Proposition d’une architecture de SIG 3D orientée service Web

Les composantes fondamentales d’un SIG 3D

Nous avons discuté au chapitre précédant de différents concepts et technologies touchant l’information géographique en lien avec le 3D. En se basant sur cette information, nous sommes maintenant en mesure de résumer et mettre en évidence les aspects importants à tenir en compte dans la définition de ce que devrait être, selon nous, un SIG 3D. Dans cette réflexion, il nous est apparu important de garder en mémoire les capacités actuelles des SIG 2D afin de s’en servir comme ligne directrice dans l’établissement du cahier des charges du SIG 3D.

Rappelons qu’un SIG est défini comme un système assisté par ordinateur pour l’acquisition, le stockage, la récupération, l’analyse et la visualisation des donnés spatiales (Clarke, 1986). Les SIG gèrent aussi les systèmes de référence cartographique et permettent d’associer des propriétés descriptives aux objets géométriques des modèles. Cette dernière caractéristique est très importante puisque c’est à partir de cette sémantique associée à chaque objet que peut être élaborée la cartographie thématique.

On pourrait aussi spécifier que l’analyse spatiale offerte par les SIG est de type métrique et topologique. Ils permettent aussi généralement la gestion de plus d’une structure géométrique. En effet, la plupart des SIG gèrent par exemple une structure topologique vectorielle, une structure matricielle à base d’images rasters et une structure 2.5D comme les modèles numériques de terrain (MNT) avec une technique de maillage comme le TIN. Un SIG 3D devrait évidemment offrir ces mêmes fonctionnalités tout en les adaptant à la donnée volumique.

Un SIG 3D offrirait donc les outils permettant de répondre aux questions suivantes :  Où (coordonnées x,y,z) est situé l’objet et son étendue spatiale (celle de l’objet et du modèle 3D qui l’englobe)  De quel type d’objet 3D s’agit-il (en référence à ses propriétés descriptives)  Comment sont répartis les objets 3D et leurs relations spatiales dans l’espace tridimensionnel (opérateurs métriques et topologiques 3D)

D’une manière plus spécifique, un SIG 3D devrait être capable de construire, manipuler, gérer et présenter des primitives géométriques de type point, ligne, polygone et volume à 61 l’aide de l’une ou plusieurs des structures géométriques 3D identifiées plus tôt. Il n’est pas nécessaire qu’il les maîtrise tous, mais comme le SIG 2D, il serait intéressant qu’il en offre plus d’une afin d’être polyvalent et de permettre d’opter pour la structure la plus appropriée aux besoins du moment.

Stratégies de développement d’une solution SIG 3D

En partant des composantes fondamentales du SIG 3D précédemment énoncées, nous allons maintenant voir dans quelle mesure il est possible et quels sont les efforts requis pour effectuer un tel développement. Un SIG 3D devrait permettre de construire, de visualiser, de valider et de manipuler des modèles 3D. Pour ce faire, le système devra reposer sur une structure géométrique 3D permettant de gérer de manière explicite des objets volumiques.

On devra s’assurer que les objets géométriques créés au sein de cette structure soient valides en respectant des règles de validations préétablies en fonction de la structure choisie. 62 La visualisation et manipulation des modèles impliquent de devoir offrir une interface graphique à l’usager permettant d’attribuer des variables graphiques telles qu’une couleur, une épaisseur ou une texture aux primitives géométriques et offrir des outils de manipulation afin de faire bouger les modèles avec des rotations, des translations et des changements d’échelles.

Heureusement, nous avons vu que ces dernières fonctionnalités sont bien connues et existent déjà au sein de plusieurs solutions comme les outils CAO. Le système devra aussi pouvoir compter sur des opérateurs spatiaux métriques et topologiques capables de calculer des distances, des surfaces et des volumes, mais aussi la proximité l’intersection, l’inclusion, l’égalité et l’adjacence entre objets spatiaux en tenant compte de la 3e dimension.

À cet effet, nous proposons de s’en tenir à la liste des opérateurs spatiaux proposée par l’OGC comme référence au niveau des opérateurs topologiques puisqu’elle se veut suffisamment complète pour permettre de combler la majorité des besoins. Toutefois, ceux-ci devront faire appel à une algorithmie 3D i.e. qui tient compte des coordonnées x,y,z lors des traitements d’objets 3D ponctuels, linéaires, surfaciques et volumiques.

Alors que l’implémentation des algorithmes d’analyse spatiale métrique 3D ne devrait pas trop poser de problèmes puisqu’étant relativement simple et bien documentée, le cas des algorithmes topologiques pourrait s’avérer plus complexe. En effet, du côté 2D, il existe des bibliothèques d’algorithmes d’opérateurs spatiaux topologiques comme par exemple la Java Topology Suite (JTS).