Développement d`un prototype de requêtes topologiques 3D
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1. La rapidit de requ te est aussi un crit re important valuer car nous souhaitons que TQuery offre des solutions rapides aux requ tes formul es De cette fa on l utilisateur peut interagir avec les donn es sans perdre son temps n1 ses id es Le temps total n cessaire la r alisation d une op ration variait de une trois minutes lorsque l analyse se fait l aide de gOcad tandis qu une minute ou moins est n ces saire pour effectuer l analyse l aide de TQuery Le temps de r ponse du logiciel correspond au temps coul entre le moment o l op ration est lanc e et le moment o le r sultat est obtenu c est le temps d attente de l utilisateur Cet indicateur nous rensei gne sur la complexit des algorithmes et les op ra tons que le logiciel effectue en arri re plan Pour une analyse effectu e l aide de TQuery les r sul tats sont obtenus en moins de dix secondes tandis que pour la m me analyse effectu e l aide de gOcad le temps d attente varie de cing soixante secondes Le dernier indicateur utilis pour valuer la performance de TQuery le temps total corres pond au temps entre le d but de la premi re op ra ton et l obtention du r sultat de la requ te Comme la m thode classique d analyse effectu e l aide de gOcad exige plus d op rations le temps de requ te est plus long qu en effectuant l analyse l aide de TQuery Il est important de souligner que TQuery a2. t test par un utilisateur exp riment de gOcad Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D Tableau 1 Evaluation de TQuery en fonctions des indicateurs Crit re Indicateur Nombre d op rations Seg n cessaires Facilit d utilisation Nombre de clics de souris par op ration Temps par op ration Temps de r ponse par op ration Rapidit de requ te Temps total pour la requ te K B dard qui n avait qu une connaissance limit e de l interface de TQuery Malgr tout le temps n cessaire pour effectuer la requ te a t plus court moins de cinq minutes avec TQuery qu avec gOcad de huit dix minutes Il faut galement mentionner que le mod le construit est consid r simple car 1l contient relativement peu de surfaces On peut supposer qu avec un mod le plus complexe plus d objets plus de solides la diff rence entre les deux approches de requ tes serait encore plus grande L analyse de ces indicateurs nous permet de consta ter que TQuery utilis avec un mod le en t tra dres est plus efficace que la m thode classique avec les voxels dans gOcad Cependant le point le plus important noter est la facilit d utilisation de TQuery En effet tous les choix qui s offrent a l utilisateur sont num r s dans des menus d rou lants L utilisateur n a qu choisir les objets qu il souhaite analyser et les op rations r aliser
3. 2004 Topologi deposits for prediction in mining Geologische cal models and frameworks for 3D spatial objects Rundschau 86 342 353 Computers amp Geosciences Vol 30 Issue 4 pp 419 428 11
4. 3D coupl la plateforme de mod lisation gOcad Un sous objectif de ce projet est l identification des param tres g ologiques qui contr lent la localisation de la min ralisation de la propri t de Transfiguration D marche de travail Afin d atteindre les objectifs fix s le travail a t divis en trois grandes tapes 1 le d veloppement du prototype 2 la construction le mod le g ologi que 3D surfacique en voxels et en t tra dres de la propri t de Transfiguration et 3 l exp rimentation du prototype sur le mod le 3D construit afin de valider son efficacit D veloppement du prototype TQuery Comme on voulait que les d veloppements puissent ventuellement tre transf rables d autres outils de mod lisation le prototype TQuery a t cons truit de fa on totalement ind pendante au logiciel gOcad De plus le d veloppement sur gOcad aurait exig l apprentissage d un nouveau langage ce qui dans les circonstances ch ancier du projet a t jug trop demandant TQuery a donc t d velopp en utilisant le langage informatique VB NET et avec le syst me de gestion de base de donn es SQL Server L architecture informatique de TQuery est pr sent e la Figure 5 Des liens topologiques entre les objets des mod les 3D soit des points des lignes des surfaces et des solides ont t cr s pour formaliser leurs relations topologiques et faciliter les requ tes L a
5. B dard 2006 Les donn es d analyse g ochimiques soit les teneurs en Cu Ag Pb et Zn des carottes de forages Dumont P 1998 Hup A 2001 dispo nibles en format Excel ont t incorpor es au mod le Le mod le 3D comprend trois unit s soit le mudstone du Supergroupe de Qu bec Groupe de Trinit le calcrete conglom rat gr s gris vert de la Formation de Robitaille et le siltstone rouge de Figure 2 Propri t de Transfiguration avec les forages en jaune et rouge les chemins en noir les cours d eau en bleu et le MNT en vert Le nord est indiqu par la fl che bleue Figure 8 Sch ma de la stratigraphie de la propri t de Transfiguration Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D Siltstone mudstone la Formation de Robitaille Puisque le conglom rat et le calcrete tant tr s minces et discontinus a l chelle du mod le ils ont t fusionn s avec l unit de gr s dans le processus de mod lisation L int gration de toutes les donn es de base dans l environnement 3D de gOcad nous a permis d am liorer l interpr tation g ologique et de noter de nombreuses incoh rences notamment au niveau du r seau de failles La localisation des failles et des horizons g ologiques en profondeur a donc t pr cis e et le mod le structural a t am lior La Figure 9 montre le mod le surfacique complet avec les failles et les contacts
6. GeoTEN z s 5 at 3 3 i T consbruit 1 1 P T a a 5 F T PARTIE DE LIGNE PARTIE DE POINT ID SOLIDE i0_SURFACE ID_ LIGNE IC_POINT ID_ TETRAEDRE ID_TRIANGLE ID_AR TE ID_NHOEUD E a z al l i zie zie cl z i HE EIE 3 5 AE JE HE HE IE cle dE als AE al x E 3 E Li T Li T TETRAEDRE TRIANGLE mE ID_TRIAMGLE 4 4 ID _SEGMENT 3 3 ID _Mogud 2 3 Coordonn es X Y2 TETRAEDRE VOISIN 4 4 TRIANGLE VOISIN 3 3 a construit 1 2 al consi 1 N construit 1 N eat consinui par 44 je est consirul par 3 3 j asi construit par 2 2 jp Figure 4 Structure topologique de donn es GeoTEN modifi e de Lachance 2005 3 Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D Une maquette exploratoire a t d velopp e par Lachance 2005 pour tester la structure GeoTEN sur des requ tes d adjacence a l aide d un jeu de donn es 3D simples Des requ tes g ologiques simples ont t effectu es dans le cadre de cette tude d montrant ainsi l apport de la nouvelle structure topologique de donn es pour l analyse d un mod le g ologique Lachance 2005 a test la structure GeoTEN uniquement pour la relation contient pour trouver tous les objets contenus dans un solide t tra drique La maquette d velop p e par Lachance 2005 n a cependant t test e que pour des requ tes topologiques simples sur des mod les
7. Il n a donc pas d cider de toutes les tapes effectuer ni r fl chir la fa on de les accomplir dans gOcad Rappelons que gOcad n offre pas d interface intuitive pour l utilisateur pour effectuer des requ tes spatiales L utilisateur doit donc bien connaitre les menus et fonctions de gOcad et les op rations possibles sur les diff rents types d objets TQuery quand lui propose de regrouper toutes les fonctions d analyse au sein d une m me interface qu un utilisateur non expert en mod lisa tion peut facilement utiliser Ainsi l change de connaissances entre les diff rents sp cialistes des g osciences structuralistes g ophysiciens g o Analyse avec voxels dans gOcad Analyse avec TQuery et solides t tra driques 1 3 minutes 5 60 secondes Environ 8 10 minutes 6 8 lt 1 minute lt 10 secondes lt 5 minutes chimistes ainsi qu entre les sp cialistes et les gestionnaires s avere plus facile car ils peuvent manipuler le mod le et faire des requ tes d int r t en temps quasi r el Quand au sous objectif d identifier les parametres g ologiques contr lant la localisation de la min ra lisation de la propri t de Transfiguration la re qu te spatiale effectu e n a pas r v l d association spatiale entre la min ralisation en cuivre et les veines de calcite rose En effet seulement 44 des veines de calcite rose du mod le 3D sont situ
8. entre les unit s g ologi ques Les surfaces du mod le ont t utilis es pour construire 26 volumes clos qui ont t mod lis s l aide des voxels et des t tra dres Le mod le en voxels a t tr s facile construire l aide de gOcad car les fonctionnalit s permettant cette op ration sont bien d velopp es Le mod le contient 7 5 millions de voxels d une taille de 5m x 5m x 4m Figure 10 Ce mod le a t construit dans le but d y effectuer des requ tes et de compa rer les tapes et les efforts n cessaires au requ tage topologique du mod le en voxels par rapport ceux exig s partir du prototype Si le mod le en voxels a t relativement rapide et facile construire la construction du mod le en t tra dres a demand beaucoup plus de temps de travail Pour que le mod le t tra drique soit trans posable dans la structure GeoTEN les triangles des t tra dres aux bordures des solides doivent corres pondre exactement aux triangles des surfaces qui d finissent ces bordures Lors de la construction des Gr Formation nd de Robi taille Conglom rat Calcrete Supergroupe de Qu bec Groupe de Trinit volumes t tra driques dans gOcad seulement 25 des points d origine qui devaient d finir des som mets des t tra dres l int rieur du solide ont t int gr s dans le solide Par contre pour les solides t tra driques adjacents 80 des triangles consti tuant l
9. lev es en cuivre ayant t identi fi s par la requ te descriptive Le Tableau 1pr sente l valuation du prototype par rapport des crit res et des indicateurs qui nous permettent de comparer les deux m thodes utilis es pour faire la requ te La facilit d utilisation est un crit re qui nous permet d valuer le degr de difficult rencontr par l utilisateur lorsqu il utilise les diff rentes m thodes de requ te Le premier indicateur utilis pour valuer le prototype d nombre les op rations n cessaires la r alisation de la requ te complexe L analyses effectu e l aide du prototype se fait en trois op rations correspondent aux trois sous requ tes d finies ci dessus L analyse effectu e l aide du mod le en voxels dans gOcad n cessite Gilttone nn ir L Miideane Figure 11 Mod le en t tra dres de la propri t de Transfiguration cing op rations dont des op rations pour faire des recoupements entre les r sultats de chacune des sous requ tes ajoutant ainsi deux tapes la proc dure Pour chacune des op rations le nombre de clics de souris a t comptabilis afin de d terminer la complexit d utilisation des fonctions Pour effecteur l analyse l aide de gOcad l utilisateur doit faire de huit dix clics par op ration total de 30 60 clics tandis que l analyse effectu e l aide de TQuery ne n cessite que six huit clics total de 18 24 clics
10. peu complexes Des d veloppements compl mentaires m ritaient d tre effectu s afin de rendre le d veloppement plus robuste et mieux adapt s aux besoins de la mod lisation g ologique Objectifs et implications pour l exploration min rale Le projet propos a pour but d aider la prise de d cision en accroissant notre connaissance des syst mes 3D complexes Pour ce faire nous cher cherons largir les capacit s d analyse spatiale d un outil de mod lisation 3D Pour atteindre ces buts nous proposons 1 le d veloppement d un prototype permettant d effectuer des requ tes topologiques 3D dans un mod le g ologique 3D construit avec la plate forme gOcad et 2 l application de requ tes topologiques sur un mod le g ologique Les objectifs sp cifiques du projet sont les suivants e Concevoir et programmer un nouveau d ploie ment informatique du mod le GeoTEN La chance 2005 d veloppement adapt gOcad e Construire le mod le g ologique volumique en voxels et en t tra dres de la propri t de Trans figuration e Identifier et formaliser le type de requ tes topologiques possibles et utiles effectuer sur des mod les g ologiques 3D e Tester et valider l efficacit et l utilit du prototype sur le mod le g ologique construit L atteinte de ces objectifs permettra d valuer le potentiel du prototype en tant que nouvel outil d exploration des ressources min rales sur des mod les
11. DIVERSIFICATION DE L EXPLORATION MINERALE au QUEBEC IVEX RAPPORT FINAL 2006 Sous projet SC20 D veloppement d un prototype de requ tes topologiques 3D et application au gite de Cu Ag Pb Zn de Transfiguration Par Karine B dard Bernard Lachance Donna Kirkwood Georges Beaudoin Jacynthe Pouliot D partement de G ologie et de G nie G ologique Universit Laval Qu bec Qu bec G1K 7P4 D partement des Sciences G omatiques Universit Laval Qu bec Qu bec G1K 7P4 Soumis a administration de DIVEX avril 2006 Montr al DIVEX PK 6 tage UQAM C P 8888 Succ Centre Ville Montr al Qu bec Canada H3C 3P8 T l 514 987 3000 ext 2354 Fax 514 987 7749 Courriel info divex ca Site web www divex ca Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D R sum Les modeles g ologiques tridimensionnels 3D devien nent de plus en plus r pandus parmi les sp cialistes des g osciences en raison entre autres des avanc es en informatique et de la disponibilit d outils de mod lisa tion sp cialis s Ces outils permettent a l utilisateur de mod liser la g om trie d objets g ologiques tels que les unit s lithologiques les failles les r servoirs et les gisements de minerai Des propri t s teneur en m taux porosit r sistivit peuvent aussi tre assign es aux objets mod lis s De plus les d veloppements r cent
12. a requ te l aide d une liste d roulante num rant tous les objets du mod le stock s dans la BD GeoTEN La troisi me case num re toutes les requ tes disponibles dans le prototype et l utilisateur n a qu choisir celle qui lui convient le mieux La quatri me case permet finalement de choisir les objets qui seront en relation avec l objet principal dans la requ te Pour visualiser les r sultats des requ tes 1l s agit d exporter les objets de la base de donn es vers gOcad La fonction d exportation du prototype permet d enregistrer n importe quel objet de la base de donn es GeoTEN dans un fichier ASCII selon le format gOcad Construction du mod le g ologique 3D Parall lement au d veloppement du prototype de requ tes topologiques nous avons construit le mod le g ologique 3D de la propri t de Transfigu ration et dont les permis d exploration appartien nent la compagnie d exploration mini re Ressources Appalaches Figure 7 La propri t renferme un g te de cuivre de type lits rouges dont la min ralisation en Cu Ag Zn Pb se trouve majoritairement dans les gr s et conglom rats de la Formation de Robitaille d ge Silurien et la base de la s quence stratigraphique Figure 8 Le mod le a t construit l aide de donn es g ologiques provenant d une carte g ologique de surface Bergeron 1999 de 106 forages et de 28 tranch es selon la m thode d crite par
13. ce de requ tes de TQuery serait int gr e dans l outil de mod lisation 3D afin que tout se passe dans un m me logiciel et pour liminer les tapes d importation exportation Pr sentement l tape de transformation des donn es de gOcad selon la structure GeoTEN n est pas optimis e 10 cette tape peut prendre quelques heures r aliser Lorsque les objets sont bien structur s dans la base de donn es c est alors que les requ tes sont plus efficaces avec TQuery L tape de conversion des donn es GeoTEN vers le format gOcad est cepen dant tr s rapide presque instantan e ce qui n affecte pas beaucoup le temps n cessaire la r alisation des requ tes et la visualisation des r sultats Bibliographie Apel M 2004 A 3d geoscience information system framework These de Doctorat Ecole Sup rieure de G ologie Ecole Doctorale RPPE Institut National Polytechnique de Lorraine Nancy France 93 pages B dard K 2006 La construction de mod les g ologi ques 3D mode d emploi M moire de ma trise D partement des sciences g omatiques Universit Laval Qu bec QC 125 pages Bergeron K 1999 Etude structurale de la propri t de Transfiguration Squatec Qu bec Projet de fin d tude Baccalaur at D partement de g ologie et de g nie g ologique Universit Laval Qu bec QC 23 pages Bourque P A 2004 Planete Terre D partement de G ologie et de G nie g olog
14. dstone est en orang celui du gr s en bleu p le les failles inverses en rouge les failles normales en bleu fonc et la faille de d crochement en vert Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D C Sittone E gr s ES Mudstone 3K Figure 10 Modele en voxels de la propri t de Transfi guration nous a permis de comparer les performances du prototype par rapport la m thode d analyse actuelle utilis e dans gOcad La requ te que nous avons effectu e avait pour but d identifier toutes les veines de calcite rose qui taient a la fois dans le mudstone et localis es moins de 50 m tres des endroits o les teneurs en cuivre taient gt 1000ppm Cela dans le but d identifier une relation spatiale entre les veines de calcite rose h matis es et la min ralisation pour tudier l hypoth se selon laquelle le fluide oxyd et cuprif re provenait du socle La requ te identifi e est compos e de trois sous requ te distinctes 1 une sous requ te topologique qui consiste identifier les veines de calcite rose pr sentes l int rieur du volume de mudstone 2 une sous requ te descriptive identifiant tous les points du mod le ayant une valeur de cuivre plus grande que 1000 ppm et 3 une sous requ te m trique de distance identifiant parmi toutes les veines identifi es par la requ te topologique celles qui sont situ es moins de 50 m tres des points ayant des teneurs
15. ent les contacts g ologiques les failles et les fractures Figure 1A Ces surfaces d limitent alors des volumes clos dont l int rieur est commun ment mod lis selon deux approches soient avec des voxels volume element ou avec des poly dres souvent des t tra dres Apel 2004 Sides 1997 Les repr sentations volumiques par voxels consistent en un remplissage r gulier complet du mod le avec des cubes de taille fixe les voxels Figure 1B Ces repr sentations permettent de mod liser des ph nom nes qui n ont pas de fronti res nettes ou qui ont des limites qui varient continuellement dans l univers La mod lisation en solides t tra driques consiste quand elle remplir les volumes clos avec des t tra dres pyra mides base triangulaires irr guliers Figure 1C En plus de permettre une visualisation plus r aliste de la g ologie les mod les 3D offrent la possibilit d effectuer des analyses spatiales 3D sur les objets mod lis s permettant ainsi de d duire des caract ristiques spatiales de ces objets Les analyses spatiales 3D peuvent tre regroup es en deux cat gories soit m triques et topologiques La chance 2005 Les analyses spatiales de type m trique effectuent des calculs l aide des coor donn es spatiales des objets pour d terminer par exemple le volume d un objet ou la distance entre deux objets Les analyses spatiales de type topolo gique font appel des op rate
16. equ tes topologiques 3D Coordonn es X Y Z Coordonn es X Y Z SEGMENT ID_points 2 2 PARTIE_POINT Point 1 N PARTIE_LIGNE Segment 1 N Coordonn es X Y Z TRIANGLE ID_points 3 3 PARTIE_SURFACE Triangle 1 N Coordonn es X Y Z TETRAEDRE ID_points 4 4 PARTIE SOLIDE T tra dre 1 N Figure 3 Structure de donn es de gOcad modifi e de Lachance 2005 requ tes topologiques car rien n indique implicite ment si un point appartient a deux objets par exemple d o la n cessit d effectuer plusieurs requ tes m triques successives pour y arriver Une structure de stockage 3D qui r gularise dans une base de donn es les relations topologiques entre des objets a t labor e par Lachance 2005 Figure 4 Dans la structure GeoTEN un solide est constitu de t tra dres qui sont d finis par quatre fp est construit par 1 h construa 1 11 construit 1 1 be fq est construit par 1 N PARTIE DE SOUDE f T PARTIE DE SURFACE triangles eux m mes d crit par trois ar tes qui sont limit es par deux n uds Les liens entre les objets point ligne surface solides passent par les l ments qui les constituent t tra dre triangle ar te n uds Par exemple une surface et un solide peuvent partager les m mes triangles si les deux objets sont adjacents ces triangles ne sont donc stock s qu une seule fois dans la base de donn es
17. es dans le mudstone moins de 50 m tres des teneurs lev es en cuivre On ne peut donc pas confirmer que les fluides min ralisateurs provenaient du socle Travaux venir Les travaux venir la suite de ce projet DIVEX sont les suivants e Pr sentation d une conf rence au congr s annuel de l AGC AMC Montr al 14 17 mai 2006 Development of a 3D topological query prototype and application to the Transfiguration Cu Ag Pb Zn deposit e Pr sentation d un poster au congr s annuel de P AGC AMC a Montr al 14 17 mai 2006 Development of a 3D topological data structure for geological data analysis Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D e Pr sentation d une conf rence et d un article technique au 26th gOcad Meeting a Nancy France 6 9 juin 2006 Design and experiment of a topological struc ture adapted to tetrahedral modelling e Soumission dans la prochaine ann e d un article portant sur TQuery et son application a la propri t de Transfiguration Conclusions Tout en tant un outil facile d utilisation et convi vial le prototype d velopp TQuery dans le cadre de ce projet de recherche offre la possibilit de faire des requ tes spatiales de type m trique et topologi que sur un mod le g ologique construit l aide de l application gOcad Bien que les analyses topolo giques sont possibles l aide du logiciel gOcad le temps n ces
18. es bordures sont effectivement communes et donc topologiquement correctes Puisque la cons truction des solides t tra driques topologiques n est pas optimis e dans gOcad nous avons aussi d simplifier quelques uns des objets volumiques pour pouvoir les remplir de t tra dres Figure 11 Bien que le mod le volumique ainsi obtenu ne soit pas enti rement topologique les objets ont pu tre utilis s pour les requ tes avec le prototype La construction du mod le g ologique 3D de la propri t de Transfiguration a repr sent une grande partie du travail de ce projet DIVEX La difficult principale de la mod lisation fut de construire des solides t tra driques topologiques Bien que gOcad propose des outils pour g n rer ces solides 1l existe peu de fonctions d dition et de manipulation des solides une fois qu ils sont construits et on n a que peu de contr le sur la fa on dont le logiciel cr e les t tra dres Exp rimentation Afin de tester le prototype d velopp nous avons identifi une requ te complexe effectuer sur le mod le 3D de Transfiguration Deux m thodes ont t utilis es pour r aliser la requ te premi rement en utilisant le mod le en t tra dres et le prototype et deuxi mement en suivant les tapes d analyses sur le mod le en voxels selon l approche utilis e actuellement par les utilisateurs de gOcad Cela Figure 9 Mod le g ologique surfacique Le sommet du mu
19. il facile d utilisation et convivial le prototype d velopp dans le cadre de ce projet de recher che offre la possibilit de faire des requ tes spatiales de type m trique et topologique sur un mod le g ologique construit l aide de l application gOcad TQuery s av re donc un outil performant pour aider la prise de d cision en exploration des ressources min rales en favorisant les changes entre sp cialistes et non sp cialistes et en accroissant notre connaissance des syst mes g ologiques complexes Introduction La mod lisation g ologique tridimensionnelle 3D conna t de nos jours une popularit grandissante due entre autre l avancement des technologies informatiques On note en effet l apparition sur le march de logiciels sp cialis s pour la mod lisation en g osciences tels que Earth Vision GEMS gOcad et Vulcan De tels outils offrent la possibilit de mod liser la g om trie d objets g ologiques tels que les unit s lithologiques les failles les r ser voirs et les gisements tout en associant aux objets diff rentes propri t s teneur en m taux porosit r sistivit etc Les mod les g ologiques 3D assistent ainsi les sp cialistes des sciences de la Terre dans leur interpr tation tout en permettant l int gration des donn es h t rog nes dans un m me syst me informatique Les donn es de base import es sont utilis es pour construire les surfaces qui repr sent
20. ique de l Universit La val http www ge l ulaval ca personnel bourque intro pt planete_terre html Dumont P 1998 Rapport des travaux d exploration Propri t Transfiguration Ressources Appalaches Inc Minist re des Ressources Naturelles et de la Faune du Qu bec rapport GM 56039 Egenhofer M J et Herring M J 1990 Categorizing binary topological relationships between regions lines and points in geographic databases Rapport de recherche Department of Surveying Engineering University of Maine Orono Maine Hup A 2001 Travaux d exploration 1998 1999 Tranch e et forages Propri t Transfiguration Res sources Appalaches Inc Minist re des Ressources Naturelles et de la Faune du Qu bec rapport GM 58925 Lachance B 2005 D veloppement d une structure topologique de donn es 3D pour l analyse de mod les g ologiques M moire de ma trise D partement des sciences g omatiques Universit Laval Qu bec QC 115 pages Pouliot J Lachance B Brisebois A Rabeau O et Kirkwood D 2003 3D geological modeling are GIS or CAD appropriate Proceedings of ISPRS Workshop WG II 5 II 6 IV I and IV 2 Joint Work shop on Spatial Temporal and Multi Dimensional Data Modelling and Analysis Qu bec Qc 2 3 octo bre 2003 p 7 Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D Sides E J 1997 Geological modelling of mineral Zlatanova S Rahman A A et Shi W
21. om que sera stock le r sultat de la requ te dans la base de donn es La deuxi me case permet de choisir l objet principal de Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D a9 Module de gestion Fichier Donn es Topologie Veuillez entrer un nom pour la requ te mud_CONTIENT_carose Objet principal mud_E_solid v Op rateur Contient partiellement v Quels sont les objets qui doivent tre analyser silt_nord2_pset sphalerite_pset yeine_ca_pset y veine_ca_rose_pset yeine_gtz_ca_pset veine_atz_pset Effacer Annuler Ex cuter Syst me connect sur le serveur DIVEX _ Gestion Joe Aide pour les requetes topologique Le nom de la requ te permet de stocker le r sultat de la requ te comme tant un objet Il devient ainsi possible de r utiliser le r sultat de la requ te pour effectuer d autres requ tes Les Objet analyser sont les objets qui seront scrut s pour trouver le r sultat de la requ te L op rateur indique quel type de relation est n cessaire pour retourner un r sultat positif L objet de r f rence est l objet qui sert de base pour l analyse Pour mieux illustrer voici des exemples de requ tes L op rateur contient v rifie si l objet de r f rence contient des objets analyser L op rateur touche v rifie si les objets analyser touche 4 l objet de r f rence TranfigComplet Figure 6 Interface de requ te de TQuery l
22. ouche entre des surfaces entre des surfaces et des solides sont des requ tes pertinentes pour l analyse de mod les g ologiques Pour r aliser une requ te solide contient points TQuery identifie d abord tous les noeuds apparte nant au solide et tous ceux du fichier de points dans la base de donn es Par la suite 1l s agit de compa rer la liste des points identifi s pour d terminer ceux qui appartiennent la fois au solide et au fichier de points Le r sultat de la requ te est ensuite stock dans la base de donn es comme un nouvel objet Cette requ te est relativement simple effectuer Par contre les op rations peuvent se complexifier grandement pour des op rateurs comme touche ou compose Par exemple pour d terminer si deux objets se touchent il faut uniquement que la fronti re de ces deux objets soit en contact TQuery doit s assurer qu il n y ait pas de points ou de lignes d un objet qui touchent l int rieur de l autre Cette op ration est plus complexe effectuer que la simple comparaison des points lors de l op ration contient car plusieurs types d objets triangles ar tes noeuds doivent tre compar s entre eux Les requ tes m triques d velopp es dans TQuery permettent d identifier les objets qui sont a une distance inf rieure sup rieure et entre deux valeurs par rapport a d autres objets Un exemple concret d une re
23. pproche pr conis e consiste transformer les objets de gOcad pointset curve surface et solid vers la structure GeoTEN en les exportant sous forme de fichiers ASCII pouvant tre d cod s par TQuery Figure 5 Les objets sont transform s en fonction de la structure topologique GeoTEN et les objets sont import s dans la base de donn es Le prototype permet l interrogation des objets gr ce aux algo rithmes d velopp s pour les requ tes topologiques La formulation de ces requ tes s est inspir e des travaux de Egenhofer ef al 1990 auxquels une extension pour le 3D fut propos e Zlatanova 2004 En plus des requ tes topologiques des requ tes m triques et descriptives porosit teneur en m taux r sistivit sont aussi pr sentes dans TQuery afin que l utilisateur puisse effectuer tous les types de requ tes partir d une m me applica tion Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D d importation d analyse Outils Outil Microsoft SQL Server Base de donn es GeoTEN E d exportation Figure 1 Architecture informatique de TQuery l aide du prototype les requ tes topologiques formul es par l utilisateur exploitent directement la structure de donn es GeoTEN pour d duire les relations topologiques entres les diff rents objets Les requ tes topologiques de type contient points dans solide solides dans solide lignes dans solide et t
24. qu te m trique serait de d terminer quels sont les points qui sont une distance de 20 25 m tres par rapport une sur face Pour y arriver la requ te calcule la distance entre chacun des points du fichier de point et les points de la surface Tous les points situ s une distance entre 20 et 25 m tres de la surface seront identifi s et formeront un nouveau fichier de points r sultat stock dans la base de donn es Les requ tes descriptives sont relativement simples mettre en uvre TQuery permet d interroger les valeurs des propri t s associ es chacun des points des objets de la base de donn es Les requ tes descriptives plus grand que plus petit que et entre deux valeurs ont t d velopp es nous permettant d identifier tous les points d un objet qui r pondent une requ te particuli re Par exemple 1l est possible d identifier tous les points d un objet qui poss dent une teneur en cuivre sup rieur 1000 ppm Le r sultat est stock dans un fichier de points dans la base de donn es L interface de TQuery est relativement simple utiliser car elle propose des menus d roulants pour choisir les op rations et les objets sur lesquels elles s appliquent La Figure 6 montre l interface de TQuery pour une requ te topologique du type solide contient partiellement point Dans la premi re case l utilisateur donne un nom sa requ te et c est sous ce n
25. s ont permis d inclure des fonctionnalit s d analyses spatiales m triques distance et volume et topologiques adja cence intersection inclusion Les structures de donn es de ces syst mes ne sont cependant pas optimi s es pour contr ler les relations topologiques connexion inclusion et voisinage entre les objets spatiaux dans les environnements 3D Les requ tes topologiques sont possibles mais elles exigent une s rie de manipulations successives qui demandent du temps Pour r soudre ce probleme nous avons d velopp un prototype de requ tes topologiques 3D TQuery compati ble avec le logiciel de mod lisation g ologique 3D gOcad TQuery permet l utilisateur d exporter des objets gOcad points lignes surfaces et solides vers une structure de stockage de donn es qui r gularise les relations topologiques entre les objets 3D Des analyses spatiales m triques et topologiques peuvent alors tre effectu es automatiquement sur les donn es Le r sultat des requ tes peut ensuite tre import dans gOcad comme un objet que l utilisateur peut visualiser et manipuler Un des avantages de TQuery est qu il peut tre utilis par des utilisateurs qui ne sont pas experts en mod lisation 3D TQuery a t test sur le mod le g ologique 3D de propri t de Transfiguration T miscouata Qc un g te de cuivre de type lits rouges localis dans la formation silurienne de Robitaille Tout en tant un out
26. s s dimentaires plus anciennes Probl matique Les modeles en voxels sont les plus utilis s pour repr senter les volumes dans les outils de mod lisa tion g ologique 3D et permettent d effectuer facile ment des analyses spatiales m triques Les analyses spatiales topologiques sont aussi possibles mais sont cependant plus complexes a r aliser car elles demandent plusieurs op rations successives qui sont longues r aliser et n cessite un op rateur familier avec l environnement du logiciel Ainsi les rela tions de voisinage entre les objets d un mod le g ologique sont plus difficiles identifier dans les mod les en voxels que dans les mod les en t tra dres M me lorsque les t tra dres sont utilis s nos exp rimentations ont montr que les structures de donn es disponibles dans les syst mes de concep tion assist e par ordinateur CAD permettent difficilement la mise en uvre efficace d op rateurs topologiques Pouliot ef al 2003 Les syst mes de gestion de donn es g om triques utilis s par les logiciels tels que gOcad ne sont pas structur s de fa on g rer les relations topologiques entre les objets Figure 3 Les objets g om triques points courbes surfaces et solides t tra driques sont tous ind pendants les uns des autres et d finis partir des noeuds qui les composent Ils ne partagent donc pas de noeuds communs Ceci complexifie les Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de r
27. saire la r alisation des requ tes est plus long qu en les effectuant l aide de TQuery Notre exp rimentation a d montr que la r alisation d une requ te topologique simple l aide de TQuery a t effectu e deux fois plus rapidement qu l aide du logiciel gOcad D autre part la facilit d utilisa tion de TQuery permet aux utilisateurs non experts d effectuer des requ tes sur les mod les 3D TQuery s av re donc un outil performant pour aider a la prise de d cision en exploration des ressources min rales en favorisant les changes entre sp cialis tes et non sp cialistes et en accroissant notre connaissance des syst mes g ologiques complexes Malgr la pertinence d utiliser les t tra dres en g ologie il reste encore beaucoup de d veloppe ment a r aliser dans le logiciel gOcad pour que cette fa on de construire les solides t tra driques soit aussi facile a utiliser que la m thode par voxels L utilisation de TQuery d montre qu il est efficace d utiliser une structure topologique 3D associ e a une base de donn es pour la manipulation des solides t tra driques Les requ tes s effectuent plus facilement et plus rapidement avec TQuery qu avec l approche en voxels de gOcad De plus TQuery offre une interface plus intuitive avec des menus d roulants et des choix simples qui permettent des utilisateurs non experts en mod li sation d interagir avec le mod le 3D Id alement l interfa
28. ur tablir des datations relatives entre les couches adjacentes Selon ce principe deux unit s adjacentes ne se sont pas n cessairement d pos es successivement d un point de vue chrono logique Bien qu une importante p riode temporelle puisse s parer deux unit s g om triquement il est possible que ces unit s soient adjacentes Ces unit s partageront une fronti re commune soit le plan de discordance telle que montr e la Figure 2 en B o l unit verte est adjacente l unit jaune Quant a Adjacence DT de _ 7 avinement Roches ET IE s dimentaires nm Se Discordances Dg Adjacence 3 E a Z Intersection Inclusion Non l chelle Roches intrusives m tamorphiques Roches Figure 2 Sch ma d une s quence stratigraphique du Grand Canyon et exemple de relations topologiques entre les objets g ologiques modifi e de Bourque 2004 la r gle des recoupements ce principe stipule qu un corps rocheux qui en recoupe un autre est n cessai rement plus jeune que celui qu il recoupe Les relations topologiques entre les objets sont donc importantes a caract riser pour que le g ologue puisse tablir les datations relatives entre les objets Les relations topologiques d intersection et ou d inclusion entre deux unit s comme par exemple l intrusion et la roche encaissante de la Figure 2 en C et en D permettent de d duire que les roches intrusives recoupent les unit
29. urs topologiques qui identifient les relations de voisinage entre les objets g om triques Lachance 2005 Il est ainsi possible de faire des requ tes d adjacence d intersection ou d inclusion entre les objets du mod le 3D Egenho fer 1990 Ce type de requ tes est particuli rement int ressant en sciences de la terre car les g ologues font continuellement appel aux notions se rappor tant la configuration g om trique des roches ainsi que les relations spatiales et temporelles entre les strates lorsqu ils d veloppent les mod les g ologi ques TEMPS Projet DIVEX SC20 Kirkwood Prototype de requ tes topologiques 3D Figure Exemple de modele g ologique 3D repr sent en A avec les surfaces en B avec les voxels et en C avec les t tra dres modifi e de B dard 2006 Les relations entre les objets g ologiques sont souvent de nature topologique Figure 2 Prenons l exemple d unit s d pos es successivement dans un bassin qui selon le principe de superposition seront juxtapos es horizontalement les unes autres G o m triquement ces unit s seront adjacentes dans le mod le g ologique tout comme l unit jaune et l unit bleue de la Figure 2 en A qui sont adjacentes car elles partagent une m me fronti re Un second principe fondamental en g ologie rel ve du concept de datation relative des couches g ologiques et associe l identification de discordances d rosion et angulaires po
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