Implémentation et validation dans un contexte de  modélisation géologique

Besoins liés à la modélisation géologique 3D

Le MRNF travaille depuis quelques années à la construction de modèles géologiques 3D à l’aide de la plateforme de modélisation Gocad (http://www.pdgm.com/). Comme nous l’avons mentionné au chapitre 2, Gocad est un logiciel CAO spécialement conçu pour la modélisation géologique et beaucoup utilisé au niveau gouvernemental, académique et privé (Fallara et al., 2004; Caumon et al., 2004; Lachance 2005; Bédard 2006; Sprague et al., 2006; Pouliot et al., 2008). Il permet, entre autres, de modéliser des réservoirs d’hydrocarbure et des forages, faire de la visualisation séismique et optimiser le choix de l’emplacement des plates-formes de forage. La modélisation 3D dans Gocad repose Implémentation et validation dans un contexte de modélisation géologique 84 principalement sur les structures géométriques B-Rep, Voxel, et la représentation tétraédrique (Lachance 2005; Bédard 2006; Pouliot et al., 2008). Pour créer ces modèles 3D, les géologues québécois exploitent divers types de données telles que les données de forages ou les cartes géologiques 2D généralement obtenues à partir de la base de données SIGEOM. SIGEOM est un système d’information à référence spatiale qui contient les données géoscientifiques québécoises recueillies depuis près de 150 ans (http://sigeom.mrnf.gouv.qc.ca/signet/classes/I1102_indexAccueil). Entre autres, SIGEOM regroupe le fond documentaire, l’ensemble des documents papier et électroniques ainsi que les données spatiales traitant du milieu géologique québécois. Ce système permet aux acteurs miniers d’accéder à des cartes géologiques, géophysiques et géochimiques, des indices minéralisés, des cartes de localisation et des descriptions de forages au diamant, diverses analyses et des documents géoscientifiques. SIGEOM permet de commander ou télécharger ce genre d’information directement à partir du Web (par le biais de l’application e-SIGEOM). SIGEOM est devenu pour les géologues appelés à réaliser la modélisation géologique 3D du MRNF une source de données de premier ordre pour la construction des modèles 3D. Un des problèmes est que ce système n’a pas été conçu pour gérer et stocker des modèles 3D. Étant donné les efforts considérables qui sont investis pour la construction de ces modèles géologiques 3D et la richesse d’information qu’ils apportent, l’incapacité de SIGEOM à pouvoir gérer ces modèles devient problématique. En effet, les acteurs du domaine de la modélisation géologique 3D aimeraient pouvoir stocker et donner accès à leur modèle d’une manière convenable en retournant ceux-ci au sein même de la base de données d’où ils ont extrait les données de base ayant servi à leur construction. Actuellement, les modèles géologiques 3D sont rendus disponibles via un lien direct sur les modèles. Les utilisateurs doivent donc savoir que ce modèle existe et ils doivent posséder le logiciel Gocad pour pouvoir le consulter (Thomas et Nyaminani, 2008). Le MRNF utilise donc le modélisateur géologique 3D Gocad pour la construction de leurs modèles et désire continuer à l’utiliser pour le futur. Le choix du logiciel Gocad comme client de notre prototype de SIG 3D devenait donc une première contrainte à respecter. Puis la littérature mentionne que des approches de modélisation géométrique de type B-Rep ou 85 tétraédrique sont bien appropriées pour des exercices de modélisation géologique couplant des bases de données (Pouliot et al., 2006a; Bédard, 2006; Pilouk, 1996). Comme nous désirions exploiter une approche base de données et conserver les propriétés descriptives (issues de SIGEOM), il convenait mieux d’utiliser des primitives géométriques de type vectorielles soit les points, lignes, polygones (ou triangles) et polyèdres (ou tétraèdres). C’est ainsi que la représentation tétraédrique a été retenue et qu’un modèle géologique 3D complexe de la région de Porcupine-Destor (Nord-Ouest du Québec, Canada) contenant des points, des lignes, des surfaces et des solides tétraédriques a été construit avec Gocad (participation spéciale de Bédard 2006 et de Fallara et al. 2004 pour la construction de ces modèles 3D). Ce modèle géologique couvre un territoire d’environ 3,9 km cube (2 360m x 1 740m x 949m) et est composé de 16 solides contenant un total de près de 14 000 tétraèdres. La figure qui suit montre une partie du modèle tétraédrique de Porcupine-Destor tel que modélisé dans Gocad.

Architecture du Web Geological Feature Server (WGFS)

Le prototype WGFS a été conçu suivant une architecture trois-tiers tel que présenté au chapitre précédant. Il est composé d’un client, d’un serveur d’application et d’une base de données (voir figure 9). Il a été développé dans l’optique d’être indépendant des systèmes d’exploitation, en plus d’être ouvert, flexible et extensible puisqu’il peut être accédé par un grand nombre de clients différents et permet de se brancher théoriquement à n’importe quelle base de données ou structure de stockage à condition d’en implémenter les spécificités dans un datastore. Il est aussi dit interopérable puisqu’il implémente plusieurs normes et spécifications standards de l’ISO et de l’OGC. Le premier client du système consiste en le logiciel de modélisation 3D de type CAO, Gocad, combiné à un plug-in implémenté dans l’environnement de développement de ce logiciel et d’un traducteur de données GML-WKT 3D. L’application côté serveur est composée de plusieurs modules dont un WFS 3D, une bibliothèque d’opérateurs spatiaux 3D contenant un premier algorithme, le BBOX, et l’interface du datastore. La géométrie côté serveur repose sur l’implémentation des classes d’entités 2D et 3D du schéma spatial ISO 19107. La base de données est composée d’un modèle géologique tridimensionnel représenté sous format XML couplé à des données alphanumériques provenant de la base de données SIGEOM stockées dans un SGBD relationnel standard.