2.3 Le framework OdefiX : Définir et explorer des modèles environnementaux

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1 2.3 Le framework OdefiX : Définir et explorer des modèles environnementaux Ce chapitre détaille le cadre proposé afin de développer divers systèmes d aide à la gestion de l eau et plus généralement d aide à la décision environnementale. J ai structuré les différentes sections de manière identique en évoquant d abord les attentes issues de mon expérience ou de travaux de recherche du domaine, puis en présentant les solutions que j ai proposées Les principales abstractions et l architecture générale Les attentes «Les problèmes environnementaux requièrent une nouvelle approche à l aide à la décision pour les deux raisons fondamentales suivantes : (1) il est impossible de résoudre directement le problème inverse (How to) du fait de la complexité systémique ; (2) il est impossible de résoudre sans équivoque le problème de décision du fait de la complexité et de la nature changeante du processus de décision lui-même. De ce fait, toute approche pragmatique doit être : itérative, adaptative et interactive.» (Fedra, 2000 [b-10]). Dès l origine du développement de mon premier système d aide à la gestion des hydroaménagements (Pouget et al., 1992 [n-9]), mon idée de base était de rendre disponible facilement, de manière claire et synthétique, les conséquences prévisibles de scénarios de développement, d alternatives de gestion. J ai donc été très tôt convaincu qu un système d aide à la décision doit comporter 3 grandes fonctionnalités utilisées de manière itérative (voir Figure 2.3.1), afin de : (1) modéliser de manière interactive des systèmes réels composés d objets typés et envisager facilement différentes évolutions spatiales et temporelles ; (2) simuler le fonctionnement de ces systèmes sur des séries temporelles représentatives d une variabilité ou d une évolution ; (3) évaluer les performances et la durabilité de ces systèmes, en proposant des indicateurs globaux relatifs à la satisfaction d objectifs attendus et des bilans de fonctionnements d un ou plusieurs composants de ces systèmes. Comme évoqué dans la section , ces fonctionnalités peuvent être utilisées à différents niveaux par divers acteurs. Figure Les grandes fonctionnalités d un SIAD Pour un SIAD, il est très important de proposer une représentation et une manipulation intuitive ou au moins uniforme des modèles et de tous les objets associés, et une symbolique graphique pour l interface. Les bases conceptuelles d un tel Extrait doctorat J.C. Pouget 27 juillet 2008

2 environnement, énoncées dans la section 1.4, reposent sur des principes d abstractions de données, de manipulation directe et de consistance sémantique (Meyer, 1994 [b-36]) Les solutions proposées Depuis le début de mes développements en objets, j ai adopté la séparation entre les objets métiers (Modèle) et les objets de l IHM (Interface Homme Machine), suivant l architecture MVC (acronyme de Modèle Vue Contrôleur ; Figure ; Gamma et al., 2006 [b-15]). Ces objets IHM sont regroupés en objets Contrôleur, en charge de la gestion des interactions des utilisateurs, et en objets Vue, en charge de la présentation des informations. Mais la création de nouveaux objets métiers nécessitait la conception de nouvelles classes d IHM. Dès 1993, j avais proposé en langage Eiffel un ensemble de classes pour la liaison entre objets métiers et objets de l IHM (Babut, 1993 [m-17]). C est cette approche qui a été généralisée dans des bibliothèques Java appelées OdefiX, notamment à partir du motif de conception Composite (Figure ; Gamma et al., 2006 [b-15]). Je considère en effet que tout modèle peut être défini et exploré sous forme d une définition Composite, ensemble de définitions structurées et hiérarchisées. J ai généralisé la représentation et la manipulation de ces définitions composites afin de pouvoir développer, sur des bases communes, différents types de modèles métiers. Cette homogénéité de structure sur les modèles a permis de coder des vues et des contrôleurs génériques valides pour tout environnement de modélisation. Figure Architecture MVC Figure Diagramme du motif Composite La Figure présente les principales abstractions proposées. Dans OdefiX, chaque objet est ainsi décrit au sens le plus abstrait comme une Définition Toute Définition propose des services (méthodes) permettant l accès à diverses caractéristiques et sa visualisation sous différentes formes : Tableaux, Texte, Graphique, Carte, Arbre. Conformément au motif de conception Composite, nous distinguons deux principaux types de définition : (1) les éléments simples qui correspondent aux données primitives Data ; (2) les éléments complexes correspondant aux définitions composites qui peuvent être des listes de définitions ou des associations sur une définition. Une Définition qui est contenu dans un Composite a ce Composite comme parent. Une Définition ne peut appartenir qu à un seul Composite. Extrait doctorat J.C. Pouget 28 juillet 2008

3 Figure Diagramme des principales abstractions Un environnement de modélisation correspond à une définition composite (Figure 2.3.5). Dans l exemple de l allocation des ressources en eau, il est composé de : (a) un environnement spatial qui fait référence à une carte avec diverses couches thématiques ; (b) un environnement temporel avec diverses séries temporelles d apports, de pluies d évaporations, de demandes en eau ; (c) des modèles, correspondant aux systèmes de ressources en eau; (d) des simulations de ces modèles; (e) divers documents ouverts. Une vue Arbre de cet environnement est présentée sur la Figure Figure Diagramme de l environnement de modélisation et exemple de HydPro Afin d assurer l interopérabilité, j ai adopté le formalisme XML (extensible Markup Language, «Langage de balisage extensible»). Un Document est une définition dont tous les composants peuvent être représentés par un arbre et qui peut être chargée et sauvée au format XML afin d assurer sa persistance. Toute Définition peut être représentée comme un arbre grâce au motif Composite. Comme un arbre possède une seule racine, toute Définition persistante possède un Document, ou l'environnement de modélisation, comme racine. L'environnement de modélisation est en effet traité comme un document XML. A titre d exemple, voici un extrait de la sortie XML de l'environnement de modélisation d allocation : <modelingspace class='org.hydefix.hydpro.modelingspace'label='hydpro'> <map uri='map.xml'>guadeloupe</map> <time> </time> <models><system uri='amenagements_a1.xml'>amenagements_a1</system> <system uri='amenagements_a2_sud.xml'>amenagements_a2_sud</system> <system uri='amenagements_b.xml'>amenagements_b</system> <simulations> </simulations> </modelingspace> </models> La Figure présente ainsi l architecture générale proposée avec l exemple des objets métiers centrés sur l allocation des ressources en eau. Toutes les classes relatives à ces objets sont regroupées dans la bibliothèque hydefix.hydpro et beaucoup de ces classes sont des spécialisations des structures génériques proposées dans odefix.data. Cette bibliothèque propose des classes d implémentation relatives aux principales Extrait doctorat J.C. Pouget 29 juillet 2008

4 abstractions définies dans les interfaces de l API odefix.core. La bibliothèque odefix.data contient différents paquetages (34 paquetages avec 286 classes + 10 paquetages pour odefix.data.map avec 51 classes) correspondant aux structures principales, détaillées dans les sections suivantes. Toutes les classes relatives à l interface graphique utilisateur sont regroupées dans la bibliothèque odefix.gui (16 paquetages avec 129 classes + 22 paquetages pour odefix.gui.map avec 110 classes). Toutes les bibliothèques dépendent (import) des bibliothèques Java fournies par Sun Microsystems ( Dans le déploiement, les composants Java correspondent aux diverses bibliothèques : odefixdata.jar, odefixgui.jar, hydpro.jar Figure Architecture générale L'interface utilisateur proposée permet de définir et d explorer les modèles sous forme d'objets structurés à travers différentes vues et de faciliter la navigation entre ces objets. La fluidité de la navigation vient de la définition homogène de tous les objets. Diverses facettes (Description, Définition, Validité, Résultats) de chaque Définition peuvent être visualisées sous forme de tableaux, de textes et éventuellement sous forme de diagrammes ou de cartes. La Figure présente des exemples de vues Tableau. Par exemple, les vues Définition du système de ressources en eau donnent accès à des tableaux de données avec tous les composants en tant que définitions partielles (Vue Définition en tables) ou à la définition complète d un composant (vue Définition à plat). La vue Validité peut signaler les problèmes de définition, en distinguant avertissements et erreurs. Une demande en eau qui n'est pas reliée constitue une erreur, parce que le fonctionnement du système d'eau ne peut être simulé. La vue Résultats donne accès aux objets composites résultant de la définition courante. Par exemple, la vue Résultats d une série temporelle donne accès à des statistiques, à des chroniques agrégées ou interpolées, etc. Dans le tableau, on peut choisir un objet, comme une chronique de résultats, afin de détailler cette définition comme tableau ou diagramme. Pour les modèles, cette vue donne accès à différents résultats relatifs aux simulations. Figure Exemples de vues Tableau Ces vues Tableau et les contrôleurs associés sont basés sur un modèle de tableau présenté sur la Figure L interface TableModel OdefiX spécialise l interface TableModel proposée dans les classes Swing de Java afin de pouvoir retourner Extrait doctorat J.C. Pouget 30 juillet 2008

5 notamment le mode de vue (Description, Définition à plat, Définition en tables, Validité, Résultats) et les définitions associées. Figure Diagramme de modèle de tableau La Figure présente des exemples de vues Graphique, Arbre et Carte. La disponibilité de graphiques évolués (zoom, modifications directes des valeurs, définition interactive des propriétés : styles de trait, remplissage, etc.) de différents types est indispensable dans un SIAD. Dès 1999, j ai conçu le modèle de graphique ChartModel afin d utiliser les vues et les contrôleurs d une bibliothèque commerciale (JClass Chart) distribuée sous forme de composant Java. La carte correspond à la représentation la plus intuitive pour les dialogues entre thématiciens et gestionnaires, et pour synthétiser, schématiser et vérifier l'information. La section La gestion de l espace présente le modèle de carte MapDocument que j ai conçu en 2001 dans le cadre du projet ActiveMap (section ). La disponibilité de volets d exploration est devenue un incontournable dans les environnements logiciels évolués. L explorateur principal permet ainsi de visualiser la structure arborescente de l environnement de modélisation et d accéder de manière uniforme à n importe lequel de ces objets. Tous les contrôleurs et vues des explorateurs sont basés sur le modèle d arbre TreeModel et sont disponibles dans les classes Swing de Java. La navigation entre objets de l environnement de modélisation peut s effectuer directement à partir des vues Tableau et Carte. Figure Exemples de vues Graphique, Arbre, Carte Extrait doctorat J.C. Pouget 31 juillet 2008

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