Geometrie dans GeOxygene

Introduction

Dans GeOxygene la dimension spatiale des objets géographiques repose sur la large gamme de primitives géométriques et topologiques spécifiée par la norme ISO 19107.

La géométrie est implémentée dans le module geoxygene-spatial, et les interfaces sont implémentées dans le module geoxygene-api

Implémentation dans GeOxygene

• GM_Object est la classe mère des objets géographiques. Un GM_Object peut-être soit une primitive (GM_Primitive), un agrégat (GM_Agregate) ou un complexe (GM_Complex). Agrégats et complexes sont des collections de primitives plus ou moins particulières (cf. plus bas).

• La géométrie est implémentée dans le package fr.ign.cogit.geoxyegene.spatial lui-même découpé en sous-packages.

  • Le package fr.ign.cogit.geoxyegene.spatial.geomroot ne contient que la classe mère GM_Object.
  • Le package fr.ign.cogit.geoxyegene.spatial.geomaggr contient les classes géométriques d’agrégats.
  • Le package fr.ign.cogit.geoxyegene.spatial.geomcomp contient les classes de complexes géométriques.
  • Le package fr.ign.cogit.geoxyegene.spatial.geomprim contient les classes de primitives qui ne stockent pas directement de coordonnées (dont GM_Point, GM_Curve et GM_Surface).
  • Le package fr.ign.cogit.geoxyegene.spatial.coordgeom contient les classes de primitives qui stockent des coordonnées (dont DirectPosition, GM_LineString, GM_Polygon).

• Un agrégat est une collection de GM_Object sans aucune structure interne. On peut trouver des agrégats hétérogènes (GM_Aggregate) c’est-à-dire composés de primitives de différents types, ou des agrégats homogènes (GM_MultiPrimitive et ses sous-classes) c’est-à-dire composés de primitives du même type (point, ligne, surface).

• Un complexe est une collection structurée de GM_Primitive. On impose en particulier aux primitives d’être connectées. La classe GM_Complex rassemble des primitives hétérogènes ; on ne l’utilise pas pour le moment. On utilise la sous-classe GM_Composite et ses sous-classes : c’est une collection de primitives, homogène à une primitive. Ceci signifie :

  • Un GM_CompositePoint est homogène à un GM_Point, donc est composé d’un et d’un seul point (ça ne sert pas à grand chose ! ☺)
  • Une GM_CompositeCurve est homogène à une courbe : elle est composée de primitives linéaires connectées telles que le point final de l’une soit le point initial de la suivante.
  • Un GM_Ring est une GM_CompositeCurve particulière : elle se referme (point initial de la première primitive = point final de la dernière primitive).
  • Une GM_CompositeSurface est homogène à une surface : elle est composée de primitives surfaciques adjacentes qui ne se recouvrent pas.
  • Un GM_Shell est une GM_CompositeSurface particulière : elle se referme.

• La primitive linéaire de base s’appelle GM_Curve. Une GM_Curve est composée d’un ou plusieurs GM_CurveSegment. Un GM_CurveSegment peut être une polyligne (GM_LineString), une suite d’arcs de cercles (GM_ArcString), une spline (GM_SplineCurve), etc… Un nombre conséquent de GM_CurveSegment est prévu par le modèle.

• Le seul GM_CurveSegment implémenté dans GeOxygene est la polyligne GM_LineString. En effet, les SGBD et SIG actuels n’offrent pas beaucoup d’autres alternatives pour le stockage des primitives linéaires. La GM_LineString est de surcroît une GM_Curve particulière, composée d’un et d’un seul segment qui est lui-même (extension de la norme ISO). Cette extension à la norme permet de travailler directement et facilement sur les instances de la classe GM_LineString, qui est le cas le plus courant. Malgré tout, la classe GM_Curve existe et est utilisable.

• La frontière d’un GM_Polygon est un GM_Ring.

• On retrouve, pour les surfaces, une modélisation analogue à celle sur les linéaires. La primitive surfacique de base s’appelle dans la norme GM_Surface. Elle est composée de GM_SurfacePatch. Un GM_SurfacePatch peut être un polygone (GM_Polygon) ou quelque chose de plus compliqué pour permettre de travailler en 3D (cylindre, sphère, etc.). GM_Polygon est ici une GM_Surface particulière composée d’un et d’un seul GM_SurfacePatch qui est lui-même. Ceci permet là aussi de travailler directement sur GM_Polygon. En pratique, dans la version actuelle de GeOxygene, seule la classe GM_Polygon est utilisable (GM_Surface ne l’est pas).

• Il existe des classes de primitives orientées (GM_OrientableCurve, GM_OrientableSurface). On appelle « primitive » la primitive orientée positivement (GM_Curve, GM_Polygon). Chaque primitive orientée est liée à sa primitive orientée positivement via le lien primitive. En fait, la primitive orientée positivement et la primitive sont le même objet. C’est elle qui est éventuellement liée à une primitive topologique. La primitive est liée à ses deux primitives orientées via le lien proxy (sachant que la primitive orientée positivement est elle-même …).

• La classe DirectPosition représente un tableau de X,Y,Z, avec certaines méthodes associées (non détaillées ici). Si on travaille en 2D, le Z n’est pas renseigné. On ne parle pas des primitives 3D dans ce document.

• À noter qu’il existe des classes qui sont des structures pour représenter les frontières des objets géométriques (GM_CurveBoundary pour représenter la frontière d’une GM_Curve, GM_SurfaceBoundary pour représenter la frontière d’un GM_Polygon). Leur utilisation n’est pas fondamentale.

Diagramme de classes

Figure 1 : Diagramme de classe relatif à la géométrie

Figure 2 : Diagramme de classe GM_Point

Mise en pratique

Apprendre par l’exemple !

Problème : le but est de réaliser une carte à l’échelle du monde et de la centrer sur une longitude particulière dans l’interface graphique 2D de GeOxygene. Par exemple, à partir de la projection WGS84, on va « déplacer » la carte vers l’est, afin d’avoir pour les Etats-Unis une emprise complète entièrement à gauche de la carte ....

Le code source de cet exemple est disponible dans GeOxygene ici

Le jeu de données est disponible ici

// On charge le ShapeFile dans une FeatureCollection, 
IFeatureCollection<IFeature> featCollInitiale = 
        ShapefileReader.read(new File("\\ne_10m_admin_0_countries\\ne_10m_admin_0_countries.shp").getAbsolutePath());
		
// On va stocker le Feature sélectionner dans une nouvelle Population
Population<DefaultFeature> popEtatsUnis = new Population<DefaultFeature>(false, "EtatsUnis0", DefaultFeature.class, true);
		
// On recherche le code ISO sur 2 chiffres du pays dans le ShapeFile
for (IFeature feat : featCollInitiale) {
  // On sélectionne uniquement le polygone des Etats-unis
	if(feat.getAttribute("iso_a2").equals("US")){
		// On stocke le Feature sélectionné dans une nouvelle Population
		popEtatsUnis.setFeatureType(featCollInitiale.getFeatureType());
		popEtatsUnis.add((DefaultFeature) feat);
	}
}		

// On crée une nouvelle population qui sera peuplée par les Feature qui auront été translatés
Population<IFeature> popTranslation = new Population<IFeature>();
popTranslation.setFeatureType(popEtatsUnis.getFeatureType());
				
// On parcourt la population initiale (il n'y en a qu'une seule en fait)
for (int i = 0; i < popEtatsUnis.size(); i++) {
			
	// On caste le Feature de la population (qui est un MultiPolygon en plusieurs polygones simples
	DefaultFeature ancienFeature = popEtatsUnis.get(i);
	GM_MultiSurface multiSurface = (GM_MultiSurface) ancienFeature.getGeom();
						
	// On parcourt tous les polygones
	for (int j = 0; j < multiSurface.size(); j++) {
				
		// On récupère les coordonnées du polygone courant
		IDirectPositionList coordsInitiales = multiSurface.get(j).coord();
				
		// On crée une liste qui contiendra les coordonnées du polygone translaté
		List<IDirectPosition> listeCoordTranslatees = new ArrayList<IDirectPosition>();
				
		// On parcourt toutes les coordonnées du polygone courant
		for(IDirectPosition coordAncienne : coordsInitiales.getList()) {
					
			// On translate l'ancienne coordonnée X de 40
			double ancienneLongitude = coordAncienne.getX();
			double nouvelleLongitude = ancienneLongitude + 40;
										
			// Si l'ancienne longitude est supérieure à la limite Est du WGS84, 
			//    la nouvelle longitude est replacée toute à l'ouest
			if(nouvelleLongitude > 180.0){
			  double diff = nouvelleLongitude - 180.0;
			  nouvelleLongitude = -180 +diff;
			}
					
			// On ajoute la nouvelle paire de coordonnées à la liste de coordonnées
			IDirectPosition coordNouvelle = new DirectPosition(nouvelleLongitude, coordAncienne.getY());
			listeCoordTranslatees.add(coordNouvelle);
		}
			
		// On crée un nouveau Feature qui contiendra le nouveau polygone créé
		DefaultFeature nouveauFeature = new DefaultFeature();
		nouveauFeature.setFeatureType(ancienFeature.getFeatureType());
				
		// On crée un polygone à partir de cette nouvelle liste de coordonnées
		GM_LineString lineString = new GM_LineString(listeCoordTranslatees);
		GM_Polygon nouveauPolygone = new GM_Polygon(lineString);
						
		// On ajoute le polygone au nouveau Feature, puis ce dernier à la nouvelle Population
		nouveauFeature.setGeom(nouveauPolygone);
		popTranslation.add(nouveauFeature);
				
	}

}
		

Références

• Norme ISO 19107.