Mars Climate Viewer

Visualisation web des données atmosphériques martiennes issues du modèle GEM-Mars.

TFE Bachelier en Informatique - ISFCE 2026

La page de visualisation 2D. On choisit le jeu de données, la variable, l'instant et l'altitude, puis la carte interactive s'affiche avec ses statistiques, son permalien et ses options d'export.

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À propos

Mars Climate Viewer (MCV) rend accessibles les données climatiques de Mars produites par le modèle atmosphérique GEM-Mars à l'Institut royal d'Aéronomie Spatiale de Belgique (IASB).

Ces simulations sont stockées dans des fichiers NetCDF, un format scientifique puissant mais peu commode : pour consulter un résultat, il faut généralement connaître la structure des fichiers, écrire un script Python ou passer par un logiciel spécialisé comme Panoply ou ParaView. Ces outils sont parfaits pour une analyse poussée, mais lourds pour une consultation rapide. MCV comble ce vide. Depuis un simple navigateur, on choisit un jeu de données, une variable, un instant, une altitude ou une zone, et on obtient une visualisation interactive.

Le cœur technique tient en une idée : l'application ne télécharge jamais un fichier complet. Pour chaque demande, le serveur lit uniquement le sous-ensemble réellement nécessaire (un slice, un profil, un pas de temps) directement sur le disque via variable.read(origin, shape), puis renvoie une réponse légère. Les données volumineuses restent protégées côté serveur, et l'interface reste fluide quelle que soit la taille des simulations.

MCV ne cherche pas à remplacer les outils scientifiques experts. C'est une solution intermédiaire : assez simple pour ouvrir les données GEM-Mars à différents profils d'utilisateurs, tout en conservant les informations nécessaires à une interprétation correcte.

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Points techniques notables

• Lecture partielle des NetCDF : seul le sous-ensemble demandé est lu sur le disque, jamais le fichier entier.
• JAR autonome : ./gradlew build compile le frontend et l'embarque dans le JAR du backend. Un seul artefact à déployer, frontend et API servis sur la même origine.
• Internationalisation : 5 langues (anglais, français, néerlandais, allemand, espagnol) avec détection automatique de la langue du navigateur.
• Thème clair / sombre persistant, et interface installable en PWA (mise en cache des assets pour un chargement rapide).
• Permaliens : chaque vue génère une URL partageable qui restaure exactement les paramètres choisis.
• Historique récent des visualisations (stocké localement, avec épinglage des vues favorites).
• Exports CSV (toutes les vues) et NetCDF (slice), pour reprendre les données dans Python ou Matlab.
• Backend robuste : threads virtuels (Java 21 / Project Loom), compression gzip, limitation de débit par IP, arrêt gracieux, validation systématique des paramètres.
• Cache client (5 min) sur les appels API pour éviter les requêtes redondantes.

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Stack technique

Couche	Technologies
Backend	Spring Boot 4.1.0, Java 21, NetCDF-Java (cdm-core 5.9.1), Gradle 9
Frontend	React 19, Vite 8, Plotly.js, Three.js / React-Three-Fiber, Material-UI 7, i18next, Axios

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Structure du projet

mars-visualizer/
├── src/main/java/          # Backend Spring Boot (API REST, lecture NetCDF)
├── frontend/src/
│   ├── components/         # Composants React réutilisables (viewers, selectors, UI)
│   ├── hooks/              # Hooks personnalisés (useVisualizationPage, usePlotRef, …)
│   ├── pages/              # Pages de visualisation (Slice, Animation, Profile, …)
│   ├── utils/              # Utilitaires (palettes, export, analyse, URL)
│   ├── context/            # Contextes globaux (Mars, thème, toasts)
│   ├── i18n/               # Traductions (5 langues)
│   └── services/           # Client API (Axios, cache)
└── build.gradle

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Installation

Prérequis

• Java 21
• Node.js 20+
• Jeux de données NetCDF dans les répertoires configurés (voir Configuration)

Build

cd frontend && npm install && cd ..
./gradlew build

Le build compile le frontend, l'embarque dans les ressources statiques, puis produit un JAR autonome dans build/libs/.

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Lancement

En développement

# Backend (port 8080)
./gradlew bootRun

# Frontend (port 5173, proxy /api vers :8080)
cd frontend && npm run dev

En production

java -jar build/libs/mars-visualizer-0.0.1-SNAPSHOT.jar

Le JAR sert à la fois l'API et l'interface sur le port 8080.

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Configuration

Les chemins par défaut pointent vers un poste de développement Windows. En production, on les surcharge par variables d'environnement.

Variable	Rôle	Défaut
NETCDF_MEAN_PATH	Dossier des fichiers NetCDF MEAN	C:/Users/User/Desktop/mars-data/mean
NETCDF_INDIVIDUAL_PATH	Dossier des fichiers NetCDF par année martienne	C:/Users/User/Desktop/mars-data/individual
SERVER_PORT	Port HTTP	8080

Autres réglages utiles dans application.properties : limitation de débit (ratelimit.requests-per-minute), origine CORS autorisée (cors.allowed-origin, utile seulement quand le frontend est servi séparément en dev), et netcdf.individual.my_base (première année martienne présente dans le dossier individual).

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Fonctionnalités

Quatre des onze types de vues proposées : rose des vents, profil vertical, moyenne zonale et diagramme de Hovmöller.

Page	Description
Slice 2D (/slice)	Carte heatmap lat/lon à un pas de temps et une altitude
Animation (/animation)	Cycle diurne animé (48 frames)
Série temporelle (/timeseries)	Courbe diurne en un point géographique
Profil vertical (/profile)	Valeur d'une variable sur tous les niveaux d'altitude
Coupe verticale (/crosssection)	Coupe méridionale ou zonale (heatmap altitude × coordonnée)
Moyenne zonale (/zonalmean)	Moyenne tout autour de la planète, selon l'altitude et la latitude
Diagramme de Hovmöller (/hovmoller)	Un motif suivi à la fois dans l'espace et dans le temps sur une seule image
Profil temporel (/temporal-profile)	Altitude et heure de la journée réunies au-dessus d'un point
Rose des vents (/windrose)	Directions et forces du vent en un point au fil de la journée
Différence (/difference)	Comparaison de deux datasets, affichée sous forme de carte d'écarts
Exploration (/explore)	Comparaison multi-variables, multi-datasets

Toutes les pages supportent : permaliens, export CSV, export PNG/SVG (Plotly), échelle logarithmique (log₁₀) et choix de palette de couleurs.

La page Exploration : comparer plusieurs variables et plusieurs jeux de données côte à côte, avec distribution et moyenne zonale.

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API REST

Données

Endpoint	Description
GET /api/catalog	Catalogue des datasets MEAN
GET /api/catalog/individual	Catalogue des années martiennes individuelles
GET /api/data/slice	Extraction 2D [lat][lon]
GET /api/data/timeseries	Série temporelle (48 pas de temps)
GET /api/data/animation	48 frames pour animation diurne
GET /api/data/profile	Profil vertical en un point
GET /api/data/crosssection	Coupe verticale méridionale ou zonale
GET /api/data/zonalmean	Moyenne zonale (altitude × latitude)
GET /api/data/hovmoller	Diagramme de Hovmöller (espace × temps)
GET /api/data/temporal-profile	Profil temporel (altitude × temps)
GET /api/data/difference	Différence entre deux datasets
GET /api/data/wind	Champ de vent sous-échantillonné (UU/VV)
GET /api/data/windrose	Rose des vents en un point
GET /api/data/altitudes	Niveaux d'altitude disponibles pour une variable

La documentation interactive complète est exposée via Swagger UI sur /swagger-ui (et /api-docs pour le JSON OpenAPI).

Exports CSV

Endpoint	Description
GET /api/export/csv/slice	Export CSV d'un slice
GET /api/export/csv/timeseries	Export CSV d'une série temporelle
GET /api/export/csv/profile	Export CSV d'un profil vertical
GET /api/export/csv/crosssection	Export CSV d'une coupe verticale
GET /api/export/csv/zonalmean	Export CSV d'une moyenne zonale
GET /api/export/csv/hovmoller	Export CSV d'un diagramme de Hovmöller
GET /api/export/csv/temporal-profile	Export CSV d'un profil temporel
GET /api/export/csv/difference	Export CSV d'une différence
GET /api/export/csv/windrose	Export CSV d'une rose des vents

Export NetCDF

Endpoint	Description
GET /api/export/netcdf/slice	Export NetCDF d'un slice (format scientifique pour Python/Matlab)

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Architecture frontend

Hooks personnalisés

Hook	Rôle
useVisualizationPage	Logique commune à toutes les pages : état, restauration d'URL, lancement, raccourcis, historique
usePlotRef	Ref conteneur viewer + ref synthétique Plotly pour l'export
useRecentHistory	Historique des visualisations (localStorage, déduplication, épinglage)
useCopyToClipboard	Copie presse-papier avec retour visuel temporaire
useResolvedColorscale	Résolution de palette automatique (RdBu pour températures, Viridis sinon)

Composants partagés

Composant	Rôle
VisuToggle	Bouton toggle outlined/contained réutilisable
PermalienButton	Bouton permalien avec feedback visuel
StatsBar	Barre de statistiques (min, max, moyenne, écart-type)
ColorscaleSelector	Sélecteur de palette Plotly
LocationsLegend	Légende des points d'intérêt martiens
HistoryDialog	Boîte de dialogue de l'historique récent
PageLoader	Indicateur de chargement centré

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Tests

• Backend : suite JUnit 5 (services, contrôleurs, validation, exports).
• Frontend : Vitest + Testing Library (hooks, historique, restauration des permaliens, scénarios nominaux et non-nominaux).

./gradlew test                 # tests backend
cd frontend && npm run test    # tests frontend

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Contexte

Projet développé dans le cadre du Travail de Fin d'Études du Bachelier en Informatique de l'ISFCE (2026), dans la continuité d'un stage à l'IASB consacré à la conversion des sorties brutes de GEM-Mars vers le format NetCDF.