE
-ALPES
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’ENSE
IGNEMENT
DE
GRENOBLE
MÉMOIRE
présenfté par Mfichaëfl Tranchanft en vue d’obftenfir
LE DIPLÔME D’INGENIEUR C.N.A.M. enINFORMATIQUE
Coup
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HyperCube
SOLAP
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Souftenufle 22tfévrfier 2013Les ftravaux reflafitfs à ce mémofire onft éfté etfecftués dansfl’équfipe STEAMER du LIG(Laboraftofire d’Intformafique de Grenobfle) sousfla dfirecfion de M.Jérôme GENSEL.
Remerc
fiemenfts
Je fiens à adresserfles premfiers remercfiemenfts aux personnes qufi me tfonftfl’honneur de parficfiper aujury dece mémofire: Monsfieur Erfic Gressfier-Soudan, protfesseur au CNAM Parfis eft présfidenft de cejury, Monsfieur Cflaude Genfier, responsabfle régfionafl EICNAM, Monsfieur Jean-Pfierre Gfiraudfin, protfesseur àfl'unfiversfifté de Grenobfle, MonsfieurJérôme Gensefl, protfesseur àfl’unfiversfifté Pfierre Mendès France de Grenobfle, Monsfieur Thfierry Humberft,responsabfle du pôfle ESIA deflasocfiéfté EdfifiXfio.
Je fiensftouft parficuflfièremenft àremercfier monftufteur, MonsfieurJérôme Gensefl, protfesseur à fl’unfiversfifté Pfierre Mendès France de Grenobfle, pour m’avofir proposé deftravafiflfler dansfles domafines defl’fintformafique décfisfionneflfle eft defla géomafique afinsfi que pour m’avofir accuefiflflfi ausefin de fl’équfipe STEAMER donftfifl afla dfirecfion.
Jeremercfie égaflemenftfles membres decefte équfipe pourfleur accuefifl eftfleur dfisponfibfiflfifté.Je remercfie parficuflfièremenft Benofift Le Rubrus, pour ses consefifls, son soufien eft sesreflecftures; Laurenft Pouflenard, Anfton Teflechev, Anfthony Hombfiaft eft Phfiflfippe Genoud pour nos échanges dansfle cadre du projeft ESPON 2013 Daftabase; Mesdames Paufle-Annfick Davofine eft Cécfifle Safinft-Mars pourfleurs recommandafions en sémfioflogfie.
Mercfi aussfi à Monsfieur Thfierry Humberft, defla socfiéfté EdfifiXfio, pour s’êftre monftré compréhensfitf eft m’avofir encouragéftouft auflong de matformafion CNAM; àfl’équfipe COPAIN defl’IRSTEA de Cflermonft -Ferrand eft pflus parficuflfièremenft à Sandro Bfimonfte pour nos dfiscussfions auftour de SOLAP; àfla socfiéftéInfteflflfi3, eft en parficuflfier à Marfin Nadeau, pourfleur dfisponfibfiflfifté eftfleur amabfiflfifté; à Aflban
Chazoft, defl’équfipe PfimLIG, pour ses connafissances en sysftème.
Un grand mercfi àfl’assocfiafion desfingénfieurs du CNAM(AI-CNAM) pourfleurs servfices de reflecftures eft de souftenances àfl’orafl, eft pflus parficuflfièremenft à Domfinfique Fournfier.
Enfin,je fiens à remercfier mon amfie eft mon fifls pour m’avofir enftouré defleur atfecfion eft accordé fleur soufienfindétfecfibfle au cours de ma tformafion CNAM eft encore pflus pendanftfla réaflfisafion de ce mémofire.
Somma
fire
Inftroducftfion ...1
Parftfie I - Présenftaftfion ...3
A. Conftexfte ...3
1. Groupe de recherche HyperCarfte ...3
2. Programme ESPON 2013 ...5
3. DfirecftfiveINSPIRE ...6
4.Intformaftfique décfisfionneflfle ...7
5. Vfisuaflfisaftfion des données ...8
B. Enjeux eft objecftfitfs du projeft ...8
C. Pflan du mémofire ...9
Parftfie II - Eftaft defl’arft ...11
A.Intformaftfique géodécfisfionneflfle ...11
1. Prfincfipes defl’fintformaftfique décfisfionneflfle ...11
2. Modéflfisaftfion muflftfidfimensfionneflfle ...12
3. Archfiftecfture defl’fintformaftfique géodécfisfionneflfle ...15
a. Sources de données ...16
b. Oufifls d’exftracfion, ftranstformafion eft chargemenft ...16
c. Enftrepôft de données ...17
d. Trafiftemenft anaflyfique enflfigne OLAP ...24
fi. Opérafteurs OLAP...25
fifi. SOLAP:fl’OLAP appflfiqué aux données spafiafles...27
fififi. XMLtfor Anaflysfis, une méfthode d’accès...28
fiv. MuflfiDfimensfionafl eXpressfions...29
e. Oufifls de vfisuaflfisafion...33
1. Vfisuaflfisaftfion de données provenanft de sysftèmes décfisfionnefls...34
a. Moyens ...34
b. Oufifls ...36
2. Parftficuflarfiftés defl’fintformaftfion géographfique ...41
a. Définfifion eft rappefls ...41
b. Carfte ...42
c. Oufifls...45
d. Concflusfion ...49
C. Synfthèse ...50
Parftfie III. Démarche eft proposfiftfion ...51
A. Besofins ...51
B. Proposfiftfion ...52
1. Vue gflobafle ...52
2. Archfiftecfture ...52
a. Archfiftecfture méfier ...52
b. Archfiftecftureflogficfieflfle ...53
3. Démarche ...54
a. Découpage en ftâches ...54
b. Méfthodoflogfie ...56
c. Maqueftes eft proftoftypes ...58
C. Décfisfions préaflabfles ...59
1. Gesftfion des données ...59
a. Sftockage des données spafiafles ...59
b. Sftockage des données du cube ...61
c. Accès aux données ...61
2. Serveur SOLAP ...62
3.Java eft serveur d’appflficaftfion ...63
4. Foncftfionnemenft gflobafl ...64
A. Ouftfifls eft méfthodes de dévefloppemenft ...67
1. Gesftfion de projefts Maven...67
2. Tesfts unfiftafiresJUnfift ...69
3.Inftégraftfion conftfinueJenkfins ...70
B. Chaîne géodécfisfionneflfle ...71
1. Modéflfisaftfion du cube ...71
a. Expérfimenftafion ...71
b. Travaux defl’UAB ...71
c. Noftre hypercube ...76
2. Spaftfiafl OLAP ...77
C. Serveur HyperAftflas3..............................................................................................................................79
1. Vue d’ensembfle ...79
2. Modufles ...80
a. Servfice ...80
fi. Archfiftecfture...81
fifi. Technoflogfies...82
fififi. Génfieflogficfiefl...83
b. XmflaCflfienft ...84
c. Busfiness unfift ...86
fi. Sources muflfipfles...86
fifi. Décfisfion de spafiaflfisafion des requêftes...87
fififi. Cache...88
d. MDXBufiflder ...88
fi. Archfiftecfture...88
fifi. Consftrucfion auftomafique des requêftes...90
fififi. Spafiaflfisafion...94
e. MapBufiflder ...96
fi.Infterpréftafion des données...96
fifi. Remanfiemenft d’HyperAftflas...97
fififi. Générafion de carfte...97
fiv. Représenftafion des données...98
tf. Commons...102
1. Technoflogfie ...105
a. Connexfion aux servfices ...105
b. Génfieflogficfiefl ...106
2.Inftertface ...108
a. Séflecfion des nfiveaux eft paraméftrage des axes ...110
b. Tabfleau crofisé muflfidfimensfionnefl ...112
c. Représenftafion par dfiagrammes ...114
d. Rendu carftographfique ...114
3. Gufide uftfiflfisafteur ...116
Parftfie V - Concflusfion ...117
A. Rappefl des objecftfitfs ...117
B. Synfthèse des réaflfisaftfions ...117
C. Synfthèse gflobafle...119
D. Perspecftfives ...120
E. Bfiflan personnefl ...121
Annexes ...123
Gflossafire ...137
L
fisfte
des
tf
figures
FfigureI-1: Découpage hfiérarchfique des données...5
FfigureII-1: Dfimensfions eftfleur hfiérarchfie respecfive...13
FfigureII-2: Nfiveaux eft membres defla dfimensfion ftemporeflfle...13
FfigureII-3: Représenftafion muflfidfimensfionneflfle...14
FfigureII-4: Représenftafion en sysftème de coordonnées d’un cube conftenanftfles données agrégées ...15
FfigureII-5: Ensembfle des brfiques composanft un sysftème décfisfionnefl...16
FfigureII-6: Archfiftecfture defl’approche ROLAP...18
FfigureII-7: Archfiftecfture defl’approche MOLAP...19
FfigureII-8: Archfiftecfture defl’approche HOLAP...20
FfigureII-9: Sftrucfture en éftofifle...21
FfigureII-10: Modèfle physfique de données d’une dfimensfion « Vendeur » en schéma Eftofifle...22
FfigureII-11: Sftrucfture en flocon...22
FfigureII-12: Représenftafion physfique d’une dfimensfion « Vendeur » en schéma Fflocon...23
FfigureII-13: Sftrucfture mfixfte ...23
FfigureII-14: Sftrucfture en consfteflflafion...23
FfigureII-15: Opérafteurs detforage eft deremonftée ...25
FfigureII-16: Opérafteur detforageflaftérafl...26
FfigureII-17: Opérafteur pfivoft ...26
FfigureII-18: Opérafteur deperçage ...26
FfigureII-19: Opérafteurs de ftafiflflage...27
FfigureII-20: Représenftafion des données spafiafles, de gauche à drofifte, respecfivemenft descrfipfive, géoméftrfique eft mfixfte ...27
FfigureII-21: Exempfle de n-upfleft à ftrofis dfimensfions...30
FfigureII-24: Exempfle, sous Mficrosoft Excefl, de ftabfleau crofisé à ftrofis dfimensfions: NUTS eft Bassfins
versanfts enflfignes, mesures en coflonnes ...35
FfigureII-25: Inftertface deJPfivoft...37
FfigureII-26: Inftertface de Safiku, vue ftabuflafire...38
FfigureII-27: Inftertface de Safiku, vue graphfique...38
FfigureII-28: Inftertface deJRubfik...39
FfigureII-29: Inftertface d’ficCube...40
FfigureII-30: Représenftafion UML des données géographfiques en mode vecfteur seflon fl’ISO19107...42
FfigureII-31: Carftes à symbofles: cercfles, pficftogrammes, dfiagrammes cfircuflafires eft àbarres verficafles ...43
FfigureII-32: Carftes choropflèfthes: pflage sfimpfle ftefinfte eft pflage bfipoflafirefinversée...44
FfigureII-33: Carftes à symbofles de ftafiflfles proporfionnefls eft choropflèfthe à pflage sfimpfle ftefinfte dans HyperAftflas ...46
FfigureII-34: Carftes de synfthèses des ftrofis écarfts, deux à deux.Ifl s’agfift de carftes choropflèfthes à pflusfieurs ftefinftes dans HyperAftflas. ...46
FfigureII-35: Carfte choropflèfthe dans Map4Decfisfion...47
FfigureII-36: Représenftafion de poflfluanfts par dfiagrammes cfircuflafires eft par muflficarftes dans Map4Decfisfion ...48
FfigureIII-1: Vue méfier defl’appflficafion...53
FfigureIII-2: Deux archfiftecfturesflogficfieflfles possfibfles: « cflfienft serveur » eft « n fiers »...53
FfigureIII-3: Vueflogficfieflfle aprèsfles premfièresfiftérafions...57
FfigureIII-4: Vueflogficfieflfle: modufles enrfichfis...57
FfigureIII-5: Vueflogficfieflfle: modufles spécfiaflfisés...57
FfigureIII-6: Premfière maquefte defl’finftertface manfipuflabfle parfle cflfienft...58
FfigureIII-7: Accès aux données spafiafles « àfla voflée »...61
FfigureIII-8: Accès aux données spafiafles par une connexfion annexe...62
FfigureIII-9: Proposfifion detfoncfionnemenft des brfiquesflogficfieflfles ...64
FfigureIV-1: Archfiftecfture ftype d’un projeft généré par Maven, depufisfl’IDE Ecflfipse. ...68
FfigureIV-2: Transtferft des données socfio-économfiques eft envfironnemenftafles aux supporfts géographfiques ...72
FfigureIV-4: Zone maxfimum...74
FfigureIV-5: Iflflusftrafion du caflcufl proporfionnefl...74
FfigureIV-6: Caflcufl proporfionnefl...74
FfigureIV-7: Caflcufl proporfionnefl eft pondéré...75
FfigureIV-8: Sftrucfture mfixfte mfise en pflace pour noftre enftrepôft...76
FfigureIV-9: Posfifionnemenft du serveur HyperAftflas3 vfis-à-vfis des auftres éflémenfts......................79
FfigureIV-10 : Schémafisafion des modufles d’HyperAftflas3..............................................................80
FfigureIV-11: Dfiagramme de cflasses sfimpflfifié rétférençanftfles annoftafions desfinftertfaces eft cflasses fimpflfiquées dansfles servfices Web...82
FfigureIV-12: Dfiagramme de séquence sfimpflfifié du servfice geftSchemaIntfo...84
FfigureIV-13: Dfiagramme de cflasse parfiefl du modufle XmflaCflfienftfiflflusftranftfle paftron de concepfion «tfabrfique » ...85
FfigureIV-14: Gesfion d’une requêfte parfle servfice execufteRequesft ...87
FfigureIV-15: Dfiagramme de cflasses du modufle « MDXBufiflder »...89
FfigureIV-16: Dfiagramme de flux sfimpflfifié pourfla consftrucfion d’un axe...93
FfigureIV-17: Exftracfion des géoméftrfies des pays(enflfignes) surfla dernfière coflonne(Geom)...94
FfigureIV-18: Empflacemenfts desfintformafions de géoméftrfies...96
FfigureIV-19: Eftapes de générafion d’une carfte. D’abord,tfond de carfte; pufis apflaft des carftes choropflèfthes, symbofles de ftafiflfles proporfionneflfles; enfinflégende ...98
FfigureIV-20: Recaflcufl defla surtface occupée parflesfindficafteursflors d’un grossfissemenft...98
FfigureIV-21: Carfte à dfisques de ftafiflfle proporfionneflfle...99
FfigureIV-22: Représenftafion par dfiagrammes cfircuflafires des données defla France eft defla Beflgfique à des fins de comparafisons ...100
FfigureIV-23: Carfte à dfiagrammes en crêfte de coq...101
FfigureIV-24: Hfiérarchfie des cflasses consfiftuanftfla méfta-sftrucfture...102
FfigureIV-25: Dfiagramme de séquence sfimpflfifié des servfices exposés par HyperAftflas3 eft des objefts échangés ...103
FfigureIV-26: Configurafions possfibfles pourfl’finfterconnexfion du cflfienft eft du serveur...105
FfigureIV-27: Dfiagramme de séquence du paftron MVC...108
FfigureIV-30: Menu conftexftuefl d’un nfiveau assfigné àfl’axe «flfigne »...110
FfigureIV-31: Menu conftexftuefl d’un nfiveau non assfigné...110
FfigureIV-32: Conftrafinfte surfle dépflacemenft de nfiveaux...111
FfigureIV-33: Méftadonnées du nfiveau NUTS 0...111
FfigureIV-34: Prfincfipafles opfions du cflfienft HyperAftflas3...............................................................111
FfigureIV-35: Hfiérarchfisafion des nfiveaux dansfles axes...113
FfigureIV-36: Séflecfion eft cflassemenft des membres d’un nfiveau...113
FfigureIV-37: Impacft des nfiveaux en coflonne eft enflfigne surfl’abscfisse eftfl’ordonnée du dfiagramme ...114
FfigureIV-38: Oufifls généraux du bfloc carfte...115
FfigureIV-39: Oufifls dédfiés àfla générafion de carftes à symbofles à ftafiflfle proporfionneflfle...115
FfigureIV-40: Oufifls dédfiés àfla générafion de carftes choropflèfthes...115
FfigureIV-41: Afichage du gufide ufiflfisafteur dans un navfigafteur...116
Ffigure V-1: Réparfifion des ftesfts par modufles...118
Ffigure A-C-1: Page d’accuefifl du sfifte...129
Ffigure A-C-2: Page décrfivanftfles dépendances enftrefles modufles...129
Ffigure A-C-3: JavaDoc eft dfiagramme de cflassefinfteracfitf defla cflasse MdxCondfifion...130
Ffigure A-C-4: Synfthèse defla couverfture de code parfles ftesfts...130
L
fisfte
des
ftab
fleaux
TabfleauII-1 : Exftracfion d’une ftabfle de dfimensfion «Vendeur »,flfimfiftée à cfinq enftrées. ...22
TabfleauII-2: Exftracfions des ftabflestfacfices de dfimensfion dansfle cas d’un schéma Fflocon...23
TabfleauII-3: Lfisfte des messages «dfiscover »fles pflus renconftrés ...29
TabfleauII-4: Exempfle de résuflftaft àfla requêfte defla figureII-23...32
TabfleauIII-1: Lfisfte des ftâches déftermfinées pour mener à bfienfle projeft...56
TabfleauIV-1: Donnéesfinftégrées àfl’enftrepôft...75
TabfleauIV-2 : Ffichfier XML sfimpflfifié de descrfipfion du conftenu defl’enftrepôft...78
TabfleauIV-3 : Caflcufls etfecftués pourfla générafion du dfiagramme cfircuflafire...100
TabfleauIV-4 : Descrfipfion des prfincfipafles opfions d’HyperAftflas3.................................................112
AEE Agence Européenne pourfl’Envfironnemenft; ANSI Amerfican Nafionafl SftandardsInsfiftufte ;
ANT Anofther Neaft Toofl;
API Appflficafion ProgrammfingInftertface ; APT Aflmosft Pflafin Texft ;
ASCII Amerfican Sftandard CodetforIntformafionInfterchange ; ATM Anaflyse Terrfiftorfiafle Muflfiscaflafire ;
BI BusfinessInfteflflfigence ;
CCR Cenftre Commun de Recherche; CI ConfinousInftegrafion ;
CLC Corfine Land Cover ;
CNAM Conservaftofire Nafionafl des Arfts eft Méfiers; CNRS Cenftre Nafionafl defla Recherche Scfienfifique;
CSS Cascadfing Sftyfle Sheeft ;
DOLAP Deskftop On-Lfine Anaflyficafl Processfing ; EAR Enfterprfise Archfive ;
EJB EnfterprfiseJavaBean ;
ESPON European Observafion Neftworktfor Terrfiftorfiafl Deveflopmenft and Cohesfion ; ETL Exftracft Transtform Load ;
GML Geography Markup Language ; GPS Gflobafl Posfifionfing Sysftem ;
Convenft
fions
d
’écr
fifture
,
s
fig
fles
eft
acronymes
Les expressfions enflangues éftrangères sonftfindfiquées enfiftaflfique.
Afin de permeftre une compréhensfion pflus afisée, cerftafins ftermes couranfts dujargonfintformafique sonft ufiflfisés sans ftraducfiontfrançafise, c’esftfle cas, par exempfle, du moft « Web ».
Les ftermes sufivfis d’une éftofifle(exempfle: géomafique*) sonft définfis dansfle gflossafire.
Tousfles sfiftesInfterneft cfiftés dansfles noftes de bas de pages onft éfté consuflftés enftre ocftobre 2011 eft jufiflfleft 2012.
Cerftafins néoflogfismes pourronft êftre ufiflfisés car tfafisanft parfie duflangage quofidfien duflaboraftofire, comme par exempfle,fle moft « géodécfisfionnefl » sfignfifianftfle décfisfionnefl appflfiqué àfla géographfie. Cfi-dessous, vous ftrouverez une flfisfte aflphabéfique des sfigfles eft acronymes ufiflfisés dans ce documenft:
HOLAP Hybrfid On-Lfine Anaflyficafl Processfing ; HTML HyperTexft Markup Language ;
HTTP HyperTexft Transtfer Proftocofl ; IAInfteflflfigence Arfificfieflfle;
IGNInsfiftuft Géographfique Nafionafl; IHMInftertface Homme-Machfine;
INPInsfiftuft Nafionafl Poflyftechnfique;
INRIAInsfiftuft Nafionafl defla Recherche enIntformafique eft Auftomafisme; INSPIREIntfrasftrucfturetfor SpafiaflIntformafionfin fthe European Communfifty;
ISOInfternafionafl Organfizafiontfor Sftandardfizafion; JARJava Archfive;
JDBCJava DaftaBase Connecfivfifty; JEEJava Enfterprfise Edfifion; JMSJava Message Servfice;
JNDIJava Namfing and DfirecftoryInftertface; JSFJava Server Faces;
JSPJava Server Page;
JSRJava Specfificafion Requesft;
LIG Laboraftofire d’Intformafique de Grenobfle; LUZ Large Urban Zones ;
M2M Machfine fto Machfine ;
M4D Muflfi Dfimensfionafl Daftabase Desfign and Deveflopmenft ; MBA Masfter otf Busfiness Admfinfisftrafion ;
MDX MuflfiDfimensfionafl eXpressfion ; MESCAL Mfiddfleware Eficfiency Scaflabfle ;
MIME MuflfipurposeInfterneft Mafifl Exftensfions ;
MOLAP Muflfidfimensfionafl On-Lfine Anaflyficafl Processfing ; MTOM Message Transmfissfion Opfimfizafion Mechnfism ;
MVC Modèfle Vue Conftrôfleur;
NUTS Nomencflafture d’Unfiftés Terrfiftorfiafles Sftafisfiques; OGC Open Geospafiafl Consorfium ;
OLAP On-Lfine Anaflyficafl Processfing ; OLTP On-Lfine Transacfion Processfing ;
PARIS Pourfl’Avancemenft des Recherches enInfteracfion Spafiafle; PIB ProdufiftInftérfieur Bruft;
POM Projecft Objecft Modefl ;
RAD Rapfid Appflficafion Deveflopmenft ; REST Represenftafionafl Sftafte Transtfer ;
RIA RfichInfterneft Appflficafion ;
RIATE RéseauInfterdfiscfipflfinafire pourfl’Aménagemenft du Terrfiftofire; RMI Remofte MefthodInvocafion ;
ROLAP Reflafionafl On-Lfine Anaflyficafl Processfing ; SDI Spafiafl DaftaIntfrasftrucfture ;
SFS Sfimpfle Feaftures Specfificafions ;
SGBD Sysftème de Gesfion de Bases de Données;
SGBDR Sysftème de Gesfion de Bases de Données Reflafionefl; SI Sysftème d’Intformafion;
SIG Sysftème d’Intformafion Géographfique; SLR Spafiafl Levefl Retference ;
SOA Servfice Orfienfted Servfice ; SOAP Sfimpfle Objecft Access Proftocofl ; SOLAP Spafiafl On-Lfine Anaflyficafl Processfing ;
SQL Sftrucftured Query Language ; SRS Spafiafl Retference Sysftem ;
STEAMER Spafio-TEmporaflfintformafion, Adapftabfiflfifty, Muflfimedfia and KnowflEdge Represenftafion ; SVN SubVersfion ;
TDD Tesft Drfiven Deveflopmenft ;
TEST Travafifl d’Éftude eft de Synfthèse Technfique(UE CNAM ENG111); UAB Unfiversfiftaft Auftònoma de Barceflona ;
UML Unfified Modeflfing Language ; UMR Unfifté Mfixfte de Recherche;
UMS Unfifté Mfixfte de Servfice; URL Unfitform Resource Locaftor ; WAR Web Archfive ;
WKT Weflfl-Known Texft ; WMS Web Map Servfice ;
WS Web Servfice ;
WS-I Web ServficeInfteroperabfiflfifty ; WSDL Web Servfices Descrfipfion Language ;
XML eXftended Markup Language ; XMLA XMLtfor Anaflysfis ;
XOLAP XML On-Lfine Anaflyficafl Processfing ; XP eXftreme Programmfing.
Inftroducft
fion
Àfla sufifte defl’avènemenft defl’Infterneft eft des réseaux en générafl,fles échanges d’fintformafions se sonft démocrafisés. La conséquence en a éfté un accrofissemenft sfignfificafitf du voflume des données accessfibfles, coroflflafire ftoujours d’acftuaflfifté de nosjours. Nos socfiéftés eft organfismes pubflfics crouflenft sousfl’fintformafion eft,tfaufte de pouvofirflaftrafifter eficacemenft, passenft à côfté d’opporftunfiftés ou pfire, prennenft de mauvafises décfisfions, ce qufi peuft avofir unfimpacftfimporftanft surfleurs pertformances. Depufisfle mfiflfieu des années 90,fl’fintformafique décfisfionneflfle otfre dessoflufions pourfla mfise en vafleur de ces données, dans fle buft de fles ftranstformer en une mfine d’fintformafions. Maflgré ftouft, fla dfimensfionspafiafle esftresftéeftrèsflongftempssous-expflofiftée,tfaufte de moyens pourflaftrafifter. Pour en profifter,fl’fintformafique décfisfionneflfle s’esft adapftée eft otfre désormafis un oufifl sur mesure, fleftrafiftemenftspafiafl eft anaflyfique enflfigne, pflusflargemenftconnusousflesfigfle SOLAP ou Spafiafl OLAP. Cefte ftechnoflogfie assez récenfte se posfifionne àfl’finftersecfion des sysftèmes d’fintformafions géographfiques eft des soflufions d’afide àfla décfisfion. Le marfiage de ces deux mondes, ajoufté auxcapacfiftés defla géomafique*, dfiscfipflfinesesfiftuanft aucrofisemenft defl’fintformafique eft defla géographfie, permeftrafift unereprésenftafioncarftographfique derésuflftaftsfissus defl’hypercube. De confidenfiefl,fle sujeft esft aflors devenu hauftemenft sftraftégfique.Ifl apporfte un avanftage concurrenfiefl finconftesftabfle aux enftreprfisesfle meftanft à profift, s’otfranft, par exempfle, un oufifl d’éftude de fleur zone de chaflandfise.Ifl afide aussfifles organfismes d’éftafts :fles servfices de vefiflfle sanfiftafire dansfle sufivfi de progressfion de mafladfies ou ceuxresponsabfles des vofies deftransporft parfl’éftude desflocaflfisafions des popuflafions. Touft cecfi esft rendu possfibfle parfle crofisemenft de nombreuses données, provenanft de sysftèmes héftérogènes, possédanft une perspecfive spafiafle.
Ce mémofire a pour objecfitffla mfise en pflace d’une parfie defl’fintfrasftrucfture de BusfinessInfteflflfigence capabfle d’accuefiflflfir au mofins une dfimensfion spafiafle. Un oufifl de vfisuaflfisafion dofift êftre pensé pufis dévefloppé pour êftre à même de manfipufler eft de représenfterfles donnéesfissues de ce sysftème.
Parft
fie
I
- Présenftaft
fion
Cefte premfière parfiefinftrodufiftfle cadre de noftre sftage d’fingénfieur en présenftanft d’abord fle conftexfte dansflequeflfifl esft etfecftué,fles conftrafinftes auxqueflflesfifl esft soumfis eftfles domafines dans flesqueflsfifl s’finscrfift.
A
.
Conftexfte
Noftre projeft, etfecftué auflaboraftofire d’fintformafique de Grenobfle(LIG), au sefin defl’équfipe STEAMER, s’finsère dans une démarche expérfimenftafle en marge des dévefloppemenftscommandfiftés parfles ftradfifionnefls cflfienfts defl’équfipe. Cependanft,fifl profifte defl’expérfience eft des connafissances acqufises des précédenftes réaflfisafions. Nous présenftonsficfi ceft envfironnemenft.
1. Groupe de recherche HyperCarfte
Créé en 1996,fle groupe de recherche « HyperCarfte » a pour objecfitf de meftre au pofinft des oufifls finfteracfitfs de producfion, dereprésenftafion eft d’finfterrogafioncarftographfique de phénomènes socfio-économfiques, envfironnemenftaux, épfidémfioflogfiques, sans queflaflfisfte sofift exhausfive, eft ce, sur dfitférenftsfterrfiftofires. Enrésuflftenftflaconcepfion eftfle dévefloppemenft de modufles d’anaflyse carftographfique tfondamenftaux, tformanftfle socfle d’une pflaftetformeflogficfieflfle accessfibfle à des profifls d’ufiflfisafteurs aux nfiveaux géographfiques eft sftafisfiques héftérogènes.
Le concepft « HyperCarfte » reposesurfl’hypofthèse cenftrafle que « ftouftespafiaflfisafion d’un phénomène socfiafl peufttfafirefl’objeft d’un nombrefinfinfi dereprésenftafions » [IMAG, 2011],flesreprésenftafions en résuflftanft dépendanft defla nafture des phénomènesreprésenftés, des hypofthèses du concepfteur defla carfte, des aftenftes eft du conftexfte des ufiflfisafteurs finaux defl’fintformafion carftographfique [Andrfienko, 1999].
Ce groupemenft derecherche esft consfiftué de géographes, de sftafisficfiens eft d’fintformaficfiens,réunfis en quaftre équfipes auftour du fthème defl’anaflyse fterrfiftorfiafle eft spafiafle muflfiscaflafire*.
RIATE(UMS 2414)
Le réseaufinfterdfiscfipflfinafire pourfl’aménagemenft du fterrfiftofire (RIATE) a pour rôfle de dfitfuserfles bases de donnéesfterrfiftorfiafles européennes auprès des équfipes derecherchetfrançafises. Eflfle esftfle pofinfttfocafltfrançafis du projeft ESPON(European Observafion Neftworktfor Terrfiftorfiafl Deveflopmenft and Cohesfion). Ceflufi-cfi serafle sujeft defla secfion 2(page 5).
Géographfie-cfiftés(CNRS UMR 8504)
Au sefin de Géographfie-cfiftés,fl’équfipe PARIS, acronyme de « Pourfl’Avancemenft des Recherches enInfteracfion Spafiafle », apporfte ses connafissances dansfles domafines defla géographfie eft des scfiences socfiafles.
LIG STEAMER(UMR 5217)
Leflaboraftofire d’fintformafique de Grenobfle, créé en 2007, esft un groupemenft d’équfipes de recherche.Ifl esftsousfl’égfide du Cenftre Nafionafl defla Recherche Scfienfifique(CNRS),Insfiftuft Nafionafl Poflyftechnfique(INP) de Grenobfle, defl’Insfiftuft Nafionafl de Recherche enIntformafique eft Auftomafisme(INRIA), des unfiversfiftésJoseph Fourfier eft Pfierre Mendès France.
L’équfipe STEAMER1 esftfl’une des 32 équfipes duLIG. Sesrecherches porftenftsurflessysftèmes
d’fintformafion enflfigne, ayanft pour buftfleftrafiftemenft d’fintformafions muflfimédfia àrétférences spafiafles eftftemporeflfles.Lesftravaux derecherchesonft vaflfidés parfle dévefloppemenft d’appflficafions, donftfla concepfion repose sur des tformaflfismes sftrucfturés (onftoflogfie, objeft) ou semfi-sftrucfturés (XML). Le champ d’appflficafion des ftravaux esft dansfle domafine defla géomafique.
LIG MESCAL(UMR 5132)
Àfl’finsftar de STEAMER,fl’équfipe « Mfiddfleware Eficfienfly SCALabfle » (MESCAL) esft parfiefinftégranfte du LIG. Eflfle gère des archfiftecftures dfisftrfibuées à grande écheflfle, permeftanftfla réparfifion eftfla paraflfléflfisafion de caflcufls.
Réaflfisafions d’HyperCarfte
Parmfifles réaflfisafions du groupe HyperCarfte,flesflogficfiefls HyperAftflas eft HyperAdmfin peuvenft êftre reftenus de parfleurfimporftance. Les résuflftafts des ftravaux eft dévefloppemenfts produfifts au sefin de ces équfipes sonft décrfifts cfi-après.
HyperAftflas
HyperAftflas esftfla concréfisafion de queflquesfidées du groupe de recherche « HyperCarfte ». Les dévefloppemenfts onft éfté menés par dessftages mémofires CNAMsuccessfitfs, donftfles dernfiers sonft: Chrfisfine Pflumejeaud [Pflumejeaud, 2007], Chrfisftophe Chaberft [Chaberft, 2007], Raphaëfl Thomas [Thomas, 2008], Benofift Le Rubrus [Le Rubrus, 2011]eft Laurenft Pouflenard [Pouflenard, 2011].
HyperAftflas esft un modufle d’anaflysefterrfiftorfiafle muflfiscaflafire(ATM).Ifl permeftfla manfipuflafion des données, noftammenft socfio-économfiques, eftfleur vfisuaflfisafion sur dfitférenftes carftes.Ifl s’agfift d’un oufifl poflymorphe.Ifl peuft, en etfeft, êftre décflfiné de pflusfieurstfaçons, seflonfl’appflficafion qufi dofift en êftretfafifte :
- Appflficafion de bureau(sftandaflone [Le Rubrus, 2011]);
- Appflficafion manfipuflabfle enflfigne(appfleft eftwebconftafiner [Le Rubrus, 2011]); - Servfice Web2Web Map Servfice (WMS)[Pouflenard, 2011].
HyperAftflas(en versfion 2 depufis mars 2011) peuft, en ouftre, êftre personnaflfisé, ftanft au nfiveau du sftyfle eft des données, que du comporftemenft par détfauft. Afinsfi,fifl exfisfte noftammenft deux versfions defl’appflficafion: « sftandard » eft « ESPON », flesecond embarquanft un habfiflflage auxcoufleurs du drapeau européen afinsfi qu’uneconfigurafion par détfauftrésoflumenftftournée versfl’Europe des 28*.
1STEAMER: Spafio-TEmporaflfintformafion, Adapftabfiflfifty, Muflfimedfia and KnowflEdge Represenftafion.
2L’expressfion « servfice Web » sera ufiflfisée réguflfièremenftfleflong de ce mémofire, au déftrfimenft defla tforme tfrançafise, pflusflourde,
France Rang 0: Pays
Rang 1: Grandes régfions
Rang 2: Régfions
Rang 1: Déparftemenfts (mafiflfles de base) Sud-Esft
Rhône-Aflpes
Isère, Savofie, Drôme, Afin,...
HyperAdmfin
Ceflogficfiefl esftfle modufle d’admfinfisftrafiontfournfissanftfles fichfiers.hyp,jeux de données nécessafires
à HyperAftflas.Ifls concenftrenftflesfintformafions deflocaflfisafion, de sftrucfture eftflesfindficafteurs socfio -économfiques géorétférencés(sftocks). HyperAdmfinftrafiftefles données avec un « emboîftemenft hfiérarchfique sftrficft » : pays, grandes régfions, régfions, déparftemenfts, eftc. commefl’fiflflusftre fla figureI-1.
Ffigure I-1: Découpage hfiérarchfique des données[IMAG, 2011] HyperSmoofth
Le modufle HyperSmoofth propose une représenftafion confinue des phénomènes spafiaux, s’atfranchfissanft afinsfi desflfimfiftes admfinfisftrafives. Ifl repose sur une esfimafion probabfiflfisfte (dfifte «de poftenfiefl ») basée surfl’échanfiflflonnage fterrfiftorfiafle de données. Ce modufle n’esft pflus mafinftenu depufis 2007,fifl n’en sera pas pflustfafift éftaft dans ce mémofire.
Hyanftes
Ifl s’agfift d’une bfibflfiofthèque, au sensfintformafique du fterme, proposanft des méfthodes deflfissage flfiées àfl’esfimafion de densfifté muflfiscaflafire par vofisfinage. Ce modufle a éfté dévefloppé parfl’équfipe MESCAL.
2. Programme ESPON 2013
ESPON(European Observafion Neftworktfor Terrfiftorfiafl Deveflopmenft and Cohesfion) esft unréseau d’éftude desfiné àfl’observafion defl’espace communauftafire européen. Souftenu eft financé parfles Éftafts membres defl’Unfion Européenne, afinsfi que par des Éftafts parftenafires(fla Norvège,fla Sufisse,fl’Isflande eftfle Lfichftensftefin),fle programme éponyme, versfion 2013, a pour mfissfionfle supporft àfl’éflaborafion d’une poflfifique de cohésfion fterrfiftorfiafle eft au dévefloppemenft harmonfieux du fterrfiftofire européen. Pour aftefindre ces objecfitfs, des données comparabfles, des tfafifts, des anaflyses eft des scénarfios sur fles dynamfiquesfterrfiftorfiafles sonft mfises à dfisposfifion.Ifl en va de même pourftouftesflesfintformafions révéflanftfle poftenfiefl de dévefloppemenft desrégfions eft des grandsfterrfiftofiresconftrfibuanft àfla compéfifivfifté européenne, àfla coopérafion fterrfiftorfiafle eft au dévefloppemenft durabfle eft équfiflfibré. C’esft danscecadre quefl’équfipe STEAMERfinftervfienft, en parficuflfiersurfles projefts ESPON 2013 Daftabase eftESPON HyperAftflas Updafte.
3DfirecfiveINSPIRE compflèfte dfisponfibfle à cefte adresse:
hftp://eur-flex.europa.eu/LexUrfiServ/LexUrfiServ.do?urfi=OJ:L:2007:108:0001:0014:FR:PDF ESPON 2013 Daftabase
ESPON consfidèrefla base de données comme « fl’éflémenft cenftrafl defla pflaftetforme scfienfifique[...] eft commefl’oufifltfournfissanftfles enftrées pourfles anaflysestfondées sur desfindficafteursfterrfiftorfiaux » [ESPON, 2012]. Dans ce conftexfte,fifl esft afisé de comprendre combfienfifl esft crucfiafl de mafinftenfir eft déveflopper cefte base de données, donftfle nombre de conftrfibufteurs n’a cessé de crofiftre depufis sa créafion. Eflfle a pour objecfitf de sftocker ftouftesfles données des projefts ESPON.
Le dévefloppemenft defla phase 2 débufté en 2011,sousfle nom Muflfi Dfimensfionafl Daftabase Desfign and Deveflopmenft (M4D), prévofift, pour ce qufi esft des données,fl’fincflusfion de nouveflfles sources noftammenft en provenance d’EUROSTAT eft defl’Agence Européenne pourfl’Envfironnemenft (AEE).Les objecfitfs decefte gesfion de nouveflflesfintformafions permeftronft derepflacer eft de sfiftuerfl’Europe parrapporft àses vofisfins, afinsfi que dansfle monde ; eflfles afideronft à maîftrfiser au mfieuxfl’émergence d’un nouveau paradfigme en mafière énergéfique eft desesfimpacftssur fl’envfironnemenft.
Dfiversftypes d’objefts géographfiques dofivenft êftre prfis en compfte. En etfeft,jusqu’à présenft, fle découpage hfiérarchfique de rétférence éftafiftfle NUTS(Nomencflafture d'Unfiftés Terrfiftorfiafles Sftafisfiques), commefifl a éfté brfièvemenft décrfift dansfla secfion HyperAdmfin, basé surfles dfivfisfions admfinfisftrafives.Ifl serafift aflors quesfion d’ajoufter de nouveaux découpages.
Au nfiveau ftechnoflogfique,fla base de données dofift êftre capabfle de sftocker eft gérer une quanfifté ftoujours pflus grande d’fintformafions, ftouft en en assuranftfla quaflfifté. Ces données dofivenft êftre accessfibflestfacfiflemenft, parfle bfiafis d’unefinftertfaceflégère enflfigne, afinsfi queseflonfles recommandafions d’INSPIRE(Intfrasftrucfturetfor SpafiaflIntformafionfin fthe European Communfifty), pflusflonguemenft évoquées dansfla secfion sufivanfte.
Parce qu’fifl s’agfift de projefts mûrs,fles dfitférenftsflfivrabfles se dofivenft d’êftre pflefinemenfttfoncfionnefls. ESPON HyperAftflas Updafte
La versfionflfivrée en avrfifl 2011, donftfles évoflufions onft éfté dévefloppées par BenofiftLe Rubrus [Le Rubrus, 2011], a permfis de vofirfl’ajouft de nouveflflestfoncfionnaflfiftés avancéesfteflfles quefla boîfte à mousftaches,fles courbes de Lorenz,fle coeficfienft de Gfinfi,fl’findex de Hoover eftfles carftes de redfisftrfibufions. Cefte mfise àjour afimpacfté àfla tfofisfle programme ufiflfisafteur HyperAftflas par fl’ajouft des écrans de vfisuaflfisafion de ces tfoncfionnaflfiftés, eftfleflogficfiefl de générafion des fichfiers
.hyp HyperAdmfin parfl’adjoncfion d’une maftrfice de dfisftances enftrefles vfiflfles, nécessafire aux
caflcufls de proxfimfifté, par exempfle. Cefte parfie du programme a éfté honorée.
Noftre projefts’finscrfift, àfterme, aucarretfour des deux projefts, ufiflfisanft àflatfofisfles données en provenance defla base de données ESPON eft profiftanft du cœur de méfier d’HyperAftflas, à savofirfla producfion de carftes.
3. Dfirecftfive INSPIRE
La dfirecfive INSPIRE3 (dfirecfive européenne 2007/2/CE du 14 mars 2007, ordonnance 2010-1232,
rafifiée en France parflaflofi 2011-12 du 5janvfier 2011) vfise àtfavorfiserfl’échange de données numérfiques, envfironnemenftafles, géographfiquemenft flocaflfisées, au sefin de fla communaufté européenne, en éftabflfissanft unefintfrasftrucfture d’fintformafion géographfique(donftfl’acronyme angflo
-saxon esft SDI Spafiafl DaftaIntfrasftrucfture). Eflfle a pour mfissfion générafle detfavorfiserfla connafissance, fl’anaflyse eftfle sufivfi des fterrfiftofires, en parficuflfier dansfle domafine du dévefloppemenft durabfle eft de fl’envfironnemenft. D’après[Leobeft & Merrfien, 2011],fles objecfitfs sonft de:
- Facfiflfifterfla prfise de décfisfion dans un cadre démocrafique; - Décflofisonnerflesfintformafions enftrefles auftorfiftés pubflfiques; - Permeftrefla mfise en pflace de mefiflfleurs servfices au cfiftoyen;
- Favorfiserfla crofissance économfique[…] au ftravers du dévefloppemenft non seuflemenft du secfteur defl’fintformafion géographfique, mafis aussfi des nombreuses acfivfiftés qufi onft besofin d’ufiflfiser des données géographfiques pour créer de nouveaux servfices.
Concrèftemenft,fles auftorfiftés pubflfiques sonft ftenues de recenserfles données qu’eflfles défiennenft, qufi enftrenft dansfle champ defla dfirecfive eft d’éftabflfirfles méftadonnées sur cesfintformafions seflonfles normes énoncées dansfla dfirecfive. Enfin, une tfofis ces éftapes vaflfidées, cfinq servfices dofivenft êftre édfiftés afin de permeftrefleur expflofiftafion surInfterneft :
- Servfices derecherche:permeftrefl’fidenfificafion des sérfies eft servfices de données géographfiques surfla base des méftadonnées correspondanftes ;
- Servfices deconsuflftafion : vfisuaflfiserfles données, en auftorfiserflasuperposfifion avec d’auftres sources, proposer des oufifls afin de donnerfla possfibfiflfifté de se dépflacer, de changer d’écheflfle, d’aficherflesflégendes, eftc. ;
- Servfices de ftéfléchargemenft: récupérerfles données eflfles-mêmes, pour un ftrafiftemenft fiers; - Servfices deftranstformafion : ftranstformer dessérfies de données géographfiques en vue d’une
finfteropérabfiflfifté maxfimafle;
- Servfices d’appefl: gérerfl’appefl de servfices pourfleur réufiflfisafion dans des appflficafions enflfigne. Cefte dfirecfivefimpflfique une protfonderetfonfte decerftafinssysftèmes d’fintformafions des auftorfiftés pubflfiques concernées, noftammenftrendrefles données eftfles méftadonnées accessfibfles au pubflfic par fleur pubflficafion surInfterneft ftouft en permeftanft defles crofiser enftre eflfles.
Noftre projeft peuft s’finscrfire dansfle cadre de cefte dfirecfive dansfle sens oùfifl ftranstforme eft sftocke des données, cependanftfle domafine defl’fintformafique décfisfionneflfle en resfte un peu en marge. En etfeft, cefte dernfière netfafift que réufiflfiserfles données précédemmenft parftagées.
4. Intformaftfique décfisfionneflfle
Dans un monde oùfl’fintformafion esft abondanfte, vofire envahfissanfte, noyanftfles décfideurs sous un fluxfinufiflemenft conséquenft,fl’fintformafique décfisfionneflfle apporfte une soflufion à sa synfthèse. Eflfle désfigne en etfeft un ensembfle de ftechnfiques eft d’oufiflsfintformafiques ufiflfisés dansfl’objecfitf d’afider fla prfise de décfisfions. Ces oufifls, mfis bouft à bouft,tformenft une chaîne décfisfionneflfle, afin de gérer un floft de données, defleur source,jusqu’àfleur resfiftufion sous tforme anaflysabfle, noftammenft parfle bfiafis de ftabfleaux de synfthèse eft de graphfiques.
Apparue dansfles années 90, cefte dfiscfipflfine connafift un essor consfidérabfle depufisfla démocrafisafion d’Infterneft eftfle parftage d’fintformafions à grande écheflfle,fla généraflfisafion deflacommunficafion enftreserveurs eftfl’arrfivée à mafturfifté d’aflgorfifthmesfissus du domafine defl’finfteflflfigence arfificfieflfle. Un envfironnemenft esft aflors pensé eftconsftrufift afin quefles décfideurs, prfincfipaux ufiflfisafteurs de ces soflufions, pufissenft manfipufler eux-mêmesfles oufifls mfis àfleur dfisposfifion. Ifls conftrôflenft afinsfi fles enftrées eft sorfies des rapporfts générés eft peuvenft, en ftoufte auftonomfie, générer ceux qufifles gufideronft dansfleurs décfisfions.
Reposanftsur unefimbrficafion deflogficfiefls,cesftechnoflogfies manfipuflenft de grandes quanfiftés de données,ftanft au nfiveau physfique parflaflecfture sur dfisque auftravers du sysftème de gesfion de bases de données, queflogfique, parfles caflcufls en mémofire. Cefte caracftérfisfiquefimpflfique quefles données consfiftuanftfle cœur du sysftème décfisfionnefl sofienft organfisées seflon un modèfle spécfifique, eft que fles dfitférenfts composanfts de ceft envfironnemenft sofienft décorréflés des sysftèmes opérafionnefls, sous pefine d’en consommer ftouftesfles ressources eft d’en dégraderfles pertformances.
Enfin, pour expflofifter afisémenft ces ftechnoflogfies, unefinftertface dofift permeftrefl’accès aux données coflflecftées eft en proposer une représenftafion.
5. Vfisuaflfisaftfion des données
Pour permeftrefleurflecfture eftfleurfinfterpréftafion,fles données dofivenft êftre présenftées eft mfises en tforme. Seflonfleur ftype eftfle message qufi dofift êftre déflfivré, pflusfieurs soflufions sonft envfisageabfles: ftabfleau, graphfique eft carfte. Sfifles deux premfiers sembflenft nafturefls dansfle paysage des flogficfiefls acftuefls,fle dernfier esft ftouftetfofis beaucoup pflus rare. La rafison provfienft dutfafift quefles données géo -rétférencées onftflongftemps éfté sous-expflofiftées. Désormafis,fla ftendance s’finverse eft de pflus en pflus d’appflficafions meftenft à dfisposfifion une représenftafion carftographfique de cesfintformafions.
Lesftabfleauxcrofiséssonft généraflemenftfle moyenfle pfluscflassfique pourflareprésenftafion des données ducube.Ifls permeftenft une vfisfionsynfthéfique des dfimensfions enftranft enjeu eft une définfifion rapfide des membres qufitformenft un résuflftaft. Les dfiagrammes sonftflargemenft ufiflfisés aux ftravers des sysftèmes d’fintformafion, eft ce, depufisftrèsflongftemps.Ifl en exfisfte de nombreuses sorftes : à barres,flfinéafires, cfircuflafires, eftc. Tous onft pour pofinft commun d’otfrfir uneflecfture sfimpflfifiée des fintformafions ftabuflafires en en dégageanft rapfidemenftfles ftendances eft/ou vafleurs excepfionneflfles, seflonfle buft désfiré. Enfin,fles carftes expflofiftenftfles données spafiaflemenftflocaflfisées dansfl’objecfitf defles resfiftuer sur un pflanfisphère oufles unes par rapporft aux auftres. Les muflfipfles représenftafions (carftes àsymbofles proporfionnefls,choropflèfthes, eftc.) proposenft des pofinfts de vue adapftés aux requêftes. Eflfles sonft ufiflfisées pourtfafire émergerfla réparfifion géographfique desfintformafions, aussfi bfien de manfière unfiftafire, que dansfleurs rafios.
B
.
En
jeux
eft
ob
jecft
fi
tfs
du
pro
jeft
Laftechnoflogfie SOLAP, émergenfte, permeftseflon Yvan Bédard une manfipuflafion pertformanfte de données géographfiquemenftflocaflfisées, en meftanft enjeufles prfincfipes defl’fintformafique décfisfionneflfle [Bédard eft afl., 2005].Ifls’agfift donc d’une mfise en exergue decesfintformafions afin d’en firerfle maxfimum : enfl’exftrapoflanft, en cherchanft des correspondances enftrefles données, eftc.
En anaflysanftfle fiftre de noftre sujeft, nous pouvons dégager deux objecfitfs prfincfipaux à ce projeft : fl’«hypercube SOLAP » eft « fl’oufifl de vfisuaflfisafion».
La premfière parfiefimpflfique une appflficafion donftflesftâches sufivanftes peuvenfttformer unetfeufiflfle de roufte générafle:
- La consftrucfion eftfl’aflfimenftafion defl’enftrepôft de données; - Le chofix pufisfla mfise en pflace d’une archfiftecftureSpafiafl OLAP ;
- La modéflfisafion defl’hypercube qufi abrfiftera, à pflusflong fterme,fles données exftrafiftes defla base de données ESPON DB, contforme àfla dfirecfiveINSPIRE ;
- L’ouverfture des données vfia une exposfifion de servfices mfis à dfisposfifion sur un réseau (servfices Web surInfterneft, par exempfle).
La seconde meft enjeufle cflfienft du « cube », comme moyen : - D’finfterrogerfle serveur;
- De resfiftuerflesfintformafions que ce dernfier a ftransmfis, queflfles qu’eflfles sofienft; - D’otfrfir àfl’ufiflfisafteur des représenftafions de ces données contformes à ses aftenftes.
Les oufifls ufiflfisés eft dévefloppés dofivenft permeftrefles opérafions cflassfiques duftrafiftemenft anaflyfique enflfigne, décrfifts dansflasecfion consacrée àfl’fintformafique géodécfisfionneflfle, afinsfi quefla présenftafion des données, sous pflusfieurstformes, donft carftographfique.
C
. P
flan
du
mémo
fire
Ouftre cefte parfiefinftroducfive sfiftuanftfle conftexfte eftfles domafinesreflafitfs à noftre projeft, ce mémofire s’arficufle auftour de quaftre auftres parfies.
La parfieII dresse un éftaft defl’arft des deux prfincfipaux axesfimpflfiqués dansfla créafion d’un envfironnemenft géodécfisfionnefl.Ifl esft d’abord quesfion des prfincfipestfoncfionnefls defl’fintformafique décfisfionneflfle, pufis des sftandardsrégfissanftfla vfisuaflfisafion defl’fintformafion en générafl eft des données spafiafles en parficuflfier.
La parfieIII présenftefla proposfifion que nous avons rédfigée afin d’aftefindrefles objecfitfs du sujeft eft répondre aux besofins exprfimés. Nous y abordonsfl’archfiftecfture reftenue pourfl’appflficafion afinsfi que fle découpage en grandes phases de noftre projeft. Les décfisfions consfiftuanftfle socfle de nos tfufturs dévefloppemenfts sonft déftafiflflées eftjusfifiées.
La parfieIV décrfiftfle ftravafifl etfecftué pour mener à bfienfle projeft. Eflfle esft basée surfla proposfifion avancée dansfla parfie précédenfte. Eflfle esft eflfle-même composée de quaftre chapfiftres correspondanft respecfivemenft àfla présenftafion des oufifls ufiflfisés, àfla mfise en pflace defla chaîne décfisfionneflfle, aux dévefloppemenfts reflafitfs au serveur pufis au cflfienfttformanft noftreflogficfiefl.
La parfie V concfluft ce mémofire par une synfthèse ftechnfique des réaflfisafions éflaborées au cours de fla parfie précédenfte, propose une ouverfture surfles possfibfiflfiftés otferftes par noftre proftoftype eft ses possfibfiflfiftés d’améflfiorafion. Enfin, un bfiflan personnefl cflôfturera ce mémofire.
4Journafl Oficfiefl du 14tfévrfier 1994.
Parft
fie
II
- Eftaft
de
fl
’arft
La géomafique esft une scfience reconnue depufis 19944. Avecfla généraflfisafion defl’ufiflfisafion de
fl’fintformafique, fla producfion carftographfique n’a pas échappé à son auftomafisafion. En pflus de représenftafions carftographfiques d’éflémenfts eft phénomènes nafturefls, eflfle esft capabfle de monftrer desfintfrasftrucftures eft des acfivfiftés économfiques, humafines eft socfiafles.
L’fintformafique décfisfionneflfle apporfte sonfloft de réponses eft d’oufifls àfla géomafique en décflfinanft fleftrafiftemenft anaflyfique enflfigne(donftfl’acronyme angflo-saxon esft OLAP pour On-Lfine Anaflyficafl Processfing) en versfionspafiafle : fle néoflogfisme « géodécfisfionnefl », flargemenft empfloyé dansce mémofire, esft né en même ftemps que fle Spafiafl OLAP (SOLAP). Cependanft, eflfle souflève aussfi de nombreuses quesfions que nous aflflons ftenfter de résoudre.
Ceft éftaft defl’arft présenfteftouft d’abordfletfoncfionnemenft deceftefintformafique géodécfisfionneflfle, donft fles oufifls SOLAP. Ce chapfiftre se pflace dansfla confinufifté de noftre ftravafifl de synfthèse, etfecftué dans fle cadre defl’unfifté «Intformafion eft communficafion pourfl’fingénfieur» du CNAM [Tranchanft, 2011]. Ce domafine esft ftrès vasfte eft ftoujours en pflefine expansfion afin de couvrfirfles besofins en sans cesse évoflufion des ufiflfisafteurs. Noftre pérfimèftre d’éftude couvre des bases fthéorfiques aux appflficafions usueflfles. Nous évoquons aussfi brfièvemenft queflques appflficafions aflfternafives, noftammenft dansfla parfie OLAP.
Un sftaftuft surfles concepfts de vfisuaflfisafion defl’fintformafion, aussfi bfien en vueftabuflafire que carftographfique, consfiftue noftre second axe. En etfeft, récupérer defl’fintformafion n’esft pas une fin en sofi, mafis un éflémenft consfiftuanft d’une démarche pflus vasfte, donftfla vfisuaflfisafion des résuflftafts peuft êftrefl’un des objecfitfsfles pflus évfidenfts. Pour compfléfter cefte parfie surfla resfiftufion des données, noftre éftaft defl’arft passe en revuefles méfthodes eft usages ftournés versfla producfion de carftes. Pour dégager ces us eftfiflflusftrer nos propos, queflques soflufions sonft éftudfiées.
Une synfthèse concflura cefte parfie.
A
.
In
tformaft
fique
géodéc
fis
fionne
fl
fle
Au crofisemenft defl’fintformafique décfisfionneflfle eft des sysftèmes d’fintformafions géographfiques(SIG), fl’fintformafique géodécfisfionneflfle émerge peu à peu comme une dfiscfipflfine à parft enfière. Ce chapfiftre dresse un éftaft scfienfifique eft ftechnfique de ce domafine ftouft en décrfivanft eft expflfiquanftfles nofions qufiflufi sonft reflafives ou vofisfines.
1. Prfincfipes defl’fintformaftfique décfisfionneflfle
L’fintformafique décfisfionneflfle, aussfi nommée BusfinessInfteflflfigence (BI), répond aux probflémafiques posées parflecrofisemenft de données héftérogènes, desftrucfturées eft éparsesrenconftrées dans fles dfitférenftssysftèmes d’fintformafions(SI) des enftreprfises. Or,fl’une des pflus grandesrfichesses
d’une socfiéfté éftanftjusftemenft cesfintformafions,fle tfafift de pouvofirfles synfthéfiser afin de dégager fles grandes ftendances d’évoflufion de son méfier, d’en ftenfter une prédficfion afin de répondre au mfieux aux demandes du marché qu’eflfle occupe ou qu’eflfle vfise donne un avanftageconcurrenfiefl fimporftanft à ftoufte enftreprfise ayanft mfis en pflace ce genre de sftrucfture. S’adressanft prfincfipaflemenft aux dfirfigeanfts, eflfle n’a d’auftre finaflfifté que de déflfivrer desfintformafions perfinenftes afin defleur permeftre une prfise de décfisfion eficace.
Cefte dfiscfipflfine a connu un essor parficuflfier dansfles années 90, avecfla créafion d’envfironnemenfts spécfiaflfisés dansfl’afide àfla décfisfion, afinsfi qu’avecfl’arrfivée à mafturfifté des aflgorfifthmes permeftanft fl’exftracfion d’fintformafions à parfir de données bruftes. Ces aflgorfifthmes provfiennenft des mondes de fla sftafisfique eft defla recherche dansfle domafine defl’finfteflflfigence arfificfieflfle(IA).
Lorsqu’une enfifté décfidefla mfise en pflace d’unefteflfle archfiftecfture,fles oufiflsftechnoflogfiques qufitfonft parfie defla chaîne décfisfionneflfle sonft dépfloyés en accord avecfla sftraftégfie gflobafle defl’enftreprfise. Le chofix desflogficfiefls,fles données eftfleurs sources sonft auftanft de varfiabfles d’ajusftemenft pouvanft finfluer surfla quaflfifté des réponses données.
En ouftre, ceft envfironnemenft décfisfionnefl dofift répondre à pflusfieurs exfigences :
- Sfimpflficfifté:fl’oufifl dofift êftre sfimpfle eft ergonomfique, aucune connafissance enfintformafique ne dofift êftre pré-requfise ;
- Rapfidfifté:fles réponses aux requêftes dofivenft êftre quasfimenftfinsftanftanées;
- Manfipuflafion de gros voflumes de données:pour sorfir desftendances de progressfion, de venfte sur cfinq ans par exempfle,fles données deftouftesflesftransacfions dofivenft êftre agrégées, occasfionnanft fle ftrafiftemenft de nombreuses données;
-Indépendanft dusysftème de producfion : pour etfecftuerflesrequêftes, unsysftème décfisfionnefl dédfié esftfinfterrogé eft ceflufi de producfion n’esft pasfimpacfté ;
- Sécurfifté: fle sysftème d’afide àfla prfise de décfisfion ne dofift généraflemenft êftre accessfibfle qu’aux dfirfigeanfts ;
- Ffiabfle:confiance esftfle maîftre moft. En etfeft,fifl esftfimpossfibfle de prendre une décfisfion sfifl’on ne peuft donner un ftoftafl crédfift au sysftème.
L’fintformafique décfisfionneflfle permeftfla séflecfion desfintformafions opérafionneflfles perfinenftes pourfl’enftreprfise. Eflflessonftcoflflecftées vfia des oufifls d’exftracfion,ftranstformafion eftchargemenft, où eflfles sonft normaflfisées pour aflfimenfter un enftrepôft de données. De ce concepft esft néefla nofion de modéflfisafion dfimensfionneflfle. Cefte dernfière esft tfondamenftafle pour honorer fles exfigences de rapfidfifté, detfacfiflfifté d’anaflyse eft de manfipuflafion.
2. Modéflfisaftfion muflftfidfimensfionneflfle
Afin de répondre à un besofin anaflyfique, en sachanft quefle modèfle reflafionnefl eft ses prfincfipes de normaflfisafion y ftrouvenftfleursflfimfiftes(noftammenft en ftermes de pertformances d’accès),fle modèfle muflfidfimensfionnefl otfre une soflufionfinftufifive eft compflèfte aux exfigencesfinhérenftes àfl’fintformafique décfisfionneflfle.
Le modèfle muflfidfimensfionnefl esftfla combfinafison de ftabfles de dfimensfions eft de tfafifts. Le tfafift (aussfi appefléfindficafteur) esftflesujeft defl’anaflyse eftfl’éflémenft cenftrafl deflasftrucfture.Ifl esfttformé de mesures, généraflemenft numérfiques, rensefignées de manfière confinue. Ces mesures permeftenft de résumer un grand nombre d’enregfisftremenfts des données sources en queflques-uns. Letfafift esft anaflysé seflon des perspecfives, nommées dfimensfions. Ceflfles-cfi, parfleurs crofisemenfts, donnenftfle conftexfte defla vafleur dutfafift. Chacune confienft une sftrucfture hfiérarchfique, donft voficfi un exempfle:
Mémofire - Hfiérarchfie - Nfiveau - Membres Nfi ve au Nfi ve au Nfi ve au Nfi ve au 20 11 20 12 To uftes années
Trfimesftre 1 Trfimesftre 2 Trfimesftre 3 Trfimesftre 4
Ja nv fie r Fé vrfi er Ma rs Avrfifl Mafi Ju fin Ju fiflfl eft Ao ûft Se pft e mb re Oc fto br e No v e mb re Dé ce mb re
Trfimesftre 1 Trfimesftre 2 Trfimesftre 3 Trfimesftre 4
Ja nv fie r Fé vrfi er Ma rs Avrfifl Mafi Ju fin Ju fiflfl eft Ao ûft Se pft e mb re Oc fto br e No v e mb re Dé ce mb re
Ffigure II-1: Dfimensfions eftfleur hfiérarchfie respecfive(Source: [Dfinfimanft, 2009])
La figure II-1 présenfteftrofis dfimensfions(ftemporeflfle,spafiafle, produfift),chacune ayanftsa propre hfiérarchfie :
- Temporeflfle :fles années sonft découpées en ftrfimesftres, eux-mêmes découpés en mofis; - Spafiafle:fle monde esft dfivfisé en confinenfts, subdfivfisés en pays;
- Produfift:fles produfifts sonft scfindés en caftégorfies, pufis en sous-caftégorfies.
Comme nous pouvonsfle vofir,fles dfimensfions confiennenft des membres, hfiérarchfisés en nfiveaux. Enreprenanft un exempfle compfleft surfla dfimensfionftemporeflfle unfiquemenft, nous obftenonsfla figure sufivanfte :
Ffigure II-2: Nfiveaux eft membres defla dfimensfion ftemporeflfle
Tousflesrecftangflessonftfles membres defla dfimensfion, dfivfisés en nfiveaux. Sfifl’on prendcomme rétférencefla branche gauche defla figure II-2,fles membres «Janvfier », « Févrfier » eft « Mars » sonft des entfanfts du membre « Trfimesftre 1 »,flufi-même entfanft de « 2011 ».
Le nfiveaufle pflus bas defla hfiérarchfiefimposefla granuflarfifté maxfimafle du cube. En etfeft,fles données sonft généraflemenft agrégées au nfiveaufle pflus pefift/précfis deflasftrucfture muflfidfimensfionneflfle. Toujours dansfl’exempflefiflflusftré dansfla figure II-2,fla granuflarfifté defla dfimensfion ftemporeflfle esftfle mofis. Cecfi n’excfluft cependanft pas que des données pflus précfises encore exfisftenft :nous évoquerons ce pofinft dansfla secfion Hybrfid OLAP (HOLAP).
Cerftafines dfimensfions peuvenft posséder pflusfieurs hfiérarchfies. Cefte flexfibfiflfifté permeft d’organfiser un même axe de dfitférenftes tfaçons. Un exempfle cflassfique concernefl’axe ftemporefl :un ufiflfisafteur peuft êftrefinftéressé parfla vfisuaflfisafion defl’année caflendafire ou par ceflfle defla pérfiode fiscafle. La hfiérarchfie permeft d’anaflyser eficacemenft eft naftureflflemenftsous pflusfieurs angflesfle mêmeftype d’fintformafion. An n é e Trfim. 1 Janvfier Trfim. 2 Fé vrfier Mars Mo nd e Euro p e Am érfi qu e Fra n ce Ro yaume-Unfi Ca n ad a USA Pro d ufifts Bofisso ns Aflfim enfts So d as Jus Pâfte s Rfiz ...
Dfimensfion Régfion: Dfimensfion
Produfift:
Indficafteur de venfte:
Dfimensfi on Tem ps : 1T2011 Ouesft Dfisque dur Exempfle:
Cflavfier, Esft, 1T2011: 30 unfiftés
Monfifteur Cflavfier Sourfis Esft Nord Sud 2T20113T2011 4T2011
30
Ifl y a queflques cas parficuflfiers auftour des dfimensfions. Les dfimensfions dégénérées sonft rétférencées dfirecftemenft dansfle tfafift :fifl n’y a pflus de ftabfle de dfimensfion mafis des cflés exfisftenft ftoujours dansfla ftabfle de mesure, se sufisanft à eflfles-mêmes [Becker, 2003]. Les dfimensfions de ftype «tfourre-ftouft » (junk) confiennenft, par définfifion, desfintformafions dfiverses qufi n’onft pastforcémenft une cohérence, mafis qufi peuvenft consfiftuer de bons fiflftres [Ross, 2003]. Les dfimensfions à évoflufionflenfte prennenft en chargefles changemenfts dansfle ftemps. Trofis soflufions s’otfrenft aflors pour prendre en compfte cefte modfificafion :
-L’écrasemenft defl’ancfienne vafleur : fifls’agfift de meftre àjourfl’enregfisftremenft. Cecfifimpflfiquefla perfte defl’hfisftorfique ;
-L’ajouft d’un nouveau membre dansfla dfimensfion : fles deux vafleurs(fl’ancfienne eftfla nouveflfle) coexfisftenft,fles cflés sonft coupflées à un numéro de versfion ou à un marqueurfindfiquanft s’fifl s’agfift defla vafleur fla pflus récenfte;
- L’ajouft d’un nouveau champ dansfla dfimensfion:permeftfl’enregfisftremenft surfle même membre des vafleurs acftueflfle eft d’orfigfine ou acftueflfle eft précédenfte [Donsez, 2006], [Brownfing & Mundy, 2001].
Le recours à une mfinfi-dfimensfion à évoflufionflenfte peuft êftre une quaftrfième soflufion.Ifl permeft de déporfterfla probflémafique de versfionnemenft à une auftreftabfle,flfiée à ceflfle qufi aurafift éfté contfronftée àfl’évoflufion, mafis occasfionnanft mofins d’enregfisftremenfts. Cefte dernfière soflufion permeft de gérer pflus afisémenftce qu’on nomme dfimensfions à évoflufionrapfide,sanstfafire expfloserfle nombre d’enregfisftremenfts dansfla ftabfle prfincfipafle defla dfimensfion.
Les dfimensfions s’arficuflenft auftour dutfafift afin d’otfrfir des perspecfives d’anaflyses muflfipfles, pouvanft êftre soflflficfiftées seflonfles besofins defl’anaflyse. Par exempfle, un tfafift rétférencé par ftrofis dfimensfions donnerafl’fimpressfion d’finfterroger un cube, commefl’fiflflusftrefla figureII-3:
Ffigure II-3: Représenftafion muflfidfimensfionneflfle :fle cube otfre ftrofis perspecfives d’anaflyse (Source:[Mefier, 2006])
Cefte figurefiflflusftrefla réponse(« 30 unfiftés ») àfl’finfterrogafion « combfien d’unfiftés de cflavfier onft éfté vendues dansfla régfion Esft au cours du premfier ftrfimesftre 2011 ? ».
Janv Fév Mars Trfim 1 Monde Europe France Sodas Jus Pâftes Bofissons UK
CA mondfiafl des sodas en mars
Ifl peuft y avofir de deux à n dfimensfions ; un modèfle avec pflus deftrofis dfimensfions éftanft nommé « hypercube » ou « n-cube». Par soucfi de généraflfisafion, on parfle sfimpflemenft de « cube ».
Ce mode desftockage muflfidfimensfionnefltfavorfise un accèsrapfide àfl’fintformafion,flestfoncfions (somme, moyenne, mfinfimum, maxfimum,compftage,compftage dfisfincfitf) éftanft pflustfacfiflemenft réaflfisabflesflorsquefles données sonft normaflfisées eft pré-caflcuflées.Ifl exfisfte en etfeft, deuxrègfles pour fla gesfion des agrégafts:
- Caflcufl àfla voflée : flestfoncfions sonft exécuftéesflors defl’finfterrogafion, surfla ftoftaflfifté des données séflecfionnées;
- Lecfture eft caflcufl surfles données pré-agrégées: flors du chargemenft des données dansfle cube, fla tfoncfion esft exécuftée eft son résuflftaft esft sftocké à des nfiveaux hfiérarchfiques sftraftégfiques.Ifl ne resfte aflors qu’àflfire fl’fintformafion exfisftanfte, ou à exécufter flatfoncfionsurces mêmes données, dansfle cas oùfla requêfte ne correspondrafift pas ftouft àtfafift aux agrégafts.
La figure II-4fiflflusftre ce dernfier mode detfoncfionnemenft. Comme pourfle caflcufl àfla voflée,fles données déftafiflflées sonft bfien enftendu présenftes. Les agrégafts sonft etfecftués à chaque nfiveau hfiérarchfique : mfis en exergue parfle gras surfle schéma,fles sommes par ftrfimesftres, années,flocaflfisafions(Europe, Monde) eft par ftypes(Bofissons, eftc.)
Ffigure II-4: Représenftafion en sysftème de coordonnées d’un cube conftenanftfles données agrégées(Source: [Dfinfimanft , 2009])
Unsysftème compfleft a vuflejour en mêmeftemps quefl’finvenfion du concepft d’fintformafique décfisfionneflfle, avec ses prfincfipes, son archfiftecfture eft son flangage d’finfterrogafion, MDX (MuflfiDfimenfionafl eXpressfions). La secfion sufivanfte aborde ces parficuflarfiftés.
3. Archfiftecfture defl’fintformaftfique géodécfisfionneflfle
L’archfiftecfture d’un sysftème décfisfionnefl esft organfisée comme une chaîne :flocaflfisafion des données sources ;exftracfion, neftoyage, ftranstformafion eft chargemenft dans un enftrepôft ;finfterrogafion des bases de données, mfise soustforme muflfidfimensfionneflfle ;eft enfin, servfice à des oufifls d’anaflyse ou detfoufiflfle.
Enftrepôft de données Serveur OLAP Requêftes & Rapporfts Anaflyses
Dafta mfinfing Serveur OLAP Méfta-données Dafta marfts BD opérafionneflfles Sources de
données BoftomServeur-fiers DW: MofteurMfiddfle-fiers OLAP: Top-fiersGUI :
Sources exfternes Servfir Exftrafire Neftoyer Transtformer Charger Ratfraîchfir
Ffigure II-5: Ensembfle des brfiques composanft un sysftème décfisfionnefl(Source:[Lebrun & Charrfier, 2008])
La figureII-5 cfi-dessusfiflflusftre cefte sftrucfture. Cefte sous-secfion propose une anaflyse pflus poussée des dfitférenfts éflémenfts consfiftuanftfl’envfironnemenft décfisfionnefl.
a. Sources de données
Afin d’aflfimenfterfl’enftrepôft eft/oufles marchés de données, desfintformafions dofivenft êftre coflflecftées dansfles dfiverssysftèmes où eflflessonft expflofiftées ou mfises à dfisposfifion.Ifls’agfift généraflemenft de donnéesfinfternes àfl’organfisme,fissues des envfironnemenftsftransacfionnefls des appflficafions opérafionneflfles. Les dfitférenfts servfices d’une socfiéfté ufiflfisenft pflusfieurs programmes, chacun ayanft sysftémafiquemenft un sftockage de données (base de données reflafionneflfle, fichfier XML (eXftended MarkupLanguage),tformaft proprfiéftafire, eftc.). Héftérogènes, dfispersées, dfificfifles à aftefindre,ces fintformafions sonft cependanft d’unefimporftance capfiftafle pourfle sysftème décfisfionnefl,fleur acqufisfifion parfles oufifls ETL esftflasource de nombreux aménagemenfts dansflesysftème d’fintformafion : changemenft d’encodage, ouverfture deflfiens d’accès aux SGBD, adapftafion duréseau eft mfise en pflace d’aufthenfificafions [Tranchanft, 2011].
b. Oufifls d’exftracfion, ftranstformafion eft chargemenft
Désfignés parfle sfigfle angflo-saxon ETL(Exftracft Transtform Load), ces oufifls sonftfla porfte d’enftrée des données eft sonft crucfiaux pour s’assurer un enftrepôft àjour.Ifls exftrafienftfles données des sysftèmes composfiftes sources, pufisfleur appflfiquenft des ftranstformafions en vue defles rendrefinftégrabfles dans fla sftrucfture muflfidfimensfionneflfle.
Les processuscouverfts parflefterme ETLsonftcompflexes eft dofivenfttfafirefl’objeft d’une aftenfion parficuflfière :fifl en va en etfeft defla crédfibfiflfifté des données qufi seronft ensufifte expflofiftées parfl’OLAP eft qufiservfironft de base aux décfisfions des anaflysftes. Afin d’aftefindrefle buft désfiré en mafière
