Conception et realisation d'un sgbd geographique oriente objet et etude des problemes specifiques a l'indexation spatiale

The design and implementation of an object oriented geographic dbms and a study of spatial access methods

• Auteur / Autrice : JEAN-PAUL PELOUX
• Direction : Michel Scholl
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris, CNAM

Résumé

Les particularites de l'information geographique excluent une utilisation des systemes classiques de gestion de bases de donnees sans amenagements. Des facilites doivent etre offertes a differents niveaux pour le traitement de l'information spatiale (c-a-d les points, lignes et surfaces). Nous nous interessons a deux des domaines impliques: l'interrogation de la base et l'optimisation de la recherche grace aux methodes d'acces spatiales. Les problemes essentiels poses par la definition des types spatiaux sont abordes. Le choix entre typage fort et typage faible est analyse. La seconde solution offre une plus grande puissance d'expression et une plus grande independance vis a vis du sgbd et de son langage. L'utilisation d'un sgbd relationnel etendu est comparee a celle d'un sgbd oriente-objet au travers de quelques exemples de requetes spatiales (sql vs oql). Un prototype de base de donnees geographique realise avec le sgbd oriente-objet o2 est presente. Il est constitue de composants entierement independants dedies chacun a une tache particuliere d'un systeme geographique. La disponibilite d'un large eventail d'operations sur le(s) type(s) spatial(ux) est un autre enjeu majeur pour un outil puissant et pour un usage efficace du systeme. A la difference de nombreuses propositions de systeme, leur semantique est rigoureusement definie. L'indexation spatiale constitue le deuxieme grand axe de l'etude. Au cours de la derniere decennie, pour une recherche efficace dans les bases de donnees spatiales, un grand nombre de methodes d'acces ont ete proposees. Ces methodes sont regroupees en quatre grandes classes et un representant de chacune d'elles est etudie en detail au travers des deux operations fondamentales: pointe et insertion. Du fait de leur simplicite de conception, les arbres quaternaires (ou quadtrees) sont tres largement utilises. Ils presentent cependant deux inconvenients majeurs: le desequilibre de l'arbre et la difficulte de representation sur memoire secondaire. Deux solutions sont proposees pour pallier a ce deuxieme inconvenient. Elles sont mises en uvre sur une variante d'arbre quaternaire: l'arbre q. La premiere induit des modifications mineures sur la structure. Un algorithme specifique est mis en uvre lors de la procedure d'insertion (et de suppression) en vue d'un regroupement efficace des nuds de la structure en pages disques. La deuxieme est une structure nouvelle, appelee arbre nq, variante de l'arbre q. Une evaluation de performances mettant en presence des arbres quaternaires et des arbres r est menee sur un jeu de tres grande taille. Elle met au jour les problemes que pose une implantation au-dessus d'un sgbd commercial et, en particulier, celui du regroupement sur memoire auxiliaire. On observe des performances tout a fait satisfaisantes pour les arbres quaternaires