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Séance 3 : Modéliser la réalité géographique

U70 Lætitia Perrier Bruslé

De l’extraction de données à la gestion d’une base de données

Introduction

Les données géométriques sont liées entre elles par le géo-référencement.

Les données sémantiques sont liées entre elle par des liens logiques définis dans le cadre d’une base de donnée.

Introduction/rappel : les 4 étapes d’un SIG1) Définition des objectifs /plan d’observation

Définir les objectifs et les produits finis qui doivent résulter du SiGÀ partir d’une question initiale définir un plan d’observation et mettre en place une base de donnée.

2) Mise en forme de la base de donnéesNumérisation des cartes, récupération et mise au format des données.

3) Analyse des données (géotraitement)Superposition des couches, interrogation sur les attributs et les emplacements et localisations des entités.

4) Communication des résultats (géovisualisation)

Destinées à des non spécialistes des SIG, ils doivent être facilement compréhensible. La carte dans ce cas là est un bon support.

La première étape est l’étape fondamentale pour le devenir final de votre SIG

Base de donnée Modèle conceptuel

Choisir l’organisation de votre base de données

Proposer un modèle conceptuel qui rendent compte des relations existantes entre les différents attributs

I – Organisation d’une base de données

De la base de données à son organisation grâce au modèle

conceptuel

1-1 Des données au modèle

Définition d’une base de données

Une base de données un ensemble organiséde données. BD

Pour gérer une base de données on a recourt àdes logiciels particuliers : les systèmes de gestion des bases de données. SGDB

ex : Oracle, Access

Exemple de base de données

Base de données du service scolarité/inscription de l’université Nancy II pour gérer les informations relatives à la scolarité des étudiants et à leur profil.

Base de données de la SNCF pour la réservation en ligne des billets.

Bases de données = modèle + données

• Décrit la structure des données

• Fait partie intégrante de la base

• Les données ne peuvent exister sans le modèle

Le modèle

Données

24/07/92EmilieGAUTHIER

1/12/88YannVESSERON

12/05/95JulieROMAN

Date de naissancePrénomNom

+ modèle

Un schéma s’exprime selon un modèle

Principe des bases de données

Qualité requise d’une base de données

Exploitation efficace (ajout, suppression, modification, etc.).Minimisation de la place occupée sur le support. Interrogeable rapidement

1-2 Présentation des différents modèles

Évolution historique des modèles – en fonction des besoins

4 types de modèles pour l’organisation des BD

1. hiérarchique (1970)2. en réseau (1970)3. relationnel (1980)

4. orienté objet (1990)

BIOLOGIE PHYSIQUE GEOGRAPHIE

M. Gauthier M. GauthierMme Augagneur Mlle Jeanne

ENSEIGNEMENTS

Structure arborescente descendante - inconvénients :Redondance des donnéesDifficile gestion d’informations hétérogènes

Modèle hiérarchique

BIOLOGIE

GEOGRAPHIE

PHYSIQUE

ENSEIGNEMENTS

M. Gauthier

Mme Augagneur

ENSEIGNANTS

Mlle Jeanne

Pas de structure arborescente, pas de risque de redondanceSchéma devient vite complexe quand la base est importanteModèle très rigide pour une exploitation future

Modèle réseau

TABLE ENSEIGNEMENTS

123

BIOLOGIEPHYSIQUEGEOGRAPHIE

221

TABLE ENSEIGNANTS

N° PROF NOM BUREAU

P1P2P3

GauthierAugagneurJeanne

112215107

Les données sont regroupées dans des tableaux cohérentsRelations entre les tables grâce à des attributs clésModèle très flexible (possibilité aisée de rajouter de nouveaux attributs et de

nouvelles relations)

Les SGBD relationnels dominent actuellement le marché

Modèle relationnel (1980)

Clef primaireClef primaireRELATION

ENSEIGNEMENTS / ENSEIGNANTS

N° ENS N° PROF

1213

P1P1P2P3

Clé primaire – clé étrangère dans les modèles relationnels

126-12-2000AlbertPerrin3

229-04-1999BasileMartin2

101-01-1950BobDupont1

ville_naissdate_naiss

prénomnomPersID

TABLE PERSONNE

Ici ville_naiss est une cléétrangère (voir table VILLE)

2212341234Grenoble3

221234512345Lyon212123456123456Paris1

région

superficie

populationnomVilleI

D

TABLE VILLE

Ici region est une clé étrangère (voir table REGION)

ENSEIGNANT

NomPrénomBureau

Enseigner

ENSEIGNANTBIOLOGIE

ENSEIGNANTPHYSIQUE

ENSEIGNANTGEOGRAPHIE

Les données sont stockées sous forme d’objets dans des structures appelées classes

Nom de la classe

Attributs

Comportementou méthode

Modèle orienté objet (1990)

Classe

Les classes sont organisées en hiérarchie (notion d’héritage)

Modèle permettant de représenter des systèmes complexes

L’objet

La notion de hiérarchie dans les classes

ETAGE 1 ETAGE 2 ETAGE 3

Bureau A

Bureau B

Bureau C

BATIMENT

Notation : bâtiment A

\--> étage 0--> étage 1

\--> bureau A \--> personne Toto

--> bureau B --> étage 2

II – Création d’un modèle conceptuel

2-1 Concevoir un modèle

Les étapes essentielles

Les 4 étapes dans l’élaboration d’un modèle

Réalitégéographique

Modèle conceptuel des données MCD

Modèle logique

Modèle physique

Analyse préalable

Conception de la solution

Développement du projet

Mise en oeuvre

Logiciel

Modèle logique

Modèle physiqueRéalité

Modèle conceptuel

ÉlèveNumeroEleveNomPrénomDate naissance

Classe

NumeroClasseNiveau

fréquenter1-1 0-n

Modèle conceptuel

Exemple : modèle entité – relation

Modèle logique


Modèle conceptuel

Élève Classe

ELEVE (NumEleve, NomEleve, PrenomEleve, DateNaissance, NumClasse#)

CLASSE (NumClasse, Niveau)

Modèle logique

Exemple schéma relationnel

Modèle logique


Modèle conceptuel

Licence01

Master02

NiveauNumClasse

Camille

François

Thierry

PrenomEleve

0124/03/1985Pelletier03

02

01

12/08/1985

01/05/1984

DateNaissance NumClasseMartin01

Dupont02

NomEleveNumEleve

Le modèle physique

Tables de données reliées entre elles et rentrées dans un SGBDR

2-2 Le niveau conceptuel

Le modèle entité-relation

⇨ Les entités et ses propriétés⇨ Les associations,⇨ Les cardinalités

1-1 0-n

Association

EleveNumeroEleveNomPrenomDate naissance

fréquenter ClasseNumeroClasseNiveau

Cardinalités

Entités

Propriétés

Analyse des informations

EntitéUn individu ou un objet, une chose concrète ou abstraite qui peut être reconnue distinctement (ex. entité élève)

PropriétéUne propriété est une information qui caractérise une entité. Une propriété peut être élémentaire (ex. nom) ou calculée (ex. âge)Seules les propriétés élémentaires figurent dans une entité.

Entités

1-1 0-n

Propriétés


fréquenter ClasseNumeroClasseNiveau

L’entités et ses propriétés


OccurrenceCorrespond aux valeurs prises par les propriétés.

Ex. Martin est une occurrence de la propriété « nom »

IdentifiantC’est une (ou plusieurs) propriété particulière qui définit sans équivoque une occurrence d’une entité.

⇨ L’identifiant est souligné pour le repérer des autres propriétés.⇨ L’identifiant d’une entité est souvent un numéro ou un code.⇨ L’identifiant doit avoir une valeur unique pour chaque entité.

Occurrence et identifiant

Identifiant

Occurrence

Association : Une association assure le lien entre deux ou plusieurs entités.Elle s’exprime par un verbe d’action à l’infinitif.

Cardinalités : Les cardinalités sont des chiffres situés de chaque côté de l’association. Ils correspondent au nombre de possibilités minimales (0 ou 1) et maximales (1 à n) de participation d’une occurrence d’une entité à l’association.

1-1 1-n

Association

Cardinalités

Eleve

NumeroEleveNomPrenomDate naissance

fréquenterClasse

NumeroClasseNiveau

Associations et cardinalités

Les cardinalités (1)

1-1 1-n

Association

Cardinalités

Eleve


fréquenterClasse

NumeroClasseNiveau

1-n

0 => cardinalité minimale 1 => cardinalité maximale

Cardinalité minimale :

0 : Une entité peut exister tout en étant impliquée dans aucune association.

1 : Une entité existe si elle est impliquée dans au moins une association.

n : Une entité existe si elle est impliquée dans plusieurs associations.

Cardinalité maximale :1 : Une entité peut être impliquée dans au maximum une association.

n : Une entité est impliquée dans plusieurs associations.

Les différentes cardinalités sont donc :

0-1 0-n 1-1 1-n n-n

Les cardinalités (2)

L’élève ne peut fréquenter qu’une classe et une seule.La classe est fréquentée par un ou plusieurs élèves

Exemple de cardinalités

fréquenterfréquenter

obtenirnote


SalleNumSalle

occuper

ExamenNumeroExamenmatiere

NumeroClasseNiveau

Classeoccuper

2-3 Le niveau logique

Modèle relationnel

Modèle conceptuel

4 règles permettent de passer de l’un à l’autre

association

Entité1propriété1propriété2

*-*

propriété1propriété2

Entité2*-*

ENTITE1 (propriété1, propriété2)

ENTITE2 (propriété1, propriété2)

Du modèle conceptuel au modèle relationnel

Deux formalismes différents

Chaque entité donne naissance à une relation. Les propriétés deviennent des attributs de la relation. L’identifiant s’il existe devient la clé primaire de la relation et il est

souligné pour le différencier des autres attributs.

Règle 1 : Changement sémantique

RelationAssociation

Clef primaireIdentifiant

AttributPropriété

Modèle relationnelModèle conceptuel

ELEVEELEVE (NumeroEleve, Nom, Prenom, Date Naissance)

CLASSE (NumeroClasse, Niveau)

EXAMEN (NumeroExamen, matiere, note)

SALLE (NumeroSalle)

NumeroExamenmatiere

occuperNumeroEleveNomPrenomDate naissance

NumeroClasseNiveau

fréquenter1-1 0-n

obtenirnote

0-n

1-1

1-1

SalleNumeroSalle

Eleve Classe

NumeroClasseNiveau

0-n

Examen0-n

propriétés

Attributs

Règle 1

Clef primaire

Relation

Si les cardinalités maximales d’une association sont égales à 1:

Les deux entités sont regroupéesLes propriétés deviennent des attributs de la relation

CLASSE (NumeroClasse, Niveau, numeroSalle)

CLASSE (NumeroClasse, Niveau)

SALLE (NumeroSalle)

NumeroExamenmatiere

occuperEleve


ClasseNumeroClasseNiveau

fréquenter1-1 1-n

Examenobtenirnote

0-n 0-n 1-1Salle

NumeroSalle

NumeroClasseNiveau

1-1

1-1

Règle 2 : regroupement des entités

Si les cardinalités maximales d’une association sont égales à 1 et n: L’entité n donne naissance à une relation

- qui a comme clé primaire son identifiant. L’entité 1 donne naissance à une relation

- qui a comme clé primaire son identifiant et- comme clé étrangère, l’identifiant de l’entité n.

ELEVE (NumeroEleve, Nom, Prenom, Date Naissance)

CLASSE (NumeroClasse, Niveau, NumeroSalle)

ELEVE (NumeroEleve, Nom, Prenom, Date Naissance, numeroClasse #)

NumeroClasseNiveau

1-1 1-n

NumeroExamenmatiere

occuperEleve


Classefréquenter

Examenobtenirnote

0-n 0-n SalleNumeroSalle

Examen

1-1

1-1

Clé étrangère

Clé primaire

Règle 3 : Insertion de clefs étrangères dans une relation

Si les cardinalités maximales d’une association sont égales à n et n: Chaque entité donne naissance à une relation

- qui a comme clé primaire son identifiant. On crée une nouvelle relation

- qui a comme clé primaire les deux clés étrangères de chaque entité.

EXAMEN (NumeroExamen, Matière)

ELEVE (NumeroEleve, Nom, Prénom, Date Naissance, numeroClasse #)

OBTENTION (NumeroEleve#, NumeroExamen#, note)

NumeroExamenmatiere

occuperEleve


ClasseNumeroClasseNiveau

fréquenter1-1 0-n

Examenobtenirnote Salle

NumeroSalle

NumeroClasseNiveau

Examen0-n 0-n

1-1

1-1

Règle 4:Création d’une nouvelle relation

Schéma : Nom de la relation suivi des attributs

Clé primaire : Attribut qui identifie chaque instance de la relation.

Ni doublons, ni valeurs nulles

Elle doit être la plus petite possible

Éviter les chaînes de caractères (erreur de saisie).

Peut être constituée de plusieurs attributs si nécessaire.

Clé étrangère : Attribut ou groupe d’attributs qui sont clé primaire dans d’autres relations. Elle est suivie du signe #

Remarques sémantiques et formelles

2-4 Le modèle physique

Le système de gestion des bases de données relationnelles

SGBDR

Du modèle relationnel au modèle physique

Modèle physique

Modèle relationnel

Deux formalismes différents

Licence01

Master02

NiveauNumClasseCLASSE (numclasse;niveau)

Exercice : passer du modèle relationnel au modèle physique

ELEVE (NumeroEleve, Nom, Prénom, Date Naissance, numeroClasse #)

Modèle relationnel

Modèle physique

Nouveau vocabulaire

Licence01

Master02

NiveauNumClasseTABLE

LIGNE ouENREGISTREMENT

Camille

François

Thierry

PrenomEleve

0124/03/1985Pelletier03

02

01

12/08/1985

01/05/1984

DateNaissance NumClasseMartin01

Dupont02

NomEleveNumEleve

CHAMP ou COLONNE

Le vocabulaire change encore

Ligne (ou tupleOccurrenceOccurrence

Clé primaireClé PrimaireIdentifiant

Champ ou colonneAttributPropriété

TableRelationEntité

SGBDRModèle relationnelModèle conceptuel

III – Applications

3-1 Exemple de modèle conceptuel

Le réseau de transport de Quito

Mobilité urbaine et approche systémiqueÉtudier la mobilité dans un milieu urbain suppose analyser l’occupation des sols, la distribution de la population, la configuration de l’espace, le contexte économique etc. De multiples éléments interviennent dans la mise en oeuvre de la mobilité. Différents acteurs, aux compétences complémentaires parfois chevauchantes, participent à son fonctionnement. La mobilité s’organise par le biais de moyens de transport qui circulent sur un support physique et qui requièrent de l’énergie. Les déplacements ne sont que la résultante de l’expression des besoins, contraints ou non, des citadins satisfaits grâce à une offre de transport. L’évolution de certains éléments entraîne le plus souvent une évolution d’un ou plusieurs autres éléments. Par exemple, plus le nombre de voitures augmente, plus les pouvoirs publics auront tendance àconstruire de nouvelles routes, à bâtir des parkings plus grands, ou àfavoriser des modes alternatifs (transport en commun, bicyclette). De même, des changements de la mobilité peuvent induire des changements pour la ville. Par exemple, l’adoption d’un métro dans une ville engendre systématiquement une restructuration de l’occupation des sols urbains.

DEMORAES 2004, p. 32

Quelques relations systèmes

EffetsPerturbations

DEMORAES, Florent, 2004, MOBILITE, ENJEUX ET RISQUES DANS LE DISTRICT METROPOLITAIN DE QUITO (EQUATEUR), p 33, http://edytem.univ-savoie.fr/membres/demoraes/these/these.html

Le modèle conceptuel

3-2 Construire un modèle conceptuel

Notre zone d’étude se situe sur les communes de Pélissanne et Lambesc (département des Bouches du Rhône).Chacune de ces communes est divisée en parcelles appartenant à des propriétaires individuels.Sur certaines parcelles, les propriétaires ont bâti une ou plusieurs maisons (annexes).Une route départementale et plusieurs chemins communaux traversent les deux communes et desservent quelques maisons.Une rivière traverse Pélissanne et Lambesc du nord au sud.

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