Modélisation des données et des relations spatiales et temporelles

Modélisation des données et des
relations spatiales et temporelles
Notes de cours
DEA EnvP, EDEL
Patrice BOURSIER

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BASES DE DONNEES RELATIONNELLES
"ETENDUES"
1. Introduction
Pourquoi des SGBD “étendus” ?
a) nouvelles applications, plus complexes que les applications de gestion
traditionnelles
b) SGBD relationnels insuffisants pour la modélisation des données et des
traitements
2. Applications “nouvelles”
• CAO (“Computer Aided Design”) : stockage et traitement de données
techniques pour la conception -> bâtiments, avions, circuits intégrés, …
• CFAO (“Computer Aided Manufacturing”) : CAO couplée avec production
• Génie logiciel (“Computer Aided Software Engineering”) : idem CAO pour la
conception de logiciels
• Bureautique avancée (“Office Automation”) : bureautique étendue au
traitement de documents multimédias, au courrier électronique, …
• Applications scientifiques, par exemple “Systèmes d’Information
Géographique (SIG)” ou “Géomatique”
3. Caractéristiques de ces applications
• Nombreux types de données en petit nombre, contrairement aux BD
conventionnelles (applications de gestion)
• Objets complexes, par exemple avion, bâtiment, carte géographique, …, avec
des objets composés d’autres objets
• BD évolutives : la conception peut durer plusieurs semaines, mois ou années,
avec des mises à jour en continu
• Liens entre objets, impliquant des mises à jour “en cascade”
• Conception évolutive, avec des “versions” d’objets

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è maintien de plusieurs versions étant parfois nécessaire en simultané (par
exemple pour la conception de moteurs de voitures ou d’ailes d’avions)
• Possibilité d’avoir plusieurs équipes travaillant en même temps sur
différentes parties d’objets éventuellement multi-versions
è problèmes de maintien de la cohérence pour le “travail collaboratif”
4. Insuffisances des SGBD relationnels
• Rappel : le modèle relationnel est fondé sur un modèle mathématique solide
s’appuyant sur la logique des prédicats du premier ordre
è il s’appuie sur des concepts simples qui font sa force en même temps que
sa faiblesse
• Modélisation des entités réelles : les relations ne correspondent pas toujours
à des entités du monde réel (notamment pour les objets complexes)
è le processus de normalisation et de décomposition des schémas
relationnels entraîne la multiplication des relations, et par conséquent des
opérations de jointure lors du traitement des requêtes
• Surcharge sémantique : le modèle relationnel s’appuie sur un seul concept (la
relation) pour modéliser à la fois les entités et les associations / relations
entre ces entités
è décalage entre la réalité et sa représentation abstraite
• Contraintes d’intégrité : les SGBD relationnels sont limités à des contrôles de
cohérence simples
è difficile de modéliser des contraintes réelles correspondant aux données
d’une entreprise. Ce problème n’est que partiellement résolu avec SQL-2
qui permet d’exprimer des contraintes dans la partie langage de définition
• Types de données : ils sont limités à des types simples (entiers, réels, chaînes
de caractères), les seuls types étendus se limitant à l’expression de dates ou
de données financières, ainsi que des conteneurs binaires de grande
dimension (“BLOB : Binary Large OBjects”) qui permettent de stocker des
images ainsi que des fichiers audios ou vidéos

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è les BLOBs ne sont pas suffisants pour représenter des données
complexes (pas de structure), les mécanismes de contrôle BD sont
inexistants, et le langage de requêtes (SQL) ne possède pas les
opérateurs correspondant aux objets stockés dans ces BLOBs
• Langage de manipulation : il est limité aux opérateurs de base du langage
SQL, qu’il n’est pas possible d’étendre à de nouveaux opérateurs, même avec
SQL-2
• Requêtes récursives : il est possible, avec des requêtes SQL imbriquées, de
travailler sur des relations de type parent-enfant, mais il est impossible de
travailler sur des relations de type ancêtre (nombre de niveaux inconnu)
è pour traiter ce type de problème, les requêtes doivent être insérées dans
un langage de programmation (“langage hôte”)
• Incompatibilités de types (“impedance mismatch”) : elles apparaissent lors de
l’utilisation de SQL dans un langage hôte (pour la représentation des
nombres, par exemple)
è des conversions sont nécessaires, coûteuses en temps et parfois difficiles
à mettre en œuvre
• Autre problème : traitement des “transactions de longue durée”, par exemple
lors de la conception d’un moteur
è le problème peut devenir encore plus complexe s’il s’avère nécessaire de
modifier le modèle de données en cours de projet
5. SGBD relationnels étendus
• Nombreuses approches proposées, mais toutes du type “relationnel-objet”
• Standardisation à partir de la définition du langage SQL-3 :
- Types Abstraits de Données (TAD)
- Identité d’objet (OID : Object Identifer)
- Sous-types et sur-types (héritage)

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- Création de tables, mais aussi de types et d’objets
- Langage de manipulation (SQL) étendu par des appels de méthodes