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Thèse Année : 2006

Model Engineering for Geographic Information Systems

Ingénierie des modèles pour les applications environnementales

André Miralles

Résumé

At the crossroad of the fields of Geographic Information and Computing, this research which was carried out comes under the Geomatic field. It deals with the contribution of the model engineering to the design and the development of Geographic Information Systems (GIS). The geomatic application field, a weak capitalization of knowledge during the development process and a poor quality of the captured knowledge during the analysis have led to fix as an aim to develop a supporting tool for the design of Geographic Information Systems adapted to a development process enabling fast prototyping during the analysis phase and ensuring the knowledge capitalization. The dichotomy Geographic Information/Computing required to mobilize knowledge belonging to these two fields. It gives the structure to the research content. The first contribution concerns the GIS modeling. After a quick overview of the background bibliography on the methods and the formalisms used for the design of the GIS, the need to compare the spatial and temporal properties used in these methods and these formalisms has resulted in a terminological study realized with the Set Theory. This study resulted in a general taxonomy of the used terminology. The conceptual proximity between this taxonomy and the UML class diagrams enabled to define a method of derivation of this taxonomy in order to obtain a GIS metamodel and a GIS Design Pattern. The latest will be automatically generated by the transformations defined in model engineering. The terminological study also enabled to specify the relationships between the thematic concepts, the spatial and temporal properties, etc. These relationships contributed to specify the model transformations of the second contribution. The second contribution concerns the model engineering. The objective related to the development process enabling fast prototyping during the analysis phase has led to define the method Continuous Integration Unified Process, which superimposes a fast prototyping cycle in the analysis phase of the Unified Process method. The objective of knowledge capitalization required to design a generalization of the MDA approach called Software Development Process Approach (SDPA). It is based on the statement that the knowledge capitalization is an issue which is met during the whole development process. A multimodel artifact, called Software Development Process Model (SDPM), has been developed to solve this problem. It associates a sub-model to each of the development cycle phases. A diffusion transformation based on the cloning of the concepts enables to transfer, from sub-model to sub-model, the concepts from the analysis sub-model up to the implementation sub-models. A retrodiffusion transformation enables to achieve the reverse transfer. The coherence of the SDPM is ensured by an traceability link architecture which connect all the concepts to their clone and by pre-treatments and/or post-treatments to the transformations of diffusion and of retrodiffusion. Four geomatic transformations enable on the one hand, the capture the spatial and/or temporal properties of the thematic concepts and, on the other hand, the conversion of these properties into UML model elements which can be used by the code generators of the case tool. Finally, three transformations which were carried out on the SQL implementation model fit the diffused model to the code generator of the case tool. The Continuous Integration Unified Process method and the Software Development Process Approach has been implemented in the Objecteering Case Tool.
À la conjonction de l'Information Géographique et de l'Informatique, la recherche menée relève du domaine Géomatique. Elle traite de l'apport de l'ingénierie des modèles à la conception et au développement de Systèmes d'Information Géographique (SIG). Le domaine d'application géomatique, une capitalisation des connaissances déficiente au cours du processus de développement et une qualité des connaissances capturées en séance d'analyse insuffisante ont conduit à se fixer comme objectif de réaliser un outil d'aide à la conception de Systèmes d'Information Géographique adapté à un processus de développement permettant le prototypage rapide en séance d'analyse et assurant la capitalisation des connaissances. La dichotomie Information Géographique / Informatique a nécessité de mobiliser des connaissances de ces deux domaines et structure le contenu de la recherche. La première contribution porte sur la modélisation des SIG. Suite à un balayage rapide de la bibliographie sur les méthodes et formalismes de conception de SIG existants, le besoin de comparer les propriétés spatiales et temporelles mise en ½uvre par les méthodes et les formalismes a conduit à entreprendre une étude terminologique s'appuyant sur la théorie des ensembles. Cette étude a donné lieu à une taxinomie générale de la terminologie utilisée. La proximité conceptuelle entre cette taxinomie et les diagrammes de classes UML a permis de définir une méthode de dérivation de cette taxinomie pour obtenir un métamodèle SIG et un Patron de Conception SIG. Ce dernier sera généré automatiquement par les transformations définies en ingénierie des modèles. L'étude terminologique a aussi permis d'identifier les relations entre les concepts thématiques, les propriétés spatiales et temporelles, etc. Ces relations ont contribué à définir les transformations de modèles de la seconde contribution. La seconde contribution relève de l'ingénierie des modèles. L'objectif relatif au processus de développement permettant le prototypage rapide en séance d'analyse a conduit à définir la méthode Continuous Integration Unified Process qui superpose un cycle de prototypage rapide en phase d'analyse de la méthode Unified Process. L'objectif de capitalisation des connaissances a nécessité de concevoir une généralisation de l'approche MDA appelée Software Development Process Approach (SDPA) fondée sur le constat que la capitalisation des connaissances est une problématique qui se pose au cours de tout le processus de développement. Un artefact multimodèle, appelé Software Development Process Model (SDPM), a été conçu pour résoudre ce problème. Il associe un sous-modèle à chacune des phases du cycle de développement. Une transformation de diffusion fondée sur le clonage des concepts permet de transférer, de sous-modèle en sous-modèle, les concepts du sous-modèle d'analyse jusqu'au(x) sous-modèle(s) d'implémentation. Une transformation de rétrodiffusion permet le transfert inverse. La cohérence du SDPM est assurée par une architecture de liens de traçabilité qui relie tout concept à son clone et par des prétraitements et/ou post-traitements aux transformations de diffusion et de rétrodiffusion. Quatre transformations de nature géomatique permettent d'une part, la saisie des propriétés spatiales et/ou temporelles des entités référencées sous forme d'annotations et, d'autre part, la conversion de ces annotations en éléments de modélisation UML exploitables par les générateurs de code de l'atelier de génie logiciel. Enfin, les trois transformations effectuées sur le modèle d'implémentation SQL adaptent le modèle diffusé au générateur de code de l'atelier de génie logiciel utilisé. La méthode Continuous Integration Unified Process et la démarche Software Development Process Approach ont été instrumentées au sein de l'atelier de génie logiciel
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Dates et versions

tel-00279669 , version 1 (15-05-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00279669 , version 1

Citer

André Miralles. Ingénierie des modèles pour les applications environnementales. Génie logiciel [cs.SE]. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00279669⟩
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