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 - Thèses Université Clermont Auvergne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

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

Résumé

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.
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Dates et versions

tel-00725614 , version 1 (27-08-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00725614 , version 1

Citer

Lofti Bejaoui. 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. Géographie. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II; Université Laval, Québec (Canada), 2009. Français. ⟨NNT : 2009CLF21924⟩. ⟨tel-00725614⟩
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