Conception et développement d’un service web de constitution de mini-cubes SOLAP en temps réel Présentation de maîtrise Etienne Dubé Direction: Thierry Badard, Ph. D. Co-direction: Yvan Bédard, Ph. D. Département des sciences géomatiques, Université Laval 20 avril 2007

Mise en contexte Objectifs et méthodologie Concepts et modélisation Réalisation Conclusion et perspectives Plan de la présentation

La géomatique décisionnelle :  Entrepôts de données géo- décisionnelles  SOLAP  Tableaux de bord, … Mise en contexte L’informatique mobile :  Réseaux sans-fil  PDA, smartphones, … Ce projet se situe à l’intersection de :

Imaginons : Équipe contre les incendies de forêt, mobilisée sur le terrain Une énorme quantité de données spatiales disponible Pour l’analyse, mise en place d’un entrepôt de données géo-décisionnelles Idéalement, ce qu’on aimerait : 1. Enrichir la prise de décision par l’information de mobilité : exploitation de la localisation 2. Prise de décision sur le terrain : diffusion de l’information vers les mobiles Mise en contexte Mobilité et géo-décisionnel ?

Les outils SOLAP actuels sont conçus pour les environnements de bureau Contraintes des environnements mobiles : 1 – Interface utilisateur et méthodes d’entrée : taille d’affichage réduite, stylet 2 – Liens de communication : sans-fil, débit limité, communications intermittentes 3 – Interopérabilité entre systèmes : matériel et logiciel hétérogènes 4 – Taille et structure des données : capacités de stockage et de calcul limitées Actuellement, aucune solution intégrée pour y répondre Mise en contexte Problématique

Ce projet de recherche cible spécifiquement : Échange de données X Mise en contexte

Objectifs et méthodologie Concepts et modélisation Réalisation Conclusion et perspectives Plan de la présentation

Objectif général :  Concevoir et mettre en œuvre une architecture pour la diffusion des données géo-décisionnelles à destination des clients mobiles Objectifs spécifiques :  Évaluer les contraintes reliées aux environnements mobiles en géomatique  Adapter les cubes de données SOLAP aux environnements informatiques mobiles (concept de mini-cube)  Réaliser une infrastructure technologique pour SOLAP mobile Objectifs et méthodologie Objectifs

Analyse Conception Réalisation Validation Objectifs et méthodologie Méthodologie

Mise en contexte Objectifs et méthodologie Concepts et modélisation Réalisation Conclusion et perspectives Plan de la présentation

Offrir les fonctionnalités dans une architecture orientée services, sous forme de service Web. De liens de communication Réduction du temps de transmission Support du mode déconnecté (fonctionnement autonome) De taille et structure des données Réduction de la taille de stockage Réduction de la complexité géométrique Stockage facultatif des agrégations Solution aux contraintes : Réduire la taille des cubes de données, pour les amener sur appareil mobile : concept du mini-cube. De liens de communication Protocoles standardisés de communication réseau (HTTP, TCP/IP) Gestion des communications asynchrones (mode déconnecté) D’interopérabilité entre systèmes Normes et recommandations du W3C, de l’OGC et de l’ISO pour l’échange de données (XML, GML) et l’invocation des services (SOAP, WSDL) Solution aux contraintes : Concepts et modélisation Solution adoptée

Sous-ensemble d’un cube de données, destiné à l’usage mobile Réduit en taille et en complexité :  dimensions, niveaux, membres, mesures  faits  géométrie simplifiée pour membres spatiaux  ne nécessite pas d’agrégations pré-calculées Conçu pour la consultation en mode déconnecté (autonome) Construit à partir d’entrepôts de données existants Concepts et modélisation Concept du mini-cube

Opérateurs spatiaux pour sélection des membres :  Opérateurs topologiques (inclusion, intersection, …)  Opérateurs métriques (analyse de proximité, corridor, …) Opérateurs de construction de sous-cubes :  Inclusion (sélection) de membres pour une dimension  Agrégation sur des membres pour une dimension  Exclusion d’une dimension (tranche sur un membre ou agrégation sur tous)  Sélection de mesures Traitements de simplification géométrique pour les membres spatiaux (e.g. Douglas-Peucker) Concepts et modélisation Constitution d’un mini-cube

Constitution d’un mini-cube sur la population des divisions de recensement, rayon de 100 km autour de Québec 1. Sélection spatiale des membres au niveau « Division de recensement » 2. Inclusion dans le mini-cube des membres sélectionnés ; les membres descendants (aux niveaux plus détaillés) sont également inclus 3. Choix d’une mesure « Population » 4. Récupération des cellules (faits) pour les membres et mesures demandés (requête MDX) Concepts et modélisation Exemple

Concepts et modélisation Architecture orientée services (SOA)

Présente les opérations accessibles aux clients Opérations du service de constitution de mini-cubes :  GetCapabilities : interroger les capacités du service et la liste des cubes disponibles (le menu du restaurant !)  DescribeSchema : interroger les métadonnées (schéma) d’un cube : dimensions, hiérarchies, niveaux et mesures  GetMembers : interroger les dimensions pour obtenir les membres et mesures. Ici interviennent les : opérateurs spatiaux pour sélection des membres traitements de simplification géométrique des membres spatiaux  GetCells : demander un sous-ensemble de cellules (faits) correspondant à une sélection de membres. Ici interviennent les : opérateurs de construction de sous-cube  GetCube : combinaison en une phase des trois opérations précédentes, selon des requêtes prédéfinies Concepts et modélisation Contrat de service Web

Définit la structure et le format de l’information livrée par le service au client Encodage XML :  s’inspirant de XCube (Hümmer et al., 2003) pour la structure multidimensionnelle  s’appuyant sur GML (ISO 19136) pour la représentation des objets géométriques Cet encodage assure l’interopérabilité entre systèmes Permet la livraison de cubes complets (métadonnées + données) contrairement à XML for Analysis (Microsoft SSAS) Concepts et modélisation Format XML de livraison de cubes

Modèle conceptuel pour format de livraison de cubes

Mise en contexte Objectifs et méthodologie Concepts et modélisation Réalisation Conclusion et perspectives Plan de la présentation

Étapes restantes Compléter les opérateurs de constitution de mini-cubes Compléter le format XML de livraison des mini-cubes (XML Schema) Implanter la couche service Web (SOAP+WSDL) selon le contrat de service modélisé Tests de performances et validation des données en sortie Tâches accomplies Adaptation des outils pour gérer les données spatiales :  ETL : Kettle  Serveur OLAP : Mondrian Construction d’un entrepôt de données (Statistique Canada) Configuration et déploiement du serveur OLAP (Mondrian) Implantation d’opérateurs de constitution de mini-cubes Conception du format XML de livraison des mini-cubes Réalisation Développement du prototype

Réalisation Exemple : version « spatialisée » de Kettle (ETL)

N’empêche pas les manipulations engendrant des données incomplètes ou incohérentes La simplification géométrique, telle qu’appliquée, peut causer :  modification de la définition des entités spatiales (e.g. superficie changée)  trous et chevauchements entre régions adjacentes ... problèmes typiques de la généralisation cartographique ! Réalisation Limites de l’approche

Mise en contexte Objectifs et méthodologie Concepts et modélisation Réalisation Conclusion et perspectives Plan de la présentation

Apports :  Exploration de la mobilité pour applications géo-décisionnelles  Définition du concept de mini-cube  Conception d’une architecture orientée services pour SOLAP mobile  Définition d’un encodage XML/GML pour cubes SOLAP  Mise en œuvre du service Web de constitution de mini-cubes Publications :  Web Services Oriented Architectures for Mobile SOLAP Applications (IJWET – International Journal of Web Engineering and Technologies)  Article en cours pour SAGEO 2007 Ces travaux constituent une première brique dans une infrastructure élargie de services pour applications géomatiques décisionnelles mobiles... ou sédentaires! Conclusion et perspectives Conclusion

Client SOLAP mobile Autres composants d’une architecture orientée services élargie (GeoSOA) :  Services de chaînage et de répertoire des cubes  Service web de mise à jour des cubes  Service Geo-XML for Analysis et langage MDX spatial  … Services décisionnels basés sur la localisation (LBS) Conclusion et perspectives Perspectives

Thierry Badard Yvan Bédard Professionnels de recherche : Eveline Bernier, Frédéric Hubert, Suzie Larrivée, Martin Nadeau, Marie-Josée Proulx, Sonia Rivest Collègues étudiants Soutien financier :  Chaire de recherche industrielle en bases de données géospatiales décisionnelles  Programme de bourses d’études de Géomatique Canada Remerciements