Modélisation et calcul parallèle pour le Web SIG 3D

Fabien Cellier 1
1 GeoMod - Modélisation Géométrique, Géométrie Algorithmique, Fractales
LIRIS - Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information
Résumé : Cette thèse est centrée sur l'affichage et la manipulation en temps interactif au sein d'un navigateur Internet de modèles 3D issus de Systèmes d'Informations Géographiques (SIG). Ses principales contributions sont la visualisation de terrains 3D haute résolution, la simplification de maillages irréguliers sur GPU, et la création d'une nouvelle API-navigateur permettant de réaliser des traitements lourds et efficaces (parallélisme GP/GPU) sans compromettre la sécurité. La première approche proposée pour la visualisation de modèles de terrain s'appuie sur les récents efforts des navigateurs pour devenir une plateforme versatile. Grâce aux nouvelles APIs 3D sans plugin, nous avons pu créer un client de visualisation de terrains "streamés" à travers HTTP. Celui-ci s'intègre parfaitement dans les écosystèmes Web-SIG actuels (desktop et mobile) par l'utilisation des protocoles standards du domaine (fournis par l'OGC, Open Geospatial Consortium). Ce prototype s'inscrit dans le cadre des partenariats industriels entre ATOS Worldline et ses clients SIG, au premier rang desquels se situe l'IGN (institut national de l'information géographique et forestière) avec le Géoportail (http://www.geoportail.gouv.fr) et ses APIs cartographiques. La 3D dans les navigateurs possèdent ces prôpres défis qui sont différents de ce que l'on connaît dans les applications lourdes : aux problèmes de transfert de données s'ajoutent les restrictions et contraintes du JavaScript. Ces contraintes définies plus précisément dans le paragraphe suivant nous ont poussé à repenser les algorithmes de référence de visualisation de terrain afin de prendre en compte les spécificités dûes aux navigateurs. Ainsi, nous avons su profiter de la latence du réseau pour gérer dynamiquement les liaisons entre les parties du maillage sans impacter significativement la vitesse du rendu. Au-delà de la visualisation 3D, et bien que le langage JavaScript autorise le parallélisme de tâches, le parallélisme de données reste quasi inexistant au sein des navigateurs Web. Ce constat, couplé à la faiblesse de traitement du JavaScript, constituait un frein majeur dans notre objectif de définir une plateforme SIG complète et performante intégrée au navigateur. C'est pour cette raison que nous avons conçu et développé, à travers les WebCLWorkers, une API Web de calcul GP/GPU haute performance répondant aux critères de simplicité et de sécurité inhérents au Web. Contrairement à l'existant qui se base sur des codes déjà précompilés ou met de côté les performances, nous avons tenté de trouver le bon compromis pour avoir un langage proche du script, mais sécurisé et performant en utilisant les API OpenCL comme moteur d'exécution. Notre proposition d'API a intéressé la fondation Mozilla qui nous a ensuite demandé de participer à l'élaboration du standard WebCL dans la cadre du groupe Khronos, (aux côtés de Mozilla mais aussi de Samsung, Nokia, Goole, AMD, etc.). Grâce aux nouvelles ressources de calcul ainsi obtenues, nous avons alors proposé un algorithme de simplification parallèle de maillages irréguliers. Alors que l'état de l'art repose essentiellement sur des grilles régulières pour le parallélisme (hors Web) ou sur la simplification via clusterisation et kd-tree, aucune solution ne permettait d'avoir à la fois une simplification parallèle et des modèles intermédiaires utilisables pour la visualisation progressive en utilisant des grilles irrégulières. Notre solution repose sur un algorithme en trois étapes utilisant des priorités implicites et des minima locaux afin de réaliser la simplification, et dont le degré de parallélisme est linéairement lié au nombre de points et de triangles du maillage à traiter. Nous avons donc mis en place au cours de cette thèse une approche innovante pour la visualisation 3D Web-SIG sans plugin, en concevant des outils conférant au navigateur une confortable puissance de calcul parallèle GP/GPU, et en proposant une méthode de simplification parallèle de maillages irréguliers permettant un affichage en niveaux de détails directement dans les navigateurs Web. Sur la base de ces premiers résultats, il devient possible de porter toute la richesse fonctionnelle des clients SIG sur desktop au sein des navigateurs Web, aussi bien sur PC que sur mobiles et tablettes.
Type de document :
Pré-publication, Document de travail
6454; T. 2014
Liste complète des métadonnées

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01464464
Contributeur : Équipe Gestionnaire Des Publications Si Liris <>
Soumis le : vendredi 10 février 2017 - 11:34:04
Dernière modification le : samedi 11 février 2017 - 01:07:59

Identifiants

  • HAL Id : hal-01464464, version 1

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Citation

Fabien Cellier. Modélisation et calcul parallèle pour le Web SIG 3D . 6454; T. 2014. <hal-01464464>

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