Conception d`une nouvelle ontologie pour l`interopérabilité des

SETIT 2007
4th International Conference: Sciences of Electronic,
Technologies of Information and Telecommunications
March 25-29, 2007 – TUNISIA
Conception d’une nouvelle ontologie pour
l’interopérabilité des systèmes d’informations
géographique.
Hacene BELHADEF* et Dr Mohamed-Khireddine KHOLLADI**
*Equipe de vision & infographie Laboratoire LIRE. Département d’Informatique
Faculté des Sciences de l’Ingénieur. Université Mentouri de Constantine
Tél. 213.73.70.30.25
Email: [email protected] /[email protected]
**Chef de département informatique de la faculté des sciences de l’ingénieur de l’université Mentouri Constantine
Chef d’équipe de recherche sur les nouvelles technologies d’information de communication et leurs applications dans les
institutions des archives nationaux du laboratoire des sciences et des techniques
D’information et leur rôle dans le développement national,
Membre de l’équipe de recherche « Vision & Infographie » du laboratoire LIRE,
Tél. & Fax: 213 31 818817 et GSM : 213 70 314924
Email : [email protected], [email protected], [email protected]
Site Web: www.asd-kholladi.com
Résumé: Nous avons traité dans le présent article, le problème de l’interopérabilité des systèmes d’informations
géographiques (SIG) par une approche basée sur une ontologie. Cette dernière elle est conçue d’une nouvelle manière,
qui se caractérise par une approche inspirée des architectures des réseaux informatiques 3-Tiers (cf. figure 1).
L’adoption d’une telle approche est justifiée par l’objectif de notre conception qui était la séparation entre le traitement
des opérations et celui des données, ainsi que l’ontologie joue ici un rôle d’intermédiation pour minimiser
l’hétérogénéité et unifier le discours entre les différents systèmes d’Information géographiques. Plusieurs processus ont
été ajoutés pour compléter et consolider le fonctionnement de cette ontologie.
Mots Clés: Système d’information Géographique, Interopérabilité, Ontologie
hétérogènes par leur contenu, leurs fonctionnalités et
leur plate-forme [ERI 98].
INTRODUCTION
Les ontologies géographiques ont aussi un avenir
prometteur car elles sont un tremplin pour le partage
automatisé d’informations dans des domaines où les
données sont complexes à modéliser et onéreuses.
Elles doivent jouer un rôle important de référence
pour l’interopérabilité des systèmes [NAD 03].
L’évolution des nouvelles technologies de
l’information et de la communication et entre autres
l’Internet et les systèmes d’informations distribués a
permis à un nombre important de cette communauté
de partager des sources d’informations hétérogènes et
d’une grande masse.
La consultation, la mise à jour et la recherche
d’informations par les différents utilisateurs
nécessitent des outils et des moyens spécifiques se
basant sur la standardisation de l’univers de discours.
L’interopérabilité des systèmes est une meilleure
solution qui propose un ensemble de processus afin de
permettre aux différents systèmes de partager des
informations et des services.
1. Systèmes d’informations géographiques
Les
systèmes
d'information
géographique
regroupent différentes méthodes et techniques
informatiques, permettant de modéliser, de saisir sous
forme numérique, de stocker, de gérer, de consulter,
d'analyser, de représenter des objets ou des collections
d'objets géographiques, avec la particularité essentielle
de prendre en compte les caractéristiques spatiales de
ces objets au même titre que les attributs descriptifs
qui y sont attachés [KHO 91] [KHO 04] [KHO 06]
[LAU 92].
En conséquence, l’interopérabilité permet à un
utilisateur d’exploiter de manière transparente les
ressources de différents SIG, physiquement répartis et
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SIG-A dit dominant, partageant ses ressources
(données et connaissances) avec les autres SIG et qui
joue aussi un rôle d’un serveur d’ontologies, ce
dernier a le droit et le pouvoir de gérer l’ensemble des
ressources partageables représentées par des
ontologies. Une telle architecture est vue comme un
réseaux des SIG d’une topologie en anneau (cf. figure
1).
2. Interopérabilité
Le problème de l’interopérabilité est devenu
aujourd’hui crucial, surtout dans les systèmes
d’informations géographiques, car ces derniers ont
besoin de plus en plus de travailler ensemble et
partager leurs ressources, pour répondre à leurs
besoins [PAT 97] et [ALE 05].
Cette partageabilité doit être réalisée par des
mécanismes assurant le bon fonctionnement de ces
systèmes. Comme nous avons dit auparavant que
l’interopérabilité est l’une des meilleurs solutions
permettant de fournir aux utilisateurs la vision et
l’impression qu’ils travaillent dans un système
"virtuel" unique et homogène, alors que réellement
l'information est distribuée sur des environnements
hétérogènes, aussi elle leur donne la possibilité
d’accéder d’une manière simple, transparente et
efficace aux informations demandées, quelles qu'en
soient la localisation ou les modalités de stockage.
L’interopérabilité des SIG est motivée par les objectifs
suivants :
•
Réduire les coûts d’acquisitions des données.
•
Améliorer les processus d’aide à la décision.
•
Ajouter des nouvelles fonctionnalités à un
système existant.
•
Migrer vers de nouveaux systèmes tout en
préservant l’existant [ERI 98].
Figure 1. Topologie en anneau des SIGs
La gestion de l’ontologie permet de la mettre à jour,
en lui ajoutant et/ou supprimant des éléments
(Concepts, relations, instances, etc.) et en modifiant sa
structure, tout en respectant la sémantique existant
entre ses concepts et ses relations. L’ontologie
proposée dans cet article est inspirée de l’architecture
des réseaux trois tiers [HTT 01] étant partagée entre
(cf. figure 2).
3. Ontologie
L’ontologie est définie tout simplement comme un
ensemble de concepts (classes) et les relations existant
entre ces concepts. Elle est définie aussi en tant
qu’une spécification explicite d’une conceptualisation
[GRU 03] souvent considérée comme un modèle
réutilisable et partageable.
Comme toutes les ontologies, les ontologies
géographiques
peuvent
être
utilisées
pour
l’exploration,
mais
aussi
pour
l’extraction
d’informations et au-delà pour l’inter opération des
SIG [NAD 03], c’est pour cela nous avons choisi
l’ontologie comme un outil pour réaliser
l’interopérabilité entre les différents SIG.
1.
Le client qui est le demandeur de ressources par
la formulation d’une requête.
2.
Le
serveur
d'application
(appelé
aussi
middleware) qui est chargé de fournir les
ressources demandées en faisant appel à un autre
serveur.
3.
Le serveur secondaire (généralement appelé
serveur de base de données), fournissant un
service au premier serveur.
Dans cet article nous avons conçu un système basé
sur deux types d’ontologies (cf. figure 3), chacune
d’elles
s’occupe
d’une
tâche
précise
et
complémentaire à l’autre, tout en répondant aux
objectifs cités dans le paragraphe précédent [NAT 01]
[LAU 92]et [KHO 06].
Figure 2. Architecture réseau 3-Tiers
4. Description de notre Système
En inspirant de cette architecture, nous avons
décomposé notre ontologie en deux sous ontologies
dites respectivement, ontologie d’application et
ontologie du domaine (cf. figue 3).
Notre conception s’est effectuée sur une architecture
un peu spéciale (cf. figure 1) d’un ensemble de SIG
travaillant sur des données de deux catégories,
spécifiques pour chacun des SIG et communes entre
autres.
L’ontologie d’application s’occupe de la vérification
syntaxique de la requête exprimée par un SIGi, après
qu’elle soit subie d’une transformation en langage
Cet ensemble se caractérise par l’existence d’un
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précédemment le rôle de l’ontologie du domaine qui
va consulter le thésaurus en extrayant les termes
compatibles aux ceux composant la requête, puis
l’exécution de cette dernière et passer le résultat à un
module assurant l’adaptation (mode et paramètres
d’affichage) entre le système émettant de la requête et
le système ayant répondu à cette requête.
d’ontologie (cf. figure 5), l’ontologie d’application,
elle vérifie aussi les droits d’accès aux ressources
demandées après désignation de la destination de la
requête (à quel SIG pouvant en répondre).
L’ontologie du domaine prend en charge la mise en
correspondance entre les termes (attributs) exprimés
par la requête du système interrogeant et ceux du
système interrogé en utilisant un thésaurus [AMA 03].
Figure 3. Ontologie globale
4.1 Processus d’interrogation d’un SIG
Comme le montre la figure 4, un système
quelconque de l’ensemble des SIG, forme une requête
dans son langage d’interrogation, cette dernière passe
tout d’abord par une exécution locale en essayant de
lui répondre, si le cas (réponse positive) le résultat
sera transmis à l’application du tel SIG, si ce n’est pas
le cas (réponse négative), la requête va être transmise
au SIG-A pour voir s’il y a possibilité de lui répondre
en interrogeant un autre SIG connu par l’ensemble des
SIG coopérants. Le SIG-A prend en charge cette
opération en consultant l’ensemble des ontologies qui
sont implémentées et gérées à son niveau.
Figure 5. Architecture du SIG A
6. Conclusion
La communication entre systèmes d’informations
géographiques est une tâche varié et complexe, vu la
spécificité de chaque système (organisation, langage
utilisé…), le type, le mode de transfert de données
échangées et le coût de la technologie utilisée pour
satisfaire les besoins et les demandes des différents
utilisateurs dans les délais et normes. Tous ces défis
s’expriment par le terme de l’interopérabilité. Dans cet
article, nous avons proposé une architecture d’un
système basé sur une ontologie composée elle-même
de deux ontologies d’application et du domaine, la
première assure l’interopérabilité syntaxique et la
deuxième l’interopérabilité sémantique. Notre système
intègre aussi un processus d’adaptation qui rend le
résultat de l’interrogation dans un format
compréhensible et acceptable par le SIG interrogeant
(on parle ici de la représentation et la résolution
multiple) [BEL 06].
Figure 4. Processus de formulation d’une requête
par un SIG
4.2 Fonctionnement du SIG-A
Après avoir reçu la requête qui a été formulée par le
système SIGi, le système SIG-A, la transforme en
langage d’ontologie, puis la transmettre à l’ontologie
d’application pour vérifier sa structure syntaxique et
décider à qu’elle ontologie du qu’el SIG va être
adressée (cf. figure 5). Comme nous avons expliqué
REFERENCES
[NAT 01] Natalya F. Noy et Deborah L. McGuinness , «
Ontology Development 101 : a guide to creating your first
ontology », Stanford Knowledge Systems Laboratory
Technical Report KSL-01-05, Stanford Medical
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2001, http://www.perso.wanadoo.fr/yermat/datamodel/noDevOnto.pdf
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[PAT 97] Patrice Degoulet , Marius Fieschi et Christophe
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[KHO ,06] Kholladi M.K. & Mezioud C., « Modelling and
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Jordan, Vol 2, pp 393-400, ISSN: 2005-2169, 2006.
[AMA 03] B. Amann, « Cours No 4 – Le Web
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