Christophe DURAND, Brigitte Guillaumont, Jean Prou

PROGRAMMATION GRAPHIQUE DE CHAINES DE TRAITEMENT SIG A PARTIR D'ARCVIEW

English version

Le logiciel Patelle permet de transformer ArcView en éditeur graphique capable de décrire, paramétrer et exécuter les chaînes de traitement SIG utilisées par des projets de gestion et d'aménagement.

Chaque étape d'une chaîne est visualisée dans une vue où les paramètres apparaissent sous la forme d'objets graphiques.
Patelle fournit un ensemble modèles de traitements pré-définis qui peuvent être combinés pour former une chaîne. Ils comprennent les opérations fréquemment utilisées basées sur des commandes ArcView, ArcInfo, Erdas Imagine, Dos or Unix commands, ainsi que des modèles "sur mesure" créés par des utilisateurs expérimentés.

La métaphore graphique masque la complexité des commandes mises en oeuvre ainsi que la localisation de la machine sur laquelle le traitement est réalisé. Elle fournit aux utilisateurs d'ArcView un accès simple et uniforme à des modules de traitement testés, validés et documentés.

Deux projets SIG liés à l'environnement côtier ont démontré les perspectives offertes par Patelle pour agrandir la communauté des utilisateurs de SIG au sein de notre Centre de Recherche océanographique.

INTRODUCTION

Les résultats de nombreux projets utilisant les Systèmes d'Information Géographiques (SIG) reposent sur la production d'indices spatialisés obtenus en combinant des données géoréférencées. La mise au point et l'activation d'une chaîne de traitement SIG impose généralement d'avoir la maîtrise de logiciels complexes (traitement sur les vecteurs, traitement d'image, commandes Unix, etc ...)

PATELLE (Prototype pour l'Aménagement du Territoire en Environnement Littoral) a été développé sous ArcView pour offrir aux thématiciens un accès simple aux principales fonctions utilisées pour produire un indice spatialisé.

Ce document présente les objectifs de Patelle et ses principales fonctionnalités. Il décrit également succinctement la mise en oeuvre de Patelle ainsi que les principes utilisés pour sa conception et sa réalisation.

Il est destiné aux thématiciens susceptibles d'utiliser Patelle pour créer et mettre au point des chaînes de traitement SIG et aux aménageurs appelés à utiliser Patelle pour appuyer leur prises de décision. Une connaissance d'ArcView, bien que non indispensable, est recommandée pour profiter au mieux des informations contenues dans ce document.

CONTEXTE

Le projet de réaliser le prototype PATELLE a pour origine les besoins du groupe Sillage et de ses partenaires à l'Ifremer.

L'IFREMER (Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la MER) est l'organisme français de recherche et de technologie marines, né en 1984 de la fusion du CNEXO (Centre National pour l'EXploitation des Océans) et de l'ISTPM (Institut Scientifique et Technique des Pêches Maritimes). C'est un établissement public à caractère industriel et commercial (EPIC) qui regroupe 1200 personnes sur une trentaine de sites géographiques. Le budget global d'IFREMER approche le milliard de francs.

Le Groupe Sillage (Systèmes d'Informations LocaLisées pour l'Aménagement et la Gestion des Espaces côtiers et marins), a été créé en 94 à l'IFREMER Brest. L'objectif du groupe Sillage est de démontrer l'intérêt des techniques des systèmes d'information géographique (SIG), de la télédétection et du traitement d'image pour l'aide à l'aménagement et à la gestion de la bande côtière.

La production d'un indice spatialisé est l'aboutissement de l'intervention de nombreux spécialistes thématiques pour identifier les données pertinentes, acquérir ces données, les valider, déterminer les modes de combinaison et proposer un mode de visualisation des résultats.

OBJECTIFS DE PATELLE

L'objectif de PATELLE est de fournir dans un premier temps aux thématiciens IFREMER (du milieu, des ressources et des usages du littoral) puis ultérieurement aux aménageurs de ces espaces, une plate-forme unique leur permettant de mener toutes les phases d'une étude:

• décrire et paramétrer la chaîne de traitement aboutissant à l'indice spatialisé,
• piloter l'exécution des étapes de la chaîne de traitement,
• visualiser les résultats et produire rapports et cartes.
  

Permettre la programmation graphique des traitements

La principale originalité de Patelle est de permettre la programmation graphique de chaque étape d'une chaîne de traitement. Chaque traitement élémentaire d'une chaîne de traitement est représenté dans un diagramme (cf. figure 1)

Les paramètres du traitement sont visualisés sous la forme d'objets graphiques. A chaque objet graphique est associé un ensemble de propriétés : localisation et type du fichier (pour les fichiers), chaîne de caractères (pour les paramètres), nom du logiciel, code à exécuter, nom de la machine (pour les commandes).

Ce mode de représentation permet d'unifier l'interface utilisateur de traitements aussi différents que des opérations codées en langage AML (ArcInfo, Grid), Avenue (ArcView), SML (Erdas Imagine), DOS, Shell, Perl, etc...
La métaphore graphique permet de masquer la complexité de l'implémentation du traitement : chaque traitement est une "boite noire" qui peut-être combinée à d'autres pour former une chaîne.

Promouvoir la diffusion de modèles de traitement

Patelle est livré avec une bibliothèque de modèles de traitements pré-définis qui contient les traitements les plus courants: import de données, combinaison de couvertures, transformation image <> vecteur, combinaison d'images, classification, etc...

Cette bibliothèque met à la disposition des utilisateurs de Patelle un ensemble de " boites noires " qui réalisent le traitement sans qu'il soit nécessaire de maîtriser la programmation du logiciel utilisé pour implémenter le traitement.

A chaque modèle est associé une aide en ligne qui décrit en détail les paramètres du traitement et le cas échéant la syntaxe et les recommandations suggérées par l'auteur du modèle.

Cette fonctionnalité de Patelle permet de diffuser des traitements testés et validés et de faciliter la réutilisation de code. Elle stimule également la diffusion des techniques des SIG en dehors du cercle des informaticiens.

La bibliothèque peut être enrichie de nouveaux modèles pour lesquels une aide en ligne est générée automatiquement.

Assurer la portabilité

Patelle est disponible sur PC et sur station Unix (Sun et DecAlpha). Les chaînes de traitements créées sous Patelle sont utilisables dans les deux environnements.

Exploiter les ressources du réseau

Patelle peut activer des traitements en local et à travers le réseau. L'accès à des serveurs comme ArcInfo ou Oracle est facilité par les fonctionnalités de communications inter-application (RPC et DDE) proposées par ArcView.

Cette fonctionnalité permet de mieux partager les jetons logiciels disponibles sur un réseau, et de profiter pleinement des ressources CPU disponibles le cas échéant.

Proposer différents niveaux d'utilisation

• Programmeur: pour ajouter de nouveaux modèles de traitements externes,
• Thématicien: pour créer et mettre à jour une chaîne de traitement, la lancer et visualiser les résultats,
• Aménageur: pour utiliser une chaîne de traitement - modifier le paramétrage, la relancer, et visualiser les résultats -,
• Démonstrateur: pour présenter visuellement la chaîne de traitement et les résultats sans utiliser les logiciels externes indisponibles.

Patelle et ArcView

Patelle est fortement lié aux concepts et au modèle de données d'ArcView.

La connaissance d'ArcView est indispensable pour utiliser Patelle. ArcView a été choisi début 95 par le groupe Sillage et s'est depuis considérablement développé au sein de l'Ifremer. Patelle permet de valoriser cet acquis et d'étendre considérablement en une demi-journée de formation le champ d'action d'ArcView.

Une attention particulière aux procédures d'import et d'export de données permet une ouverture vers les formats de données utilisées par les programmes exploités par les partenaires du groupe SILLAGE.

DESCRIPTION FONCTIONNELLE

La gestion d'une chaîne de traitement passe par plusieurs phases:

• Créer la chaîne de traitement: cette phase permet de déclarer graphiquement la structure des étapes et d'indiquer le type de chaque traitement élémentaire,
  
• Paramètrer la chaîne de traitement: cette phase consiste à associer une valeur à chaque paramètre intervenant dans la chaîne: noms de fichiers, valeurs numériques, etc... La vérification de la chaîne permet de s'assurer que sa structure et la valeur de ses paramètres sont cohérents,
  
• Piloter l'exécution de la chaîne de traitement: cette phase permet de lancer l'exécution de tout ou partie de la chaîne de traitement,
  
• Visualiser les résultats: cette phase permet d'afficher à l'écran les résultats dans des tableurs, des graphes et des vues, de préparer et d'imprimer des rapports.
  

Enfin une fonction avancée de Patelle permet de configurer ses interfaces externes pour ajouter de nouveaux modèles de traitement.

Interface utilisateur

Patelle est disponible en version francaise et version anglaise.

L'interface utilisateur comprend:

• La barre de menus: elle permet de lancer des actions,
• La barre de boutons: qui rend plus accessible l'activation de certaines fonctions,
• La barre d'outils: qui permet d'associer une action lors de la sélection d'un objet graphique,
• Les fonctions d'ArcView permettent la visualisation de couvertures dans des vues, de tables dans des tableurs et les graphes, ainsi que la préparation et l'impression de compositions,
• Les diagrammes décrivent graphiquement la chaîne de traitement. Un diagramme est une vue (au sens ArcView) particulière, dotée de barres de menu de boutons et d'outils spécifiques. Un diagramme contient soit des objets graphiques représentant des étapes, soit les divers paramètres d'un traitement.

Créer une chaîne de traitement

Patelle permet de décrire de manière graphique la chaîne de traitement sous forme d'étapes. Chaque étape est constituée de sous-étapes ou d'un traitement réalisé par un programme externe.

La création d'une chaîne de traitement passe par les phases suivantes :

• Créer le diagramme racine,
• Créer les sous-étapes dans le diagramme racine,
• Créer les traitements en sélectionnant parmi les modèles de traitement disponibles.
  Chaque traitement est caractérisé par des paramètres en entrée et en sortie, par le nom de la commande externe à activer et le nom de la machine qui exécute ce traitement.

Patelle propose également les fonctions suivantes :

• Naviguer dans la chaîne de traitement,
• Améliorer la représentation des en ajoutant dans un diagramme des objets graphiques d'habillage pour enrichir ou documenter la description graphique des étapes du traitement (dessin, agrandissement/réduction, modification des attributs graphiques, etc...),
• Copier/Coller/Supprimer les éléments de la chaîne de traitement. Lors de la copie ou la suppression d'une étape, l'objet graphique de l'étape, son diagramme associé et toutes les sous-étapes sont concernés par cette action.

Paramètrer une chaîne de traitement

Cette fonction permet d'affecter aux paramètres de chaque traitement les valeurs qui seront utilisés lors de son exécution :

• Indiquer la valeur d'un paramètre textuel ou numérique,
• Indiquer le nom d'un fichier,
• Changer les propriétés d'un fichier,
• Choisir la localisation d'un fichier,
• Vérifier la chaîne de traitement : cette fonction permet de parcourir la chaîne de traitement et de vérifier que les fichiers utilisés pour chaque traitement sont bien importés ou produits en amont et que leur type est cohérent avec les traitements. Elle permet en outre de vérifier que les valeurs de tous les paramètres des traitements de la chaîne ont été renseignés.

Piloter l'exécution d'une chaîne de traitement

Cette fonction permet d'exécuter une chaîne de traitement ou un sous-ensemble et de visualiser l'avancement de ces exécutions.

• Exécuter tout ou partie de la chaîne de traitement,
• Exécuter un diagramme: active l'exécution des étapes ou du traitement présents dans le diagramme courant. Cette activation est effectuée dans l'ordre des numéros attribués à chaque sous-étape.
• Exécuter une étape: active l'exécution de toutes les sous étapes de l'étape sélectionnée. Cette activation est effectuée dans l'ordre des numéros attribués à chaque sous-étape.
• Exécuter un traitement: active l'exécution du traitement si ses paramètres ont été modifiés ou si les fichiers en entrée sont plus récents que les fichiers en sortie du traitement. Si le traitement n'est pas disponible ou retourne une erreur, le traitement et toutes ses étapes mères sont signalés en erreur, et la chaîne est arrêtée ou se poursuit en fonction du paramétrage de l'étape.
  
  
• Arrêter la chaîne de traitement : permet d'interrompre l'exécution à la fin du traitement en cours.

Visualiser les résultats

Cette fonction permet d'afficher à l'écran les résultats dans des tableurs, des graphes et des vues, et de préparer et d'imprimer des rapports.

Cet ensemble de fonctionnalités est directement héritée d'ArcView. L'utilisateur se référera utilement au manuel d'utilisation d'ArcView et à l'aide en ligne de ce produit.

Ajouter des modèles de traitements

Patelle est livré avec un ensemble de modèles de traitements qui peuvent être utilisés dans une chaîne de traitement. Si nécessaire, l'utilisateur peut également incorporer ses propres modèles en utilisant cette fonctionnalité.

Un traitement se compose de deux parties: la description graphique dans une fenêtre des objets désignant les paramètres du traitement, et une section de code a envoyer au service local ou réseau qui exécute le traitement.

La configuration de Patelle comporte trois sous-fonctions:

• Dessiner les objets graphiques du traitement: créer la vue graphique qui sera copiée par l'utilisateur lors de la création du traitement,
• Créer les commandes du traitement: écrire et tester le code qui sera appelé à l'activation de chaque commande du traitement. Les langages suivants sont utilisables: Avenue (ArcView), AML (ArcInfo), Shell (Unix), Perl (Unix).
• Exporter le traitement vers la base des modèles de traitements.

PROGRAMMATION DE PATELLE

Conception

L'analyse et les spécifications de Patelle ont été réalisées sous Teamwork en utilisant le module SA/RT.

La conception orientée objet de Patelle a été réalisée en s'inspirant de la méthode OMD de J. Rumbaugh.

Patelle a été entièrement codé à l'aide de scripts en langage Avenue, à l'exception de programmes de communication RPC codés en C sur stations de travail.

Ce langage orienté objet ne permettant pas de base de créer ses propres classes d'objets, un ensemble de scripts a été développé pour implémenter cette fonctionnalité.

Chaque script comprend un en-tête normalisé qui autorise la génération automatique d'une documentation de conception hypertexte au format d'Aide ArcView et au format HTML.

Implémentation

Patelle a été implémenté sous forme d'une extension à ArcView 3 qui peut-être chargée et déchargée à volonté.

CONCLUSION

Patelle est actuellement testé sur la base des questions posées dans le cadre des SIG Halieutique Méditerranée et Mer des pertuis charentais.

Le concept de programmation graphique a démontré son intérêt pour faciliter la manipulation de chaînes de traitement par tous les partenaires d'un projet d'étude utilisant les techniques des SIG.

REFERENCES

[Durand-95] Dossier de Spécifications Fonctionnelles de PATELLE, Groupe Sillage, 95, Réf: DITI/DSI/MU/CD-020.

[Durand-95] Manuel utilisateur de PATELLE, Groupe Sillage, 95, Réf: DITI/DSI/MU/CD-021.

[Esri-95] Introduction à Arc/View, Esri, UBS 1.5M5/95.

Auteurs:

Christophe Durand, ( Christophe.Durand@ifremer.fr)
Brigitte Guillaumont, ( Brigitte.Guillaumont@ifremer.fr)
IFREMER, Institut Francais de recherche pour l'exploitation de la Mer
Groupe Sillage
BP 70
29280 PLOUZANE, France
Tel : (33) 98 22 43 18
Fax : (33) 98 22 45 33

Jean Prou, ( Jean.Prou@ifremer.fr)
CREMA, Centre de recherche en écologie marine et aquaculture
BP 5
17137 L'HOUMEAU, France
Tel : (33) 46 50 06 10
Fax : (33) 46 50 06 00