Les entrepôts de données répondent à un réel besoin en matière d'accès à l'information résumée. Cependant, en suivant le processus classique d'entreposage et d'analyse en ligne (OLAP) de données, les systèmes d'information décisionnels (SID) exploitent très peu le contenu informationnel des données. Alors même que les SID sont censés être centrés utilisateur, l'OLAP classique ne dispose pas d'outils permettant de guider l'utilisateur vers les faits les plus intéressants du cube. La prise en compte de l'utilisateur dans les SID est une problématique nouvelle, connue sous le nom de personnalisation, qui pose plusieurs enjeux peu ou pas étudiés. Le travail présenté dans ce mémoire vise à proposer des solutions innovantes dans le domaine de la personnalisation dans les entrepôts de données complexes. L'originalité de nos travaux de recherche a consisté à montrer qu'il est pertinent d'intégrer la sémantique dans tout le processus d'entreposage, soit en invitant l'utilisateur à exprimer ses propres connaissances métier, soit en utilisant les méthodes de fouille de données pour extraire des connaissances cachées. En s'appuyant sur l'intuition que des connaissances sur le métier, sur les données entreposées et leur usage (requêtes) peuvent contribuer à aider l'utilisateur dans son exploration et sa navigation dans les données, nous avons proposé une première approche de personnalisation basée sur les connaissances explicites des utilisateurs. En empruntant le concept d'évolution de schéma, nous avons relâché la contrainte du schéma fixe de l'entrepôt, pour permettre d'ajouter ou de supprimer un niveau de hiérarchie dans une dimension. Ces travaux ont été étendus pour recommander à l'utilisateur des hiérarchies de dimension nouvelles basées sur la découverte de nouvelles structures naturelles grâce aux principes d'une méthode de classification (K-means). Nous avons par ailleurs développé la fouille en ligne en s'appuyant uniquement sur les outils offerts par les systèmes de gestion de bases de données (SGBD). La fouille en ligne permet d'étendre les capacités analytiques des SGBD, support des entrepôts de données, de l'OLAP vers une analyse structurante, explicative et prédictive ; et venir en appui à la personnalisation. Afin de prendre en compte à la fois l'évolution des données et celle des besoins tout en garantissant l'intégration structurelle et sémantique des données, nous avons proposé une approche d'analyse en ligne à la demande, qui s'appuie sur un système de médiation à base d'ontologies. Par ailleurs, nous avons proposé un modèle multidimensionnel d'objets complexes basé sur le paradigme objet qui permet de représenter les objets de l'univers de façon plus naturelle et de capter la sémantique qu'ils véhiculent. Un opérateur de projection cubique est alors proposé pour permettre à l'utilisateur de créer des cubes d'objets complexes personnalisés. Toutes nos solutions ont été développées et testées dans le contexte des entrepôts de données relationnels et/ou XML.

Les systèmes d'Entrepôts de Données et OLAP spatiaux (EDS et SOLAP) sont des technologies d'aide à la décision permettant l'analyse multidimensionnelle de gros volumes de données spatiales. Dans ces systèmes, la qualité de l'analyse dépend de trois facteurs : la qualité des données entreposées, la qualité des agrégations et la qualité de l'exploration des données. La qualité des données entreposées dépend de critères comme la précision, l'exhaustivité et la cohérence logique. La qualité d'agrégation dépend de problèmes structurels (e.g. les hiérarchies non strictes qui peuvent engendrer le comptage en double des mesures) et de problèmes sémantiques (e.g. agréger les valeurs de température par la fonction Sum peut ne pas avoir de sens considérant une application donnée). La qualité d'exploration est essentiellement affectée par des requêtes utilisateur inconsistantes (e.g. quelles ont été les valeurs de température en URSS en 2010 ?). Ces requêtes peuvent engendrer des interprétations erronées des résultats. Cette thèse s'attaque aux problèmes d'incohérence logique qui peuvent affecter les qualités de données, d'agrégation et d'exploration. L'incohérence logique est définie habituellement comme la présence de contradictions dans les données. Elle est typiquement contrôlée au moyen de Contraintes d'Intégrité (CI). Dans cette thèse nous étendons d'abord la notion de CI (dans le contexte des systèmes SOLAP) afin de prendre en compte les incohérences relatives aux agrégations et requêtes utilisateur. Pour pallier les limitations des approches existantes concernant la définition des CI SOLAP, nous proposons un Framework basé sur les langages standards UML et OCL. Ce Framework permet la spécification conceptuelle et indépendante des plates-formes des CI SOLAP et leur implémentation automatisée. Il comporte trois parties : (1) Une classification des CI SOLAP. (2) Un profil UML implémenté dans l'AGL MagicDraw, permettant la représentation conceptuelle des modèles des systèmes SOLAP et de leurs CI. (3) Une implémentation automatique qui est basée sur les générateurs de code Spatial OCL2SQL et UML2MDX qui permet de traduire les spécifications conceptuelles en code au niveau des couches EDS et serveur SOLAP. Enfin, les contributions de cette thèse ont été appliquées dans le cadre de projets nationaux de développement d'applications (S)OLAP pour l'agriculture et l'environnement.

Nous explorons différents aspects des entrepôts de données et d’OLAP, le point commun de nos recherches étant le modèle fonctionnel pour l'analyse de données. Notre objectif principal est d'utiliser ce modèle dans l'étude de trois aspects différents, mais liés:- l'optimisation de requêtes par réécriture et la gestion du cache,- la visualisation du résultat d'une requête OLAP,- le mapping d'un schéma relationnel en BCNF vers un schéma fonctionnel. L'optimisation de requêtes et la gestion de cache sont des problèmes cruciaux dans l'évaluation de requêtes en général, et les entrepôts de données en particulier; et la réécriture de requêtes est une des techniques de base pour l'optimisation de requêtes. Nous établissons des conditions d'implication de requêtes analytiques, en utilisant le pré-ordre partiel sur l'ensemble de requêtes, et nous définissons un algorithme sain et complet de réécriture ainsi que une stratégie de gestion de cache optimisée, tous les deux basés sur le modèle fonctionnel.Le deuxième aspect important que nous explorons dans cette thèse est celui de la visualisation du résultat. Nous démontrons l'importance pour la visualisation de reproduire des propriétés essentielles de données qui sont les dépendances fonctionnelles. Nous montrons que la connexion, existante entre les données et leur visualisation, est précisément la connexion entre leurs représentations fonctionnelles. Nous dérivons alors un cadre technique, ayant pour objectif d'établir une telle connexion pour un ensemble de données et un ensemble de visualisations. En plus d'analyse du processus de visualisation, nous utilisons le modèle fonctionnel comme un guide pour la visualisation interactive, et définissons ce qu'on appelle la visualisation paramétrique. Le troisième aspect important de notre travail est l'expérimentation des résultats obtenus dans cette thèse. Les résultats de cette thèse peuvent être utilisés afin d’analyser les données contenues dans une table en Boyce-Codd Normal Form (BCNF), étant donné que le schéma de la table peut être transformé aisément en un schéma fonctionnel. Nous présentons une telle transformation (mapping) dans cette thèse. Une fois le schéma relationnel transformé en un schéma fonctionnel, nous pouvons profiter des résultats sur l'optimisation et la visualisation de requêtes. Nous avons utilisé cette transformation dans l’implémentation de deux prototypes dans le cadre de deux projets différents. / In this thesis, we explore different aspects of Data Warehousing and OLAP, the common point of our proposals being the functional model for data analysis. Our main objective is to use that model in studying three different, but related aspects:- query optimization through rewriting and cache management,- query result visualization,- mapping of a relational BCNF schema to a functional schema.Query optimization and cache management is a crucial issue in query processing in general, and in data warehousing in particular; and query rewriting is one of the basic techniques for query optimization. We establish derivability conditions for analytic functional queries, using a partial pre-order over the set of queries. Then we provide a sound and complete rewriting algorithm, as well as an optimized cache management strategy, both based on the underlying functional model.A second important aspect that we explore in the thesis is that of query result visualization. We show the importance for the visualization to reflect such essential features of the dataset as functional dependencies. We show that the connection existing between data and visualization is precisely the connection between their functional representations. We then define a framework, whose objective is to establish such a connection for a given dataset and a set of visualizations. In addition to the analysis of the visualization process, we use the functional data model as a guide for interactive visualization, and define what we call a parametric visualization. A third important aspect of our work is experimentation with the results obtained in the thesis. In order to be able to analyze the data contained in a Boyce-Codd Normal Form (BCNF) table, one can use the results obtained in this thesis, provided that the schema of the table can be mapped to a functional schema. We present such a mapping in this thesis. Once the relational schema has been transformed into a functional schema, we can take advantage of the query optimization and result visualization results presented in the thesis. We have used this transformation in the implementation of two prototypes in the context of two different projects.

Les systèmes d'Entrepôts de Données et OLAP spatiaux (EDS et SOLAP) sont des technologies d'aide à la décision permettant l'analyse multidimensionnelle de gros volumes de données spatiales. Dans ces systèmes, la qualité de l'analyse dépend de trois facteurs : la qualité des données entreposées, la qualité des agrégations et la qualité de l’exploration des données. La qualité des données entreposées dépend de critères comme la précision, l'exhaustivité et la cohérence logique. La qualité d'agrégation dépend de problèmes structurels (e.g. les hiérarchies non strictes qui peuvent engendrer le comptage en double des mesures) et de problèmes sémantiques (e.g. agréger les valeurs de température par la fonction Sum peut ne pas avoir de sens considérant une application donnée). La qualité d'exploration est essentiellement affectée par des requêtes utilisateur inconsistantes (e.g. quelles ont été les valeurs de température en URSS en 2010 ?). Ces requêtes peuvent engendrer des interprétations erronées des résultats. Cette thèse s'attaque aux problèmes d'incohérence logique qui peuvent affecter les qualités de données, d'agrégation et d'exploration. L'incohérence logique est définie habituellement comme la présence de contradictions dans les données. Elle est typiquement contrôlée au moyen de Contraintes d'Intégrité (CI). Dans cette thèse nous étendons d'abord la notion de CI (dans le contexte des systèmes SOLAP) afin de prendre en compte les incohérences relatives aux agrégations et requêtes utilisateur. Pour pallier les limitations des approches existantes concernant la définition des CI SOLAP, nous proposons un Framework basé sur les langages standards UML et OCL. Ce Framework permet la spécification conceptuelle et indépendante des plates-formes des CI SOLAP et leur implémentation automatisée. Il comporte trois parties : (1) Une classification des CI SOLAP. (2) Un profil UML implémenté dans l'AGL MagicDraw, permettant la représentation conceptuelle des modèles des systèmes SOLAP et de leurs CI. (3) Une implémentation automatique qui est basée sur les générateurs de code Spatial OCL2SQL et UML2MDX qui permet de traduire les spécifications conceptuelles en code au niveau des couches EDS et serveur SOLAP. Enfin, les contributions de cette thèse ont été appliquées dans le cadre de projets nationaux de développement d'applications (S)OLAP pour l'agriculture et l'environnement. / Spatial Data Warehouse (SDW) and Spatial OLAP (SOLAP) systems are Business Intelligence (BI) allowing for interactive multidimensional analysis of huge volumes of spatial data. In such systems the quality ofanalysis mainly depends on three components : the quality of warehoused data, the quality of data aggregation, and the quality of data exploration. The warehoused data quality depends on elements such accuracy, comleteness and logical consistency. The data aggregation quality is affected by structural problems (e.g., non-strict dimension hierarchies that may cause double-counting of measure values) and semantic problems (e.g., summing temperature values does not make sens in many applications). The data exploration quality is mainly affected by inconsistent user queries (e.g., what are temperature values in USSR in 2010?) leading to possibly meaningless interpretations of query results. This thesis address the problems of logical inconsistency that may affect the data, aggregation and exploration qualities in SOLAP. The logical inconsistency is usually defined as the presence of incoherencies (contradictions) in data ; It is typically controlled by means of Integrity Constraints (IC). In this thesis, we extends the notion of IC (in the SOLAP domain) in order to take into account aggregation and query incoherencies. To overcome the limitations of existing approaches concerning the definition of SOLAP IC, we propose a framework that is based on the standard languages UML and OCL. Our framework permits a plateforme-independent conceptual design and an automatic implementation of SOLAP IC ; It consists of three parts : (1) A SOLAP IC classification, (2) A UML profile implemented in the CASE tool MagicDraw, allowing for a conceptual design of SOLAP models and their IC, (3) An automatic implementation based on the code generators Spatial OCLSQL and UML2MDX, which allows transforming the conceptual specifications into code. Finally, the contributions of this thesis have been experimented and validated in the context of French national projetcts aimming at developping (S)OLAP applications for agriculture and environment.

Les maladies infectieuses représentent aujourd’hui un problème majeur de santé publique. Devant l’augmentation des résistances bactériennes, l’émergence de nouveaux pathogènes et la propagation rapide de l’épidémie, le suivi et la surveillance de la transmission de la maladie devient particulièrement importants. Face à une telle menace, la société doit se préparer à l'avance pour réagir rapidement et efficacement si une telle épidémie est déclarée. Cela nécessite une mise en place des dispositifs de suivi et de prévention. Dans ce contexte, nous nous intéressons, dans le présent travail, à l’élaboration d’un Système d’Information Décisionnel Spatio-temporel pour le suivi et la surveillance du phénomène de propagation de l’épidémie de la grippe saisonnière au sein de la population de la ville d’Oran (Algérie). L’objectif de ce système est double : il consiste, d’une part, à comprendre comment l’épidémie se propage par l’utilisation du réseau social Small World (SW) et du modèle à compartiments d’épidémie SEIR (Susceptible-Exposed-Infected-Removed), et d’autre part, à stocker dans un entrepôt les données multiples tout en les analysant par un outil d’analyse en ligne de donnée Spatiale dit SOLAP (Spatial On-Line Analytical Processing). / Today, infectious diseases represent a major public health problem. With the increase of bacterial resistance, the emergence of new pathogens and the rapid spread of epidemic, monitoring and surveillance of disease transmission becomes important. In the face of such a threat, the society must prepare in advance to respond quickly and effectively if an outbreak is declared. This requires setting up monitoring mechanisms and prevention.In this context, we are particularly interested by development a Spatiotemporal decision support system for monitoring and preventing the phenomenon of seasonal influenza epidemic spread in the population of Oran (city at Algeria).The objective of this system is twofold: on one hand, to understand how epidemic is spreading through the social network by using SEIR (Susceptible-Exposed-Infected-Removed) compartmental model within Small World network, and on the other hand, to store multiple data in data warehouse and analyzing it by a specific online analysis tool Spatial OLAP (Spatial on-line Analytical Processing).