Description, découverte et composition de services Web géospatiaux

Description, discovery and composition of geospatial Web services

• Auteur / Autrice : Meriem Halilali
• Direction : Mauro Gaio, Eric Gouarderes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 09/11/2021
• Etablissement(s) : Pau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mathématiques et de leurs Applications [Pau]
• Jury : Président / Présidente : Ernesto José Exposito Garcia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ernesto José Exposito Garcia, Gilles Gesquière, Sana Sellami
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Zaia Alimazighi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Services Web

Services basés sur la localisation

Mots clés libres

Description de services Web géospatiaux

Découverte de services Web géospatiaux

Composition de services Web géospatiaux

Geospatial Web Services Description

Geospatial Web Services Discovery

Geospatial Web Services Composition

Résumé

Aujourd'hui, suite à l'avancement des technologies de services Web, un nombre croissant de Services Web géospatiaux (SWG) conçus pour l'interopérabilité des informations géospatiales sur le Web ont vu le jour. L'Open Geospatial Consortium (OGC) fournit une liste de standards pour assurer un environnement orienté services. Le Web Processing Service (WPS) est un standard de l'OGC qui fournit un modèle de description syntaxique pour les services Web géospatiaux. La découverte de services Web permet d'identifier les services qui correspondent à une fonctionnalité souhaitée par un utilisateur en comparant la requête de l’utilisateur avec les éléments de description de services. En se basant sur une description syntaxique, la découverte des SWG peut être limitée à de petits groupes d'utilisateurs. Généralement, elle se fait soit de façon manuelle sous certaines hypothèses restrictives en connaissant l’identifiant ou l'URI des services, soit de manière syntaxique en interrogeant des annuaires ou des portails de services en comparant les mots clés de la requête avec les descriptions syntaxiques des services publiés. Dans cette thèse, l'objectif est d'améliorer le processus de découverte de SWG en faisant face à trois défis de recherche. Le premier consiste à proposer une approche de description sémantique des SWG avec une prise en compte de la description des propriétés non fonctionnelles (Quality of Service (QoS)). Le deuxième consiste à proposer une approche de découverte sémantique des SWG en exploitant le modèle de description sémantique. Dans certains cas, il n'existe pas de service atomique qui puisse répondre aux besoins d'un utilisateur, par conséquent, nous sommes amenés à composer plusieurs services afin de satisfaire une requête. Ainsi, le troisième défi de recherche consiste à proposer une approche pour la composition automatique de SWG. Pour faire face à ces différents défis, nous proposons un processus cohérent pour améliorer la découverte de SWG qui intègre les trois approches suivantes : une approche de description sémantique de SWG pour résoudre les problématiques liées aux descriptions syntaxiques de SWG. L’approche est basée sur l'ajout d'annotations sémantiques pour apporter une couche sémantique au modèle de description syntaxique de SWG. Ensuite, ces annotations sont exploitées pour améliorer le processus de découverte de SWG. L'approche de découverte sémantique de SWG est basée sur le calcul d'un score fonctionnel qui exploite une méthode d'appariement sémantique hybride et d'un score de QoS. En ce qui concerne le troisième défi, nous proposons une approche de composition automatique de SWG qui représente différents éléments de composition de SWG dans un programme logique (Answer Set Programming (ASP)). En effet, l'approche représente un graphe de dépendance de SWG, des règles et des contraintes de composition dans un programme logique, permettant à un solveur de rechercher des compositions de SWG en réponse à la requête utilisateur.

Nowadays, with the advancement of web services technologies, a growing number of SWGdesigned for the interoperability of geospatial information on the web have emerged. The OGCprovides a list of standards to ensure a service-oriented environment. The WPS is an OGCstandard that provides a syntactic description model for geospatial Web services. Web servicediscovery identifies services that match a user’s required functionality by comparing the user’srequest with the service description elements. Based on a syntactic description, the discoveryand the usage of Web Services can be limited to small groups of users. Generally, it is performedeither manually under some restrictive hypotheses by knowing the identifier or the URI of theservices, or syntactically by querying directories or service portals by comparing the keywordsof the request with the syntactic descriptions of the published services.In this thesis, the objective is to improve the discovery process of SWG by dealing with threeresearch challenges. The first one consists in proposing an approach for the semantic descriptionof SWG considering the description of non-functional properties (QoS). The second one is topropose an approach for the semantic discovery of SWG by exploiting the semantic descriptionmodel. In some cases, there is no atomic service that can meet the needs of a user, therefore wehave to compose several services in order to satisfy a request. Thus, the third research challengeconsists in proposing an approach for the automatic composition of SWG.To overcome these different challenges, we propose a coherent process to improve the discoveryof SWG that integrates the following three approaches : a semantic description approach forSWG to solve the problems related to the syntactic descriptions of SWG. The approach is basedon the addition of semantic annotations to provide a semantic layer to the syntactic descriptionmodel of SWG. Then, these annotations are exploited to improve the discovery process of SWG.The semantic discovery approach of SWG is based on the computation of a functional score thatexploits a hybrid semantic matching method and a QoS score. Regarding the third challenge,we propose an automatic composition approach of SWG that represents different compositionelements of SWG in a logical program. Indeed, the approach represents a dependency graph ofSWG, rules and constraints of composition in a logic program, allowing a solver to search forcompositions of SWG as an answer to the user request.