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mardi, 06 octobre 2015 00:00

Modéliser et concevoir une base de données géographique ArcGIS avec le MDG EA

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Sparx Systems a récemment animé deux Webinars pour présenter les fonctionnalités du MDG ArcGIS pour Enterprise Architect. Ce module permet de réaliser la conception de base de données géographiques ou "geodatabase" pour la suite de logiciels SIG (Système d’Information Géographique) développée par Esri (Environmental Systems Research Institute, Inc.).

Cet article présente une synthèse des principaux points évoqués lors de ces webinars afin de comprendre ce que propose le MDG ArcGIS disponible par défaut avec EA 12.

ArcGIS : applications et base de données géographiques

ArcGIS est une suite de logiciels d’information géographique permettant de réaliser et de maintenir des bases de données géographique ou « geodatabase » par des experts SIG. Les domaines d'utilisation sont très vastes.

Une geodatabase comporte une modèle d'informations complet utilisé pour la représentation et la gestion d'informations géographiques. Elle contient notamment :

  • des classes d'entités (feature class en anglais) pour représenter des ensembles homogènes d'entités communes, possédant toutes la même représentation spatiale (points, lignes ou polygones) et un ensemble commun d'attributs;

classes entités MDG ArcGIS esri

  • des jeux de données raster (matrice de pixels);

arcgis raster

  • des attributs.

MDG Technology ArcGIS : intégration dans Enterprise Architect

L’extension MDG ArcGIS permet de concevoir des bases de données géographiques au travers de modèles avec Enterprise Architect. L’intérêt consiste à modéliser et concevoir une geodatabase ArcGIS en s’appuyant sur UML avec un profil UML ArcGIS. Cette approche a déjà été mise en place notamment pour modéliser des schémas relationnels de base de données selon le SGBD utilisé (MySQL, SQL Server, Oracle, Postgres…).

Une fois le schéma d’une geodatabase modélisé dans Enterprise Architect, ce modèle peut être exporté vers ArcGIS dans un document XML Workspace. Enterprise Architect permet aussi de visualiser un schéma de geodatabase ArcGIS existant via l’import d’un document XML Workspace. Les principales fonctionnalités du MDG ArcGIS sont présentées ci-dessous :

Communiquer avec les modèles de conception de la géodatabase Modéliser et générer les schémas de géodatabase Visualiser une géodatabase existante
MDG Technology Sparx EA ArcGIS esri MDG Technology Sparx EA ArcGIS esri  MDG Technology Sparx EA ArcGIS esri 

En s’appuyant sur un référentiel de modélisation avec Enterprise Architect, les experts peuvent :

  • visualiser et diffuser les modèles de conception de la géodatabase
  • établir une traçabilité entre la conception d’une géodatabase et les exigences ou autres modèles de l’entreprise
  • réaliser des analyses d’impact, de la stratégie d’entreprise à l’implémentation de composants GIS critiques.

L’utilisation de modèles et d’une représentation visuelle pour définir une géodatabase facilite la productivité.

Le MDG ArcGIS permet de créer des éléments ArcGIS sur un diagramme, de les associer, de leur rajouter des attributs, etc.

L’export XML intégré à Enterprise Architect permet de générer un Workspace ArcGIS à partir des modèles.

Enterprise Architect permet de réaliser l’import d’un Workspace XML qui contient le schéma ArcGIS afin de visualiser une géodatabase existante sous forme de modèles.

Webinars Sparx Systems

Modéliser des bases de données géographiques avec EA12

Ce webinar est accessible à partir du lien suivant : https://www.youtube.com/watch?v=r9FdJpqDr9I.

Contexte d’utilisation présenté lors du webinar : déploiement de compteurs intelligents (SmartMeter) chez les particuliers.

  • La société responsable du déploiement des compteurs intelligents ‘SmartMeter’ doit pouvoir géolocaliser et identifier facilement les domiciles pour lesquels une installation est prévue ou a été réalisée.
  • Durant la phase de déploiement, la société doit pouvoir afficher la carte d'un quartier avec les logements dans lesquels de nouveaux compteurs vont être installés.
  • La mise en place d'une base de données géographique permet de répondre à ce besoin ; chaque domicile possède des données spatiales et peut ainsi être géolocalisé.

Modélisation et conception du schéma

L’assistant de création propose des modèles ArcGIS sous la Technology Geospatial. La structure générée contient une vue principale qui correspond au Workspace ArcGIS, composée de modèles pour définir les fonctions, domaines, et références spatiales. Une boite à outils avec des termes propres à ArcGIS est proposée :

toolbox MDG ArcGIS Sparx EA

Remarque : l’aide pour le MDG ArcGIS est accessible depuis le menu Extensions > ArcGIS > About.

Le diagramme suivant a été créé lors du webinar :

 

Voici quelques explications sur ce diagramme :

  • Pour le compteur, la classe SmartMeter est un élément Table (Object Class), celui-ci ne possédant aucune donnée géographique.
  • Les classes House et Office sont des classes d’entités de type Point i.e. ces emplacements pourront être représentés par un point sur une carte. Ces classes et leurs attributs portent des Tagged Values qui correspondent aux propriétés ArcGIS associées.
  • La classe BuildingMaterial permet d'identifier les différents types de matériaux utilisés pour une maison. Cette classe de type CodedValueDomain est similaire aux classes d'énumération ; elle contient une liste de paires valeurs - codes (attributs DomainCodedValues). BuildingMaterial est défini dans le modèle Domains.
  • L'héritage UML peut être utilisé avec EA lors de la conception d’une géodatabase. Par exemple une maison ou un bureau sont tous deux des bâtiments avec une adresse postale ; la classe abstraite Building a été créée comme classe parente à Home et Office.
    L’héritage peut être utilisé en phase de conception afin de faciliter la compréhension et la maintenance de la base de données géographique, même si celle-ci ne supporte pas ce concept de la programmation orientée objet. Lorsque l’export XML vers ArcGIS sera réalisé, seules les classes Office & House seront générées, chacune avec les attributs hérités (ex : StreetAddress).
  • Les classes Subtype Brick et Weatherboard ont été créées et associées via un lien Subtype avec la classe House afin de catégoriser les données (par exemple une maison peut être construite en brique ou en bardage). La Tagged Value SubtypeCode permet d'associer un identifiant unique pour les classes Brick et Weatherboard. Dans la classe House, ce code permet d'indiquer le subtype par défaut (SubTypeCode = 0 i.e. Brick).

arcgis subtype classes subtypecode

Les références spatiales, présentes dans le modèle Spatial References, doivent être définies dans le Workspace ArcGIS. Cet élément contient des informations sur le système de coordonnées et les valeurs de tolérance.
Le système de coordonnées utilisé peut être défini via le menu Extensions > ArcGIS > Set Coordinate System. L’ensemble des systèmes proposés par EA sont reconnus par ArcGIS.

arcgis coordinate system selection sparx esri

Une fois validé, les valeurs par défaut liées au système sont mises à jour dans l’élément :

esri arcgis design modele spatial reference

Ces informations peuvent être rattachées et utilisées pour les éléments du paquetage Feature Dataset : ouvrir les propriétés du paquetage > ArcGIS, et mettre à jour le champ SpatialReference en sélectionnant l’élément disponible.

Validation du schéma

Le MDG ArcGIS permet de valider le schéma d’une géodatabase avant de l’exporter vers ArcGIS. Pour lancer la validation, sélectionner le paquetage du Workspace > clic droit > Extensions > ArcGIS > Validate ArcGIS Model.

Export du Workspace XML

Le MDG ArcGIS permet de générer un schéma de géodatabase en s’appuyant sur le format XML Workspace défini par Esri. Pour lancer l’export, sélectionner le paquetage du Workspace ArcGIS > clic droit > Extensions > ArcGIS > Export to ArcGIS Workspace XML.

Import du Workspace XML dans ArcCatalog

Le Webinar s’est terminé par la démonstration de l’import du Workspace dans l’application ArcCatalog. Une fois importée, la BD géographique contient bien les features House et Office, la relation HouseToMeter, et SmartMeter.
On retrouve également les attributs et subtypes définis.

ArcCatalog Workspace

Modéliser des bases de données géographiques ArcGIS à grande échelle

Ce webinar est accessible à partir du lien suivant : http://www.sparxsystems.com/resources/webinar/arcgis/geodatabase-large-scale-design/large-scale-arcgis-design-models-with-uml-and-enterprise-architect.htm

Ce webinar aborde des techniques de modélisation avancées pour concevoir des geodatabases évolutives pour ArcGIS.

  • Utiliser les classes abstraites afin de créer des modèles réutilisables et maintenables
  • Utiliser les cadres de diagrammes (diagram frames en anglais) pour simplifier la gestion d’une vue globale de la base de données géographique, diffusée sous forme de poster
  • Générer des sous-ensembles du schéma de base de données en s’appuyant sur une conception modulaire

Classes abstraites

La conception d’une geodatabase pour différents types de bâtiments peut être définie au travers de classes d’entités (feature class en anglais) ayant en commun le type d’entité (point, ligne, polygone…), identifié par un stéréotype.

Lorsque le type d’entité doit être modifié, il est alors nécessaire de mettre à jour chaque classe, dont les efforts peuvent être conséquents pour une base de données à grande échelle.
La solution consiste à définir une classe abstraite pour porter le type d’entité via le stéréotype en s’appuyant sur l’héritage UML. Ainsi pour passer du type Point à Polygon, seule la classe Building doit être modifiée.

 L'héritage permet de spécialiser les propriétés ArcGIS dans une classe d'entités en modifiant les valeurs des Tagged Values héritées :

 

Cadres de diagrammes

La publication sous forme de posters d’une base de données géographique à grande échelle nécessite la mise en place d’un large diagramme avec de nombreuses informations. Ce diagramme permet de représenter l’intégralité de la géodatabase, néanmoins il peut être difficile à maintenir.

Enterprise Architect permet de construire une vue d’ensemble à partir d’une sélection de diagrammes en s’appuyant sur la fonction de cadres de diagrammes ; chaque diagramme est défini séparément pour être ajouté dans le diagramme global.

Etape 1 : définir les diagrammes séparemment

Etape 2 : créer un cadre de diagramme pour afficher son contenu dans le diagramme global

diagram frame EA ArcGIS MDG

Remarques :

  • la fonction de zoom du diagramme permet de naviguer facilement sur le poster;
  • la mise à jour de l’un des diagrammes du modèle est répercutée automatiquement sur le poster.
  • cette fonctionnalité permet d’afficher plusieurs fois un élément sur le même diagramme (cf. astuce 14). Dans l’exemple ci-dessous, la classe Building est affichée pour différents contextes.

Conception modulaire avec les SchemaView ArcGIS

La base de données géographique à grande échelle contient de nombreux éléments qui ne sont pas toujours tous nécessaires pour certaines applications. 

EA permet de définir un sous-ensemble du schéma de la géodatabase qui répond exactement aux besoins d’une nouvelle application. Cette approche modulaire permet ainsi de réutiliser des éléments de la base de données géographique tout en se limitant au contexte d’utilisation. Cette approche évite ainsi de dupliquer des informations dans le modèle de conception.

sparx ea arcgis schemaview subset

Les sous-ensembles sont définis dans le MDG ArcGIS d’EA via un paquetage stéréotypé « ArcGIS SchemaView ». Le diagramme suivant représente en vert les éléments sélectionnés du Workspace pour la vue « CustomerView » par la création de liens de dépendance avec le paquetage Schema View :

sparx ea arcgis schemaview define

Remarques :

  • Le lien entre Customers et Accounts indique une dépendance explicite i.e. les classes du domaine Accounts seront toujours importées lors que Customer est importé.
  • L’export EA supporte également les dépendances implicites. Dans l’exemple suivant, la classe BuildingMaterial est définie comme type de l’attribut Brick.Material. Cette classe sera exportée pour ce domaine afin d’obtenir un schéma valide.

Une fois défini, le « schéma view » peut être exporté via un clic droit sur le paquetage > ArcGIS > Export to ArcGIS Workspace. Dans ArcCatalog, les liens ont été exportés dans une nouvelle base de données géographique :

ArcCatalog Workspace geodatabase