des données 3d pour les architectes, urbanistes et...
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Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg
Mémoire de soutenance de Diplôme d’Ingénieur INSA Spécialité TOPOGRAPHIE
Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
Présenté en Septembre 2011 par Cédric MINERY Réalisé au : Service de la Mensuration Officielle (SEMO)
Quai du Rhône 12 1205 Genève
Directeur de PFE : Correcteurs :
M. Laurent NIGGELER M. Emmanuel ALBY Directeur SEMO M. Mathieu KOEHL
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier toutes les personnes sans qui ce projet
n’aurait pas pu avoir lieu :
M. Laurent NIGGELER, mon directeur de PFE, pour m’avoir
fait confiance et m’avoir accueilli au SEMO pour ce projet. J’en
profite pour remercier l’ensemble des personnes du Service pour
leur accueil, et tout particulièrement Henrich DURIAUX pour ses
conseils et sa bonne humeur, Pepito LOPEZ pour son enthousiasme
vis-à-vis de mon travail ainsi que Geoffrey CORNETTE (promotion
INSA topographie 2010) pour son accompagnement tout au long
du projet.
Tous les membres de l’équipe de travail, architectes,
urbanistes, paysagistes et qui m’ont tout d’abord accueilli sur leurs
lieux de travail respectifs, avant de s’impliquer dans le projet et de
participer aux réunions de suivi. Sacha KORTUS, pour sa
motivation et ses tests, M. Christian HALLER et M. Thierry
SANGOUARD pour leurs aides et leurs conseils. M. Gérard-André
KOHLER, Rachel et Guillaume (promotion INSA topographie 2006)
pour leurs investissements et tests de données qu’ils ont réalisé.
Mme Myriam PIGUET pour son intérêt dans mon projet et sa
motivation.
M. Claude VUATTOUX, développeur du logiciel RhinoTerrain
pour sa disponibilité et son enthousiasme pour le projet, ainsi que
pour tous les rendus qu’il a réalisés.
Je remercie également toutes les personnes ayant
participé de près ou de loin à ce projet et que j’aurais oublié.
Et toutes les personnes qui ont cru en moi et m’ont
accompagné tout au long de mon travail.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
TABLE DES MATIERES
I. Introduction ..................................................................................................... 1
1.1. Contexte de l’étude ............................................................................................ 1
1.2. Présentation du service ...................................................................................... 2
II. Etat de l’art...................................................................................................... 2
2.1. Genève et le SEMO ............................................................................................. 2
2.1.1. Socle 3D du Canton de Genève ............................................................................................ 2
2.1.2. Utilisations et réalisations .................................................................................................... 4
2.1.3. Projet architectural .............................................................................................................. 6
2.2. Autres exemples de SIG 3D dans le monde .......................................................... 7
2.2.1. France et Europe .................................................................................................................. 7
2.2.2. Le salon IMAGINA ................................................................................................................ 9
2.3. Formats numériques et logiciels ........................................................................ 10
2.3.1. SIG 3D pour le SEMO .......................................................................................................... 10
2.3.2. CAO 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes .................................................... 11
2.3.3. Nouveaux formats et conversions ..................................................................................... 14
III. Définition du problème .................................................................................. 16
3.1. Orientation du projet dans son contexte général ............................................... 16
3.1.1. Analyse bibliographique ..................................................................................................... 16
3.1.2. Données du SEMO. ............................................................................................................. 18
3.2. Etudes des attentes et besoins à Genève ........................................................... 18
3.2.1. Les architectes .................................................................................................................... 18
3.2.2. Les urbanistes et les paysagistes ........................................................................................ 20
3.2.3. Création d’une équipe de travail ........................................................................................ 21
3.3. Synthèse des attentes et solution envisagée ...................................................... 21
3.3.1. Aspect technique................................................................................................................ 21
3.3.2. Aspect administratif ........................................................................................................... 23
IV. Mise en œuvre et réalisations ........................................................................ 24
4.1. Prototype initial ............................................................................................... 24
4.2. Zone région ...................................................................................................... 25
4.2.1. MNT .................................................................................................................................... 25
4.2.2. Bâtiments ........................................................................................................................... 28
4.3. Zone projet ....................................................................................................... 30
4.3.1. Modèle Numérique de Rue (MNR) .................................................................................... 30
4.3.2. Bâtiments ........................................................................................................................... 37
4.4. Géotraitements complémentaires ..................................................................... 38
4.4.1. Edition du Terrain ............................................................................................................... 38
4.4.2. Photos aériennes et images satellites ................................................................................ 39
4.4.3. Habillage ............................................................................................................................. 41
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4.5. Echanges et interopérabilité ............................................................................. 42
4.5.1. Paramètres d’échange ....................................................................................................... 42
4.5.2. Logiciels utilisés .................................................................................................................. 43
4.5.3. Poids des données .............................................................................................................. 46
V. Résultats et validation ................................................................................... 47
5.1. Résultats possibles avec le socle urbain 3D ........................................................ 47
5.2. Validation de la solution ................................................................................... 50
5.2.1. Validation avec les différents acteurs ................................................................................ 50
5.2.2. Analyse de précision .......................................................................................................... 51
VI. L’aspect administratif et politique .................................................................. 54
6.1. Les procédures administratives ......................................................................... 54
6.1.1. Les autorisations de construire .......................................................................................... 54
6.1.2. Les concours d’architecture ............................................................................................... 55
6.1.3. Formats de présentation .................................................................................................... 56
6.2. Les enjeux politiques ........................................................................................ 57
6.3. Valorisation de l’utilisation de la 3D .................................................................. 57
6.3.1. La fiche d’information ........................................................................................................ 58
6.3.2. Le dépliant .......................................................................................................................... 58
VII. Conclusions et perspectives......................................................................... 59
Table des illustrations ............................................................................................ 61
Table des tableaux ................................................................................................. 62
Sommaire des annexes ........................................................................................... 62
Bibliographie ......................................................................................................... 63
Liste des abréviations ............................................................................................. 65
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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I. INTRODUCTION
1.1. Contexte de l’étude
Les techniques de modélisation 3D deviennent de plus en plus efficaces et intéressent
toujours plus de monde dans des domaines d’activités extrêmement variés, allant des activités
commerciales comme le cinéma depuis peu ou les jeux vidéo, jusqu’aux activités de
représentations du territoire et de l’environnement nous entourant.
Ainsi, de nombreuses villes, plus ou moins grandes, se munissent de maquettes
numériques plus ou moins détaillées. De telles maquettes représentent tout d’abord des vitrines
technologiques et touristiques pour ces villes, permettant de s’y balader interactivement ou de
repérer certains endroits avant même de s’y rendre. En matière d’urbanisme et d’architecture,
les avantages de telles maquettes peuvent paraitre évidents. La représentation
tridimensionnelle est en effet devenue un réel outil décisionnel pour l’urbanisme et
l’aménagement du territoire. Il s’avère aujourd’hui que la représentation en 2 dimensions, même
accompagnée de coupes, ne suffit plus toujours pour comprendre le paysage urbain existant ou
les projets futurs. Les maquettes 3D permettent donc de visualiser les projets architecturaux,
mais aussi de les insérer dans leurs environnements, facilitant ainsi la compréhension, la
concertation entre pouvoirs publics et donc la prise de décision.
Cette perspective d’urbanisation réfléchie et maitrisée a très vite intéressé le Service de la
Mensuration Officielle (SEMO) de Genève qui fut parmi les précurseurs dans la création d’un
modèle numérique 3D complet d’une telle envergure, soit environ 76 000 bâtiments sur plus de
245 km2. Ce socle 3D est composé du modèle numérique de terrain drapé d’orthophotos, des
bâtiments en 3D, d’une couche végétation avec les principaux arbres et de nombreux ponts et
ouvrages d’arts.
Toutes ces données sont disponibles pour les professionnels de la construction, mais ne
sont malheureusement que trop peu utilisées { ce jour, malgré tous les avantages qu’elles
pourraient amener. Il s’agit donc de réaliser une analyse détaillée des besoins des professionnels
de l’aménagement du territoire en termes de données 3D, de comprendre pourquoi ces données
ne sont que si peu utilisées et d’y apporter des solutions. Il faudra définir les géotraitements {
appliquer aux données existantes, les compléments éventuels aux données à fournir et réfléchir
{ un prototype de jeu de données prêtes { l’emploi (formats numériques d’échange, contenu,
utilisations…).
Ce rapport présente donc toutes les étapes de ce Projet de Fin d’Etudes (PFE), de l’état de
l’art sur les données tridimensionnelles dans le monde et { Genève, en passant par la définition
du besoin, la réponse au problème et la présentation des différents résultats possibles grâce au
jeu de données qui a été créé. Mais avant toute chose, il paraît important de présenter le Service
au sein duquel ce projet a été réalisé.
1.2. Présentation du service
Je vais tout d’abord présenter le Service de la Mensuration Officielle (SEMO) qui m’a
accueilli pendant 5 mois dans le cadre de ce PFE. Ce service fait partie du Département de
l'Intérieur et de la Mobilité (DIM), et dépend de la Direction Générale de l’Intérieur (DGI) de
l’Etat de Genève, comme vous pouvez le voir sur l’organigramme en annexe 1.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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Anciennement appelé « cadastre », le Service de la « mensuration officielle est
responsable de l'acquisition, de la gestion et de la diffusion des données de mensuration du
territoire ». Grâce à cette centralisation des données et leur grande cohérence spatiale, « chacun
peut dorénavant bénéficier d'informations tirées à la source du référentiel spatial commun,
comportant les dernières mises { jour […] Dès lors, la modélisation du territoire effectuée
suivant des critères rigoureux de précision, fiabilité et homogénéité offre l'opportunité, à plus de
vingt services publics, d'abandonner la mise à jour d'autant de duplicata du cadastre et de
réaliser des économies conséquentes.» (etatge@[2011]).
C’est en 2005 qu’a commencé la réflexion sur la création d’un socle 3D complet qui
permettrait d’enrichir la représentation du territoire, de faciliter la planification
d’aménagements urbains et d’une manière générale la gestion du territoire. « La troisième
dimension constitue sans conteste une percée majeure en matière d’outils de politiques
publiques » affirme Laurent Niggeler, directeur du SEMO, dans un article du magazine
Géomatique Expert consacré à la 3D à Genève (Niggeler[2009]).
C’est le SOSI1 qui se charge de la centralisation et la mise en ligne de toutes les données du
territoire genevois, pas seulement issues de la mensuration officielle, mais provenant de tous les
services de l’Etat. Chaque service met quotidiennement son serveur à jour et toutes ces données
sont transférées sur le serveur de publication du SOSI une fois par semaine, ce qui assure une
mise à jour régulière et une fiabilité des données mises à disposition des utilisateurs.
La consultation des données est gratuite et libre d’accès, alors que l’extraction des
données nécessite un compte utilisateur. Tous les partenaires du SITG2 possèdent un compte, et
les professionnels n’ayant pas de compte mais étant mandatés pour effectuer un quelconque
travail nécessitant des données peuvent commander un jeu de données auprès du SOSI.
II. ETAT DE L’ART
2.1. Genève et le SEMO
2.1.1. Socle 3D du Canton de Genève
2.1.1.1. Acquisition des données
Nous allons commencer par expliquer comment ont été saisies les données 3D du Canton
de Genève ainsi que les utilisations qui en ont été faites afin de replacer l’étude dans son
contexte.
C’est la société danoise COWI qui a été mandatée pour réaliser la saisie et la modélisation
des bâtiments, par l’intermédiaire de leur partenaire suisse GeoDataNetwork, spécialisée dans
« l'acquisition et le traitement de données à référence spatiale » (Geodatanetwork@[2011]).
COWI est un groupe de conseil international, spécialisé dans l’ingénierie, les sciences de
l’environnement et l’économie, basée { Lyngby, au Danemark (COWI@[2011]).
1 Service de l’Organisation des Systèmes d’Information 2 Système d’Information du Territoire Genevois
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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Le SEMO a fourni { la société COWI l’ensemble des données suivantes nécessaires pour
leurs travaux :
L’ensemble des données vectorielles 2D du SITG, et notamment l’empreinte cadastrale de
tous les bâtiments à saisir. La précision planimétrique de ces données est de 10cm en NT2
et de 20cm en NT31.
Le Modèle Numérique d’Altitude (MNA) ainsi que le Modèle Numérique de Terrain (MNT)
issus de données LiDAR. La densité de ces données LiDAR est de 3 points par m² et chacun
de ces points a une précision planimétrique (erreur moyenne quadratique) de 20cm et
une précision altimétrique allant de 15cm à 50cm en fonction de la nature du sol.
Les photographies aériennes orientées de la zone. Celles-ci datent de 2005 et ont une taille
de 11500x7500 pixels et une résolution au sol de 16cm.
Les points caractéristiques des toitures ainsi que leurs arêtes sont saisis par mesures
stéréographiques sur les photographies aériennes et classifiés selon leurs types. Les bâtiments
sont ensuite modélisés automatiquement { l’aide d’un logiciel développé par COWI en se basant
sur les empreintes cadastrales des bâtiments fournies par le SEMO. La méthodologie est
explicitée plus en détail sur le site Bati3D@[2010].
Une série de tests et d’éditions topologiques sont menés afin de respecter le cahier des
charges, notamment sur l’orthogonalité ou le parallélisme des faces. Les bâtiments modélisés
sont finalement envoyés au SEMO au format ESRI MultiPatch, où ils sont à nouveau contrôlés et
vérifiés avant d’être insérés dans la base de données. Nous reparlerons de ce format numérique
dans la suite de ce rapport.
Les bâtiments remarquables et ouvrages d’art nécessitent un niveau de détail (LOD2) plus
élevé que les bâtiments classiques. Ils ont donc été modélisés par photogrammétrie terrestre
rapprochée. Une quinzaine de bâtiments remarquables ont été modélisés de cette manière à
Genève, ainsi qu’une quinzaine de ponts (cf Figure 1).
Des couples d’images stéréoscopiques sont acquisses sur chaque bâtiment et permettent
une modélisation détaillée des ouvrages, grâce également à des mesures complémentaires de
distances sur les bâtiments et de mesures de points au GPS afin de caler le modèle, d’orienter les
images ou de contrôler le travail réalisé. Des nuages de points sont également obtenus par
lasergrammétrie terrestre. Ces ouvrages d’art sont le plus souvent modélisés par des cabinets de
géomètres privés de Genève.
1 « Niveaux de Tolérance », ces niveaux vont de 1 à 5 et varient en fonction de la zone géographique sur le Canton de Genève.
2 « Level of Details », niveau de détails allant de 0 à 4 (voir §2.3.3.1).
Figure 1| Exemple de bâtiment remarquable: le Grand Théâtre de Genève
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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2.1.1.2. Gestion et mise à disposition
Toutes les données de la mensuration 2D et 3D sont disponibles au téléchargement pour
les partenaires du SITG grâce à un « GeoExtracteur ». Cet accès aux données est très pratique. Par
exemple, si un géomètre a besoin d’un lever de corps de rue pour un de ses travaux, il peut
obtenir ces données à distance et sans délais grâce au GeoExtracteur. On peut également
simplement visualiser la ville de Genève en 3 dimensions sur le guichet GEO3D du site du SITG.
Voici le principe de fonctionnement du GeoExtracteur. On sélectionne une zone
géographique, soit par un rectangle, soit par un polygone, puis on tri les couches d’informations
qui nous intéressent. Il y a 600 couches environ au total, qui sont heureusement également
rangées par thèmes que l’on peut choisir automatiquement, comme les données générales de la
mensuration, l’assainissement ou encore les données en 3 dimensions. Une surface maximale
d’extraction (400 ha) est définie afin d’éviter que quelqu’un ne télécharge tout le canton en une
fois, et l’utilise ensuite comme base pour ses travaux sans se soucier des mises { jours régulières
qui sont effectuées. Les données de cette zone sélectionnée sont ensuite directement
téléchargeables dans un fichier compressé.
Vous trouverez en annexe 2 toutes les
données 3D qui sont téléchargeables sur le
GeoExtracteur. Parmi celles-ci, il est
important de citer ici les bâtiments 3D et de
présenter leurs compositions en 5 couches
(cf Figure 2 ci contre).
2.1.2. Utilisations et réalisations
Nous allons maintenant voir quelques exemples de projets qui ont été réalisés grâce aux
données 3D fournies par le SITG. La volonté du SEMO est de garantir un socle 3D complet avec
tous les attributs nécessaires à des analyses et simulations précises. Ce ne sont pas les aspects
visuels et « touristiques » qui sont les priorités.
2.1.2.1. Simulation d’aménagement du territoire et de trafic routier
Un important projet de réaménagement de la zone de Bernex Est à Genève a été réalisé en
2009, et plusieurs petits films d’animations présentant la situation future ont été réalisés en se
basant sur le socle 3D du canton.
La Figure 3 ci-dessous est un extrait de ces animations très réussies esthétiquement. Elles
ont été réalisées par GVA, une société basée à Paris dont nous reparlerons au §3.1.1. Sur l’extrait
ci dessous, nous voyons les futurs immeubles qui ont été insérés dans le socle 3D et qui
permettent d’avoir un aperçu volumique de leurs emprises. Les polygones 2D verts représentent
toute l’étendue du projet et les projets d’aménagement ponctuels peuvent être expliqués au fur
et à mesure que la camera survole leurs sites. Malgré un très bon aspect visuel, on remarque
néanmoins un petit défaut, { savoir une brusque transition de la résolution de l’orthophoto du
MNT { l’arrière plan.
Figure 2| Composition d'un bâtiment 3D
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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L’exemple suivant montre une simulation de trafic routier qui permet de planifier
l’alternance des feux tricolores { un carrefour (cf Figure 4). Il s’agit du projet d’aménagement du
Parc de stationnement des Suzettes, faisant parti du même projet global. Nous y voyons les
différentes phases du cycle des feux et quelle ligne de voitures peut rouler ou doit s’arrêter {
tout moment. Le plan 2D est également présenté en incrusté mais nous remarquons que la
compréhension du projet est extrêmement facilité par l’animation. Cela permet de présenter le
projet à un public amateur, non familier avec les plans 2D.
2.1.2.2. Aménagement d’une plate forme de transports en commun
Un autre projet important a été celui de la simulation des flux sur un carrefour faisant
intervenir des bus (flux réguliers), des voitures et des piétons (flux aléatoires). En effet, au
printemps 2010, le nouveau plan de réseau des TPG1 a été soumis aux députés qui ont demandé
des compléments d’informations, notamment sur les nœuds de transbordement. Cette
simulation complexe a été réalisée par Olivier Donzé et Yacine Benmansour, professeur et
assistant à la Haute Ecole du Paysage, d’Ingénierie et d’Architecture (HEPIA) de Genève.
Les flux de piétons et de voitures ont été modélisés en se basant sur des statistiques de
parcours obtenues par comptages sur les lieux. Tous ces déplacements sont régulés par des feux
de signalisation. Les flux de bus ont été réalisés grâce aux calendriers des TPG. Les véhicules ne
peuvent que se déplacer suivant des tracés linéaires, tandis que les piétons peuvent circuler
librement sur des espaces délimités. Le tout a été représenté dans un environnement 3D créé à
partir des données 3D du SEMO. Plusieurs variantes d’aménagement ont ainsi été proposées
(positions des passages cloutés, des feux tricolores, des tracés de bus…). La Figure 5 ci-dessous
montre un extrait de cette animation qui simule la vie du carrefour pendant une heure de pointe.
1 Transports Public Genevois
Figure 3 | Extrait d'une animation réalisée grâce aux données 3D du SEMO
Figure 4 | Extrait de l'aménagement d'un carrefour
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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Il faut préciser une chose importante concernant l’imageFigure 5 ci-dessus, c’est que le
terrain sur lequel repose les immeubles n’est pas issu du MNT du SEMO. C’est un plan horizontal
sur lequel ont été plaqués les dessins des routes, trottoirs et marquages routiers. Seuls les
bâtiments sont issus des données du SEMO.
2.1.3. Projet architectural
Grâce aux contacts privilégiés du SEMO, j’ai rapidement pu rencontrer M. Christian Tellols,
architecte de la société IMPLENIA, « premier groupe de construction de Suisse »
(Implenia@[2011]). Il est un des rares acteurs privés a avoir demandé des données 3D au SEMO
afin de mettre en valeur le projet du nouveau bâtiment du Centre Médical Universitaire (CMU)
de Genève. Le quartier du CMU a ensuite servi de zone pilote tout au long du projet.
Les architectes de IMPLENIA ne travaillent pas encore régulièrement sur des maquettes
3D complètes, ils créent plutôt des images de synthèses à base de photographies retouchées,
depuis des points de vues fixes. Une maquette numérique du bâtiment projet est d’abord
élaborée et des photos aériennes de la zone sont prises grâce à un appareil photo fixé sur un
ballon { l’hélium radiocommandé. C’est finalement un travail d’incrustation de la maquette dans
une de ces photos aériennes qui est réalisé afin de vendre le projet. Pour cela, il faut au minimum
3 points connus en coordonnées locales par rapport à son projet et visibles sur la photo afin de
calculer la position et l’orientation de la caméra au moment de la prise de vue (technique du
relèvement spatial). En donnant la géométrie du capteur de la camera et en cliquant ces points
homologues, cette orientation de la photo se fait automatiquement grâce à une application du
logiciel 3DStudioMax. Cette image servira simplement de fond dans Photoshop, logiciel utilisé
pour réaliser ces images de synthèses « publicitaires ». Cette opération de saisie de points
homologues est largement facilitée par l’utilisation des données du SEMO, car tous les coins de
bâtiments sont connus et il suffit de cliquer les points homologues sur la photo et les bâtiments
3D. On peut ainsi cliquer plus de points que nécessaire ce qui permet au logiciel de compenser
ses calculs par la technique des moindres carrés. Sans ces bâtiments 3D, le travail d’un géomètre
serait nécessaire pour lever et fournir les coordonnées des points homologues. La Figure 6
montre l’environnement du logiciel 3DStudioMax avec le bâti 3D, le projet architectural au
centre et les positions des caméras calculées (en rouge).
Figure 5 | Extrait de la simulation des flux de l'HEPIA (Donzé, O. et al. [2010])
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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Voici enfin un exemple de résultat que l’on peut obtenir avec cette méthode (cf Figure 7).
Des masques de premier plan et d’arrière plan par rapport au bâtiment projet sont crées dans la
photo pour y insérer la maquette 3D projet. Puis l’image est retouchée pour ajouter les arbres,
les piétons, et tout l’habillage rendant la scène vendeuse. D’autres textures peuvent également
être appliquées sur le futur immeuble.
2.2. Autres exemples de SIG 3D dans le monde
Nous allons maintenant voir les exemples d’autres villes dans le monde où le
développement de la 3D est important. Les quelques exemples de villes citées ci-dessous ont été
choisis pour leurs intérêts par rapport au sujet de ce projet, c'est-à-dire pour leur intérêt à
faciliter l’utilisation de leurs données par les professionnels privés. Cependant, la liste des villes
se dotant d’une maquette virtuelle en 3 dimensions plus ou moins aboutie devient de plus en
plus longue grâce à la relative popularisation des technologies dans ce domaine.
2.2.1. France et Europe
2.2.1.1. Le Havre
L’exemple de la ville française du Havre est intéressant dans la mesure où la volonté du
service SIGU1 de la ville a également été de créer une passerelle intuitive entre les métiers de
l’aménagement du territoire et le SIG de la Ville. La modélisation de la ville a commencée dès l’an
2000 { l’initiative du SIGU et permet maintenant une communication efficace en matière
d’urbanisme. Le Havre, c’est notamment 65 661 bâtiments modélisés (cf Figure 8), dont 60%
avec leurs textures photographiques, sur 60,3km2 et 23 646 arbres sous formes de points cotés
avec leurs altitudes (Banaszak[2008]).
1 Système d'Information Géographique Urbain
Figure 7 : Insertion de la maquette 3D dans la photographie, avant retouches (à gauche) et après (à droite)
Figure 6| Environnement du logiciel 3DSmax avec les bâtiments 3D du SEMO
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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L’évolution de l’utilisation de la 3D au Havre est très bien retranscrite { la lecture des deux
tomes récapitulatifs du salon Imagina, dans la rubrique « La 3D au service des collectivités »,
dont tous les articles ont été recueillis par Hervé HALBOUT, consultant expert SIG et 3D, lors des
salons Imagina 2009 et 2010. Cette évolution sera décrite plus en détails au § 3.1.1.
2.2.1.2. Berlin
L’exemple de la ville de Berlin est intéressant pour sa consultation facile en ligne grâce à
GoogleEarth. En effet, contrairement au Havre qui diffuse sa maquette par le logiciel LandSIM3D
qui est payant, et donc inaccessible au public amateur, tous les bâtiments de la ville de Berlin
sont modélisés et visible sur le portail libre GoogleEarth. Il existe en plus une version
uniquement consultable sur une borne dans le showroom du Business Location Center, au
centre de la capitale allemande. Cette version, d’une qualité esthétique supérieure, est
essentiellement destinée aux investisseurs, afin qu’ils puissent mieux visualiser les projets dans
lesquels ils mettent de l’argent.
En tout, environ 500 000 bâtiments ont été modélisés sur à peu près 890 km2, de plus,
près de 40 000 bâtiments ont été texturés avec leurs vraies textures photographiques, ce qui a
demandé un travail de lever photographique important. En plus du niveau de réalisme saisissant
sur tous ces bâtiments grâce aux textures, environ 80 bâtiments et attractions ont été modélisés
en LoD3, c'est-à-dire à un niveau de détails architecturaux encore supérieur et cinq d’entres eux
ont même été modélisés de l’intérieur (LoD4), comme le business location center ou la gare
centrale. Sur la Figure 9, présentant des captures d’écran GoogleEarth, nous remarquons la
différence en terme de niveau de détails entre un bâtiment comme le Reichstag en LoD3, où les
colonnes sont bien modélisées avec des cylindres, tandis que sur un bâtiment classique en LoD2,
ici un musée, les colonnes sont représentées très sommairement avec une seule face aplatie.
Sur l’image Figure 10 ci-dessous prise sur le site BusinessLocationCenter@[2011], nous
pouvons voir un exemple d’édifice en LoD4 avec la gare centrale dont tout l’intérieur a été
Figure 8: Extrait de la maquette virtuelle du Havre (LeHavre@[2011])
Figure 9| Aperçus du Reichstag en LoD3 et d’un musée en LoD2
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modélisé, notamment à cause de la transparence de la baie vitrée. Cette image (à gauche) est
tirée de la version du socle 3D des bornes interactives du Business Center. On voit clairement la
différence de rendu avec la version libre d’accès de GoogleEarth (à droite) sur laquelle l’intérieur
de la baie vitrée n’est pas représenté.
Vous trouverez en annexe 3 un paragraphe sur le projet VirtualEarth de Microsoft, qui
consiste à modéliser en 3D avec un rendu impressionnant les principales villes américaines.
2.2.2. Le salon IMAGINA
2.2.2.1. Présentation
Chaque année, le salon IMAGINA de Monaco se veut être une vitrine européenne des
nouvelles technologies dans les domaines « des effets spéciaux, de l’architecture des médias et
du divertissement » comme le dit son directeur général, Laurent PUONS dans l’article
(Halbout[2009]). Depuis 2008, un nouveau domaine est { l’honneur, il s’agit de la 3D territoriale.
Devant l’évolution des technologies dans ce domaine et la prise de conscience des collectivités, le
salon a installé un « village territorial » composé de stands où les différentes villes peuvent
exposer leurs maquettes numériques tridimensionnelles, les applications, analyses ou
simulations qu’elles permettent et qui sont développées. Les villes présentent sont toutes
francophones, avec les différentes villes de France actives dans la 3D (Le Havre, Lyon,
Montpellier, Cannes…) mais également le Canton de Genève ainsi que la ville de Montréal.
Le développement des utilisations de la 3D par les professionnels de secteurs variés ainsi
que la relative popularisation de cette technologie a également amené { réfléchir { l’éthique de
telles représentations virtuelles.
2.2.2.2. La charte d’éthique de la 3D
Les perspectives offertes par des visualisations immersives dans un environnement
tridimensionnel pourraient permettre de montrer une réalité « plus belle que nature »
(3DOK@[2011]) et ainsi tromper un éventuel client sur la qualité d’un futur projet grâce { des
techniques d’infographie. Olivier BENASZAK de la ville du Havre convenait déj{ en 2008 dans
son article (Benaszak[2008]) qu’ « il faut faire preuve d’une grande déontologie […] afin de ne
pas enjoliver artificiellement la réalité ou les projets mis en scène. » C’est pour empêcher ce
genre de pratique qu’une charte d’éthique de la 3D, { l’initiative du Canton de Genève entre
autres, a été élaborée et signée en février 2010 lors du salon Imagina sous l’égide du Prince
Albert de Monaco. De nombreux organismes (comme l’IGN1, la principauté de Monaco, l’office
1 Institut Géographique National
Figure 10| Différences entre les 2 versions du socle 3D de Berlin. Exemple de la gare centrale.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
10
fédéral de topographie Swisstopo, l’ordre des arpenteurs géomètres du Québec ou bien l’AFT1
depuis peu…) et de sociétés ou écoles ont signé cette charte, et la liste continue à s’allonger mois
après mois.
Cette charte décrit les règles { respecter en matière d’utilisation de la 3D et s’appuie sur 3
principes résumés ci dessous:
Principe de crédibilité : les signataires s’engagent { n’utiliser que des scènes
tridimensionnelles de qualité, s’appuyant sur des données fiables, actuelles et de nature
officielles de préférence.
Principe de transparence : les signataires s’engagent { documenter leurs créations avec
notamment les sources des données, et { les accompagner d’une légende adéquate si
besoin.
Principe de développement de réseaux et formation 3D : ce principe sert à faire se
développer les bonnes pratiques dans l’utilisation de la 3D, promouvoir l’échange, la
formation initiale et continue et donc la déontologie générale autour de la 3D.
Cette charte s’adresse aux collectivités publiques, aux unités de recherches,
aux associations professionnelles et aux entreprises privées qui, après avoir signé
la charte, pourront apposer le logo ci-contre (cf Figure 11) certifiant que leurs
créations sont « 3DOK » et dignes de confiance.
2.3. Formats numériques et logiciels
Il apparait immédiatement que le problème d’interopérabilité entre logiciels constituera
un élément récurent lors de ce projet. C’est un point qui revient dès que l’on parle d’échanges de
données, géographiques ou non. Il s’agirait concrètement de créer des passerelles facilitées
entre deux mondes qui ne sont actuellement pas encore entièrement compatible à savoir les
Systèmes d’Information Géographique (SIG) et la Construction Assistée par Ordinateur en 3D
(CAO 3D).
2.3.1. SIG 3D pour le SEMO
2.3.1.1. L’environnement ESRI
L’avantage d’un SIG comme celui du Canton de Genève est que chaque couche d’éléments
est accompagnée d’une table attributaire complète permettant des applications d’analyses
puissantes et efficaces.
Les données du SITG sont gérées dans l’environnement ESRI avec sa suite logicielle ArcGIS
dont le SEMO a reçu la toute nouvelle version 10 peu après le début du projet, ce qui fut
bénéfique dans la mesure où beaucoup de fonctionnalités supplémentaires relatives à la 3D ont
été ajoutées dans le module 3Danalyst et dans ArcSCENE 10, preuve de la prise de conscience des
développeurs de l’intérêt des utilisateurs pour cette technologie.
Les couches de données géographiques sont rangées dans des GéoDatabases , très
spécifiques à ESRI et qui permettent entre autres de bien gérer les systèmes de références et les
1 Association Française de Topographie
Figure 11 | Logo 3DOK
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
11
coordonnées nationales. Les bâtiments 3D sont, quant à eux, enregistrés au format MultiPatch
également spécifique { ESRI, et qui, au moment de l’acquisition du bâti 3D, semblait être le
meilleur format de stockage pour l’utilisation qu’en avait le SEMO. Il s’avère néanmoins
aujourd’hui, comme le constatait déj{ M. Koehl en 2008 dans son article (Koehl[2008]) que « les
MultiPatchs ne représentent pas des solutions complètes à tous les problèmes liés à la
représentation des propriétés 3D ». Une description plus détaillée du format MultiPatch sera
donnée dans la définition du problème au §3.1.2.
2.3.1.2. L’alternative Autodesk
La société AutoDesk est surtout connue pour ses logiciels de CAO classiques comme
AutoCAD et toutes ses déclinaisons, ainsi que pour son logiciel de création et de rendu
3DStudioMax. Elle propose également plusieurs logiciels spécifiques { l’architecture comme
Revit et AutoCAD Architecture ou au génie civil avec Civil3D (AutoDesk@[2011]). L’initiative de
AutoDesk de se lancer dans les Systèmes d’Information Géographique pourrait donc être
intéressante pour Genève. Cela pourrait permettre d’avoir les créations des architectes et la
gestion de la base de données urbaine par le SEMO dans le même environnement, ce qui pourrait
faciliter cette interopérabilité tant recherchée.
Afin d’étudier cette opportunité, le SEMO a accueilli une équipe de support AutoDesk
début Février, venue nous présenter leurs produits SIG LandXplorer et son successeur Galileo.
Beaucoup de villes germaniques modélisées en 3D sont déjà gérées dans un environnement
AutoDesk comme Fribourg ou Berlin présentée plus haut. La ville du Havre en France, quant à
elle, sert de zone de test pour le projet Galileo. La promesse du projet Galileo est d’offrir un
environnement intuitif d’utilisation permettant, sur la base d’un socle 3D de base :
de gérer des bases de données complètes.
d’intégrer des données 3D provenant de la CAO dans à peu près tous les formats existants,
suivant le modèle OSGeo1, « fondation dont la mission est d'aider et de promouvoir le
développement collaboratif des données et des technologies géospatiales ouvertes »
(OSGeo@[2011]).
de réaliser des analyses et simulations poussées.
de créer des animations, rendus et vidéos de présentations.
Malheureusement, malgré sa prétention à supporter pratiquement tous les formats 3D,
Galileo ne reconnait évidemment pas le MultiPatch, format de son concurrent ESRI. Ainsi, alors
que les bâtiments de tout le Canton « viennent » d’être acquis en MultiPatch, cela paraitrait
inconfortable de changer d’environnement de gestion { l’heure actuelle. De plus, Galileo ne
possède à priori pas encore la même puissance d’analyse spatiale proposée par la suite ArcGIS.
2.3.2. CAO 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
Il s’agit dans ce paragraphe d’énumérer de façon non exhaustive les principaux logiciels
utilisés par les professionnels genevois. Cette liste a été élaborée tout au long du stage suite aux
rencontres avec les différents intéressés ou aux réponses à un sondage (voir annexe 4).
1 Open Source Geospatial
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
12
2.3.2.1. AutoCAD
Développé par AutoDesk, c’est le logiciel le plus utilisé par tous les corps de métiers
confondus, c’est un outil de CAO polyvalent et qui bénéficie de beaucoup d’extensions ou
d’applicatifs pour des domaines d’activités spécifiques, comme par exemple COVADIS pour la
topographie. Concernant les formats de données proposés { l’extraction par le SITG, AutoCAD
permet d’ouvrir les fichiers au format *.dxf, format d’échange répandu. Le résultat est filaire
dans les deux cas, comme le montre l’aperçu ci-dessous (cf Figure 12), et ne présente pas de
grandes possibilités de création pour les architectes qui n’utilisent pas vraiment ce logiciel pour
leurs travaux 3D.
2.3.2.2. ArchiCAD
ArchiCAD est développé par GraphiSoft, une société hongroise (GraphiSoft@[2011]). C’est
un logiciel spécifique pour les architectes dont l’extension de fichier principal est *.pln, format
également très spécifique. Heureusement, la liste des formats d’import supportés est assez riche.
Il s’avère que tous les architectes que j’ai rencontrés dans le cadre de mon projet
possèdent au moins une licence ArchiCAD et l’utilisent régulièrement, c’est donc un logiciel dans
lequel il sera important de pouvoir importer nos données et les éditer de manière aisée.
2.3.2.3. Logiciels de graphisme 3D
Egalement développé par AutoDesk, 3DStudioMAx est la référence en matière de logiciel
de création et de rendu 3D de qualité professionnelle, tout comme son format de données natif,
*.3ds, qui est reconnu par globalement tous les logiciels gérant des objets en 3 dimensions. C’est
un format un peu « vieillissant » mais qui répond toujours bien aux attentes des utilisateurs en
termes de 3D. Ce logiciel n’est pas du tout spécifique au domaine de la géomatique ou de
l’architecture, il est énormément utilisé dans l’industrie du cinéma ou des jeux vidéo, secteurs
dans lesquels les budgets de développement sont d’ailleurs les plus importants et qui
représentent un réel moteur et source d’inspiration dans l’ouverture des villes { la création de
maquettes virtuelles. 3DSMax est aussi utilisé par certains architectes afin de créer des images
de synthèses de leurs projets futurs, comme nous l’avons vu au § 2.1.3.
Il existe d’autres logiciels concurrents à 3DSMax possédant globalement les mêmes
fonctionnalités. On peut citer :
Cinéma 4D : logiciel de graphisme 3D développé par Maxon Computer GmbH, une société
allemande, « C4D » est notamment utilisé par Olivier Donzé et Yacine Benmansour,
professeurs à l’HEPIA de Genève et qui réalisent la majorité des images de présentations
Figure 12 | Rendu filaire du format *.dxf dans AutoCAD
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
13
utilisant le socle 3D du SEMO (cf Figure 13 ci-dessous). C’est également avec ce logiciel
qu’ils ont réalisés les simulations vues au §2.1.2.2.
Rhinocéros : développé par la société McNeel. Il a l’avantage de très bien gérer des
nuages de points denses et de rester fluide en utilisation même avec un grand nombre
d’objets complexes.
Blender : il a la particularité d’être le seul logiciel parmi les 3 cités dans ce paragraphe {
être gratuit et OpenSource. Ses caractéristiques permettent néanmoins d’obtenir des
résultats équivalents à ceux de 3DSMax ou C4D.
2.3.2.4. Les logiciels libres
Il existe une alternative aux logiciels précédemment cités et souvent très chers, à savoir la
solution Google SketchUp. Ses principaux avantages sont :
sa gratuité (il existe néanmoins une version pro payante).
son interface sobre et allégé comparé à un 3Dstudio par exemple où la quantité
impressionnante de paramètres modifiables peut décourager à premier abord.
sa simplicité de prise en main.
L’aspect graphique rappelant un peu un croquis à la main est agréable pour la création
mais parait un peu léger pour ensuite présenter un projet à un client ou à du public par exemple.
Heureusement le format *.skp est très largement supporté par nombres de logiciels de rendu
comme Artlantis, développé par GraphiSoft, et permettant ainsi tout de même de créer des
images de synthèse de qualité professionnelle. L’interopérabilité avancée entre SketchUp et
GoogleEarth est également très utile à certains urbanistes qui peuvent présenter leurs projets
dans cet environnement, souvent familier du public amateur qui peut trouver ca appréciable.
La version 6 de SketchUp offrait également une interopérabilité efficace avec ArcGIS, via
quelques plugins téléchargeables sur le net. Elle permettait aux opérateurs du SEMO d’éditer
eux-mêmes leurs bâtiments MultiPatch afin de mettre à jour la maquette de la ville, ajouter des
bâtiments projets, surélever des toitures, etc… L’utilité de cette interopérabilité pour éditer du
MultiPatch est décrite plus en détail par Mathieu Koehl dans son article Koehl[2008] où cette
technique avait servie { intégrer la maquette de l’abbaye de Niedermunster dans un SIG 3D.
Malheureusement, depuis la version 7 de SketchUp, ces plugins ne fonctionnent plus, au grand
dam de nombres d’utilisateurs comme en témoigne la multitude de forums { ce sujet créés sur le
site support d’ESRI (ESRI@[2011]) entre autres. ESRI préconise désormais d’utiliser le format
Figure 13 | Exemple de maquette virtuelle réalisée par l'HEPIA avec le logiciel Cinema 4D
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
14
COLLADA afin d’éditer aisément des entités MultiPatch. La description de ce format est
présentée au § 2.3.3.2..
2.3.3. Nouveaux formats et conversions
2.3.3.1. La norme CityGML
Cette norme a été lancée par le groupe allemand GDI-NRW, en coopération avec de
nombreuses entreprises, municipalités et laboratoires de recherche dans le but d’uniformiser le
format d’échange de maquettes virtuelles tridimensionnelles et de faciliter ainsi leurs
interopérabilités. Il est précisé sur le site citygml@[2011] que la norme cityGML « dérive de la
norme GML de l’OGC (OpenGeospatial Consortium) […] permettant déj{ le stockage et l’échange
de modèles virtuels urbains ». Elle définit les classes et relations des objets topographiques
urbains sur le plan géométrique, topologiques, sémantiques et d’apparence visuelle (textures).
Elle permettrait également, outre le coté graphique, de réaliser des simulations et analyses
sophistiquées. De plus, ce format est libre d’accès et ouvert. Les modèles de villes ainsi créés
sont visualisable dans différents logiciels de visualisation, comme notamment LandXplorer de
AutoDesk.
Robert LAURINI, de l’INSA Lyon relève dans son article Laurini[2008] qu’ « en Juillet 2007,
l’OGC a reconnu cityGML comme une excellente proposition » et qu’on pouvait donc s’attendre {
sa démocratisation. C’est également de la norme cityGML qu’est né le concept de « Levels of
Details (LoD) », déjà abordé au § 2.1.1.1. Ces différents niveaux de détails vont de 0 à 4 :
LoD0 : Il s’agit du MNT drapé d’une photo aérienne.
LoD1 : Ce sont les bases des bâtiments extrudées de la hauteur maximale des bâtiments,
pour avoir une idée des volumétries.
Lod2 : Les bâtiments avec les formes principales des toitures et éventuellement les textures
de façades.
LoD3 : Il s’agit de la même chose que le LoD2 seulement avec une finesse architecturale plus
fine (détails des balcons, fenêtres, superstructures…).
LoD4 : Le modèle architectural. On peut entrer dans les bâtiments dont l’intérieur est
modélisé.
La Figure 14 ci-dessous illustre justement ces différents niveaux de détails.
En Janvier 2011, Stephane SEMICHON, spécialiste de l’usage des technologies a écrit un
article intitulé « L’information géographique cherche la bonne formule numérique » dans la
revue Urbanisme (Semichon[2011]). Il y expose les avantages du format GML qui
Figure 14 | Détails des différents LoD de la norme cityGML
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
15
seraient notamment son ouverture et le fait qu’il soit normalisé (ISO 19136). D’après lui,
beaucoup de sociétés et d’instituts comme le CNIG1 attendent l’arrivée du cityGML comme
standard dans les logiciels, mais sans s’investir dans cette démocratisation, « laissant ce souci à
d’autres ».
Bien qu’il soit voué { un avenir prometteur, le format cityGML n’est toujours pas utilisé {
Genève, du moins pas par les architectes ou urbanistes que j’ai rencontré. C’est pourquoi son
expérimentation ne sera pas développée plus en détail dans ce projet.
2.3.3.2. Le format COLLADA
Comme il a été abordé au § 2.3.2.4, pour remédier au préjudice causé aux utilisateurs par
la fin de l’interopérabilité entre ArcGIS et SketchUp, ESRI préconise désormais l’utilisation du
format COLLADA. Ce format a pour but d’établir un nouveau format d’échange pour les travaux
numériques en 3 dimensions. Les fichiers COLLADA (*.dae) permettent notamment de conserver
le géoréférencement d’un objet. La procédure complète d’édition d’un MultiPatch avec le logiciel
SketchUp grâce au format COLLADA est décrite en détail dans l’article « Creating and Texturing
Multipatch Features » du magazine des utilisateurs ESRI d’hiver 2011 (McCabe, C.[2011]).
2.3.3.3. Les conversions de format
A la lecture de cette section, on comprend que l’interopérabilité entre formats numériques
sera au cœur du projet et qu’il s’agit dès le début de recenser les possibilités de conversion et
d’import/export des différents logiciels. Nous remarquons que les principaux logiciels cités ci-
dessus allongent leurs listes de formats importés et exportés versions après versions, et que les
formats les plus courants sont souvent importables quelque soit le logiciel.
Dans le cas du SEMO, le problème majeur vient du fait qu’aucun logiciel autre que ArcGIS
ne supporte les formats ESRI et notamment le MultiPatch ou les fichiers TIN des MNT. De plus,
certains problèmes peuvent survenir lors d’exports en différents formats, comme par exemple
une inversion des axes lors du passage d’un fichier *.3ds à un fichier *.obj. Ces problèmes sont
heureusement rectifiables grâce au logiciel FME. C’est un logiciel développé par la firme
géographique, d’y appliquer un certain nombre de transformations et enfin de les convertir en
autant de formats d’écriture que de lecture. Il porte bien son surnom de « couteau suisse » des
données géographiques tant il est complet en terme de manipulation de données.
Récapitulatif de la partie II :
Nous avons pu voir dans cette partie que le développement de la 3D est un phénomène
général dans l’aménagement du territoire des différentes grandes villes dans le monde. Genève
fait figure de référence dans ce domaine grâce notamment au SEMO, dont la volonté est de
multiplier les applications et utilisations diverses de ces données. Cela impliquera forcément
un partage des données entre différents domaines d’activité, dans lesquels les professionnels
utilisent de nombreux logiciels et formats numériques différents.
Les premiers problèmes se font ainsi déj{ ressentir, { savoir l’interopérabilité et
l’échange de données, qui sont des problématiques généralement ressenties, pas seulement {
Genève et pas seulement en matière de données géographiques. La prochaine partie traitera de
la définition du besoin plus spécifique au Canton de Genève et aux utilisateurs potentiels, à
savoir les architectes, urbanistes ou paysagistes.
1 Conseil National de l’Information Géographique français
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
16
III. DEFINITION DU PROBLEME
La première étape du projet a été de réaliser l’étude de besoins en matière de données 3D
des professionnels de la construction.
3.1. Orientation du projet dans son contexte général
Avant de se concentrer principalement sur le cas des utilisateurs potentiels à Genève, il a
été important de se renseigner sur les attentes générales dans les autres pays et de voir si cette
problématique de partage des données géographiques 3D entre métiers est généralement
ressentie.
3.1.1. Analyse bibliographique
Tout d’abord, en 2009 déj{, Thomas Noirot remarquait dans son rapport de PFE
(Noirot[2009]) que « les exemples concrets d’utilisation des données tridimensionnelles comme
aide { l’aménagement du territoire ne sont pas nombreux ». Cette constatation était valable pour
les différentes villes européennes citées comme exemple { l’époque et la cause principale
exprimée était la jeunesse de cette technologie.
Comme il est dit au §2.2.1.1 sur la ville du Havre, la volonté du SIGU est également de
favoriser l’utilisation de leurs données par les professionnels de l’aménagement. En 2009, au
salon IMAGINA, les limites exprimées quant à la maquette virtuelle de la ville portaient sur sa
sous-utilisation et sur le fait qu’elle n’était pas encore accessible au public. Anthony GUEROUT
du SIGU, précise : « Plus la maquette sera utilisée et meilleur sera le retour sur investissement »
(Halbout[2009]). Il parle également de leurs réflexions s’orientant sur « la mise à disposition
gratuite de la maquette auprès des architectes (y compris pour leurs projets privés), avec en
retour des informations intégrables facilement dans celle-ci ».
Un an plus tard, toujours au salon Imagina, la ville du Havre présentait les quelques
projets d’urbanisme ayant mis { contribution leur maquette 3D, comme le projet du nouveau
stade, pour lequel quatre offres ont été faites, « avec des films de présentations, s’appuyant sur
l’intégration du projet dans la maquette et c’est ce qui a servi pour l’analyse des offres. »
(Halbout[2010]). D’autres projets ont suivi sur ce mode comme la construction de logements
étudiants et « la démarche est donc en train de faire école ». D’après le site de la ville du Havre
(LeHavre@[2011]), « 75 projets de réalisation de produits à valeur ajoutée ont été réalisés
depuis 2001 (films, images, panorama,…) » sur la base de la maquette virtuelle. Malgré quelques
applications ludiques et visuelles comme un jeu de nautisme, la priorité du SIGU reste sur
l’authenticité des données géographiques et sur l’interopérabilité de celles-ci. Il leur « semble
important de ne pas rester avec des données dans un seul format propriétaire ». Ce point est
important tant la compatibilité des différents formats de données et logiciels reste un des
problèmes récurrent dans la gestion et l’intégration dans un SIG 3D urbain. En 2008 déj{, dans
un article du magazine XYZ n°114 (Banaszak[2008]), Olivier BANASZAK, chef du service SIGU,
remarquait que « les données sont la plupart du temps étroitement liées aux outils qui les
exploitent, elles en sont mêmes parfois indissociables. Ceci est d’autant plus vérifié dans un
environnement fortement concurrentiel, car en pleine expansion. »
La ville du Havre est seulement un exemple représentatif parmi toutes les villes présentes
au salon. L’analyse globale réalisée par Hervé HALBOUT dans ses deux tomes
(Halbout[2009]&[2010]) permet de dire qu’il existait déj{ en 2009 « un véritable engouement
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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pour les maquettes virtuelles en 3D dans les collectivités territoriales » mais que celui-ci se
heurtait à deux approches différentes. D’un coté, une utilisation de la 3D comme outil de
communication esthétique avec une précision qui reste relative, et d’un autre coté, un outil
centré sur l’aménagement du territoire. « L’intégration de projets dans une représentation du
terrain réel », avec des contraintes de précision semblables aux données 2D fournies
généralement par les géomètres.
Un an plus tard, nous pouvions constater que les maquettes virtuelles tridimensionnelles
présentaient toujours plus d’intérêts pour les collectivités avec des utilisations concrètes qui se
multipliaient : les notions d’aide { la décision, de concertation dans l’aménagement urbain, de
gestion des risques (inondations, bruit…) ou des espaces verts et paysages urbains reviennent
très régulièrement. Nous remarquions tout de même que « l’évolution logicielle demeurait un
peu en retrait par rapport aux demandes et besoins exprimés (ce qui n’était pas le cas pour les
outils SIG2D) », car en effet, tout le monde semblait avoir pris conscience de l’intérêt applicatif
de telles maquettes et non plus du seul apport visuel « touristique ».
La question de l’interopérabilité est récurrente et mentionné chaque année au salon
Imagina notamment : « Nos interlocuteurs ont une attente certaine d’interopérabilité plus
grande entre les logiciels pour travailler sur une maquette 3D. Plusieurs personnes nous ont fait
part de leur intérêt pour une normalisation des données géographiques en 3D »
(Halbout[2010]).
Pour ce qu’il s’agit des exemples de réalisations 3D sur le Canton de Genève présentés aux
§2.1.2.1 et §2.1.2.2, Olivier Donzé et Yacine Benmansour, du groupe de recherche MIP1
expliquent dans l’article de François Gervais (Gervais, F. et al. [2010]) que « le statut de Haute
Ecole Spécialisée (de l’HEPIA) permet de se lancer dans des projets de recherche appliquée et de
défricher des terrains de jeux sur lesquels ne s’aventurent pas (encore) les acteurs privés ».
Comme nous le disions également au §2.1.2.1, les vidéos présentant les futurs
aménagements de la zone de Bernex Est sont très parlantes. De telles vidéos nécessitent
néanmoins un travail d’infographie important en amont et restent donc relativement
anecdotiques. De plus, elles n’ont pas été réalisées par une société locale genevoise mais par Géo
Vision Avenir, une société d’expertise dans l’aménagement urbain spécialisée dans l’infographie
et basée { Paris. Leur technologie d’immersion « permet de vérifier l’impact visuel des projets
par immersion en tout points d’un paysage existant ou futur… » (GVA@[2011]).
Les deux exemples précédents confirment donc que pour le moment, seules des personnes
spécialisées dans les domaines de l’infographie et de la 3D peuvent se permettre d’utiliser les
données 3D du SEMO afin de les mettre en valeur et de leur donner une utilité concrète.
Vous trouverez également en annexe 4 un paragraphe résumant les différentes
présentations en rapport avec le sujet qui ont eu lieu lors d’une veille technologique autour de la
3D qui a été organisée au mois de Mars à Genève, ainsi que les résultats d’un questionnaire
destiné aux spectateurs. Vous y trouverez également le contenu d’un sondage destiné aux
architectes qui a été mis en ligne pour ce projet.
1 Modélisation Informatique du Paysage
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
18
3.1.2. Données du SEMO.
Avant de se lancer concrètement dans l’analyse des besoins des différents utilisateurs, il
apparait important de se pencher rapidement sur la structure même des bâtiments 3D du SEMO,
qui est { la base du problème d’échange des données. En effet, le SEMO gère un SIG, et a donc fait
saisir les bâtiments 3D au format ESRI Multipatch, qui n’est pas compatible directement avec les
logiciels de CAO.
Voici un bref récapitulatif de l’analyse du format MultiPatch réalisée par Mathieu Koehl
dans son article (Koehl[2008]) :
Le MultiPatch permet de diviser n’importe quel objet complexe en petites entités
triangulaires afin d’en stocker la géométrie tridimensionnelle sous la forme des coordonnées xyz
des sommets des triangles.
Avantages du MultiPatch:
Il permet de représenter des objets géométriques complexes.
Il permet d’appliquer des textures.
Il permet une interaction avec des données 2D.
Inconvénients du MultiPatch :
Il n’est pas reconnu par nombre de logiciels de construction 3D, ce qui limite son
utilisation et l’échange de données dans ce format.
La représentation de surfaces courbes par une multitude de petits triangles.
Son manque de possibilités d’analyse du fait de sa topologie.
Concrètement, le format MultiPatch n’est pris en charge par aucun logiciel utilisé par les
architectes ou urbanistes sur le Canton de Genève { l’heure actuelle. Heureusement, le
GeoExtracteur du SOSI permet également de télécharger les bâtiments aux formats *.3ds entre
autre, qui est déjà plus utilisable pour les personnes ne possédant pas les logiciels ArcGIS.
3.2. Etudes des attentes et besoins à Genève
Le sondage mis en ligne n’ayant pas apporté suffisamment de réponses pour définir une
analyse des besoins objective, il m’a fallu me déplacer et rendre visite aux différents contacts du
SEMO, architectes, urbanistes ou paysagistes afin de confronter leurs remarques et idées pour
identifier les points sur lesquels ils s’accordent et qui nécessiteront donc une réflexion. Tout
d’abord nous allons décrire les attentes des différentes professions séparément.
3.2.1. Les architectes
Pour illustrer les problèmes recensés chez les architectes rencontrés, nous allons
réutiliser le projet de M. Tellols présenté au § 2.1.3 qui résume très bien toute la problématique.
En effet, celui-ci avait déj{ essayé d’utiliser les données 3D pour créer une maquette complète.
Voici comment il s’y prend, et surtout les problèmes qu’il rencontre. A partir des bâtiments dans
le logiciel 3DSmax, il peut découper les façades sur la photo aérienne oblique et les appliquer sur
le bâti 3D en cliquant les coins des façades. Le logiciel redresse automatiquement les photos et le
résultat est satisfaisant. Les deux images de la figure 15 illustrent les différences entre le travail
de retouche photo (cf § 2.1.3) et l’utilisation de la 3D. Les deux photos se ressemblent, elles sont
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
19
prises du même angle de vue mais n’ont absolument pas été créées de la même façon. Celle de
gauche montre le projet en 3D derrière lequel la photo a été placée en décor, les bâtiments
voisins n’existent pas en tant qu’objets tandis que celle de droite est un aperçu de la maquette
3D du même centre de perspective et dans lequel les façades ont été texturées avec la technique
expliquée ci-dessus. Le premier avantage d’avoir tous les bâtiments environnants en tant
qu’objets en 3 dimensions est la gestion dynamique des ombres portées. En effet, lors de
retouches photographiques sur Photoshop par exemple, l’architecte est obligé bien souvent de
redessiner à la main les ombres projetées des bâtiments les uns sur les autres, tandis que qu’un
logiciel de graphisme 3D comme 3DSmax peut générer la source de lumière selon la position du
soleil et les ombres sont donc calculées automatiquement.
Grâce à cette maquette 3D, il serait possible de faire des animations, de tourner autour du
bâtiment, de présenter le projet dans ses détails et dans son environnement. Ce serait un
avantage certain pour les architectes et une attente de leur part et de la part de leurs clients.
Nous remarquons dans la maquette 3D de la Figure 15 qu’il n’y a pas les rues, les
bâtiments ne reposent sur aucun socle, ce qui nous emmène directement à aborder le premier
problème majeur : le Modèle Numérique de Terrain. Celui-ci est téléchargeable sur le
GeoExtracteur dans différents formats mais ne convient pas aux architectes car il est beaucoup
trop « chaotique ». La plupart des logiciels ne pouvant pas importer de grilles d’élévations ni de
raster, les architectes téléchargent le MNT sous forme de points ASCII qu’ils triangulent ensuite
dans leurs logiciels. En matière d’animations, ce que veulent voir les clients des architectes, ce
sont les points de vue des piétons, ou des voitures circulant autour du futur bâtiment, depuis les
routes et les rues. Pour cela, les architectes auraient besoin d’un MNT beaucoup plus lisse sur
lequel on n’apercevrait plus les triangles le composant. La Figure 16 ci-dessous, capturée sur le
guichet 3D de Genève, illustre bien l’aspect chaotique et brut du MNT qui déplait aux architectes
et qui ne leur convient pas pour leurs créations et vues piétonnes.
Figure 16 | Illustration de l’aspect du MNT qui ne convient pas aux architectes
Figure 15 | Différences entre retouche photo (à gauche) et maquette 3D (à droite)
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
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De plus, comme nous le remarquons, les photos sont toujours prises avec une perspective
relativement plongeante (cf Figure 15) pour ne pas montrer l’horizon qui est vide. Il serait
impossible de rajouter tous les bâtiments du canton avec un tel niveau de détails dans le projet
sans saturer la mémoire de l’ordinateur. Il n’y a également pas de MNT et donc pas d’horizon, or
c’est un élément important dans le monde de l’architecture et notamment dans la région
genevoise. En effet, le canton est enclavé dans le bassin lémanique, avec le Jura d’un coté et le
Mont-Salève de l’autre qui sont des repères par rapport auxquels tout le monde se repère et
s’oriente. Pour mieux se représenter l’environnement de la région genevoise, une carte de la
région est donnée en annexe 5. Le fameux jet d’eau de Genève, d’une hauteur de 140 m et visible
de très loin, est également un point de repère connu de tous et qui mériterait sa place dans toute
maquette numérique architecturale sur le canton de Genève.
Un dernier point est mentionné systématiquement par les architectes interrogés, celui du
repère de coordonnées. Les données du SEMO sont fournies dans le système national MN03 (et
maintenant MN95 depuis le changement de cadre de référence en Juin 2011). Les coordonnées
des entités sont donc de l’ordre de centaines de milliers de mètres, ce qui pose souvent des
problèmes aux architectes qui n’ont pas forcement les notions de géoréférencement. Pour eux,
leur projet est le centre d’intérêt de la maquette et est donc placé { l’origine du repère, loin de sa
position réelle par rapport aux bâtiments 3D alentours. Un autre inconvénient provient du fait
que beaucoup de logiciels de CAO 3D ne gèrent les coordonnées qu’en simple précision, avec 7
chiffres significatifs, ce qui implique un arrondi au décimètre pour les coordonnées du bâti 3D.
Cet arrondi provoque une perte de la géométrie et de gros problèmes d’affichage.
3.2.2. Les urbanistes et les paysagistes
Contrairement aux architectes, les urbanistes n’ont pas besoin d’autant de détails au
niveau de la rue et de la route. En effet, ceux-ci travaillent bien souvent sur des projets à plus
grande étendue géographique et jouent donc d’avantage sur les volumétries et l’agencement
général des bâtiments avec un niveau de représentation architecturale inférieur. Leurs projets
sont donc souvent présentés par des survols et vues aériennes dans lesquels un MNT drapé
d’une orthophoto à moyenne résolution suffit.
Un autre point sur lequel les attentes des architectes et des urbanistes diffèrent est celui
du système de coordonnées abordé dans le paragraphe précédent. En effet, les urbanistes, eux,
travaillent sur des projets d’aménagement urbain faisant souvent intervenir beaucoup d’acteurs
de secteurs d’activité différents, et ont donc besoin d’un cadre de référence commun { tous ces
acteurs. Les urbanistes sont également plus susceptibles d’avoir { réutiliser des projets
antérieurs faisant partie d’un projet plus global. On ne peut donc pas juste translater toutes les
données { l’origine de façon aléatoire.
Les attentes des paysagistes coïncident plus avec celles des architectes que des urbanistes.
En effet, tout comme les architectes, ils créent beaucoup d’images et de rendus où le coté visuel
est très important. Cet aspect visuel sera d’ailleurs un point dont il faudra tenir compte tout au
long du projet.
La profondeur de champ que pourrait offrir une maquette 3D est également très
importante dans cette profession pour montrer les ouvertures sur l’horizon, les alignements et
perspectives offertes sur un futur projet.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
21
En termes de contenu d’une maquette numérique, les attentes des 3 professions se
recoupent un peu. Ce sont les paysagistes qui ont particulièrement besoin de la végétation pour
leurs travaux. Le mobilier urbain également, qui a fait l’objet d’un PFE en 2010 (Vannes[2010]),
intéresse beaucoup les paysagistes ou architectes afin d’habiller leurs maquettes et leur donner
de la vie. Un projet de création d’une bibliothèque de symboles 3D de tous les éléments urbains
du Canton de Genève est en cours au sein du SEMO.
3.2.3. Création d’une équipe de travail
Une équipe de coordination a été créée avec des représentants de toutes les professions
citées ci-dessus et également de l’AGG1. Cette équipe s’est réunie une fois par mois afin de suivre
l’évolution du projet, d’en fixer les objectifs, de valider les choix effectués et les orientations
suivies. Elle se composait de :
Mme Myriam PIGUET (Urbaniste DCTI2)
M. Hervé FOURNIER (Architecte : cabinet Brodbeck-Roulet)
M. Sacha KORTUS (Architecte : cabinet Brodbeck-Roulet)
M. Darius GOLCHAN (Architecte urbaniste : cabinet Golchan)
M. Franck BODENMANN (Paysagiste : Cabinet Henchoz)
M. Christian HALLER (Géomètre expert : Bureau d’étude Christian Haller)
M. Gérard-André KOHLER (Géomètre expert : Cabinet HKD Géomatique)
M. Laurent NIGGELER (Directeur SEMO)
M. Geoffrey CORNETTE (Adjoint de direction SEMO)
M. Cédric MINERY (Stagiaire SEMO en charge du projet)
D’autres personnes ont également participé { certaines de ces réunions, comme M. Thierry
SANGOUARD, qui a remplacé M. HALLER ponctuellement, ou M. Fréderic PITTALA, remplaçant
de M. GOLCHAN.
L’avantage principal de cette équipe est qu’elle était vraiment pluridisciplinaire et qu’il
était ainsi possible de confronter les attentes de chacun et de ne négliger aucun aspect. Les
résultats obtenus étaient présentés mensuellement et les discussions qui en résultaient étaient
très constructives et permettaient de savoir si le projet avançait bien dans la bonne direction.
3.3. Synthèse des attentes et solution envisagée
3.3.1. Aspect technique
Nous pouvons donc résumer les points importants qui ont été abordés et qui devront être
pris en compte dans la solution proposée :
L’interopérabilité :
C’est véritablement le fil rouge du projet, tant il existe de formats 3D et de logiciels
différents. On ne peut contraindre personne à utiliser tel ou tel logiciel, qui aurait été jugé
subjectivement optimal, il faut que la solution choisie puisse être appliquée quel que soit l’outil
1 Association des Géomètres Genevois 2 Département des Constructions et des Technologies de l’Information
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
22
de travail de l’utilisateur. Il s’agira donc de recenser les principaux logiciels utilisés sur le Canton
et de proposer les formats de livraison qui permettront de satisfaire un maximum d’utilisateurs.
Le géoréférencement :
Comme nous l’avons mentionné plus haut, livrer des données dans des systèmes de
coordonnées nationaux en centaines de milliers de mètres n’est pas efficient pour les travaux
des utilisateurs, dans la mesure où beaucoup de logiciels ne gèrent les coordonnées qu’en simple
précision.
Afin de satisfaire les besoins des architectes mais également ceux des urbanistes sur ce
point, une transformation unique devra être définie, pour ramener les données proches de
l’origine, mais tout en conservant une trace du géoréférencement et pouvoir ramener aisément
les données dans un système national.
La profondeur de champ :
Il faudra créer une « couronne d’horizon » qui comprendra les principales montagnes
visibles depuis Genève, ainsi que le lac Léman. En insérant une maquette plus réduite dans cette
maquette « région », on pourra voir les panoramas et perspectives offertes depuis tel ou tel
endroit. Cette couronne d’horizon devra être numériquement la plus légère possible, car le poids
limité des données 3D que l’on peut gérer dans les différents logiciels est également un
problème récurrent chez les personnes interrogées.
Le Modèle Numérique de Terrain :
Il s’agit du terrain dans la zone d’intérêt du projet, aux alentours d’un futur bâtiment par
exemple. Comme nous l’avons dit précédemment, une des attentes principales des personnes
interrogées vis-à-vis d’une maquette 3D est de pouvoir réaliser des vues piétonnes, avoir une
perspective humaine depuis la rue. Il faudra pouvoir présenter un projet tel qu’on le verra
effectivement lorsqu’il sera réalisé, avec son impact visuel concret, et pas seulement depuis des
vues aériennes ou des survols. Pour cela, le MNT actuel n’est pas suffisant, il faudrait les routes,
avec les décrochés des trottoirs, les îlots de circulation, ce qui implique de créer un nombre
important de lignes de ruptures (haut et bas de trottoirs, ilots, etc…). Enfin, pour pouvoir
plaquer une orthophoto dessus efficacement, le tout devra avoir un rendu lisse et propre
visuellement.
Pour obtenir une telle surface représentant la rue, avec autant de lignes de ruptures, il
semblerait indispensable d’aller sur le terrain pour faire des levers, ce qui n’est pas le but du
projet. Ainsi, il faudra essayer de traiter les données disponibles au SEMO afin d’obtenir ce que
nous voulons. En effet, tout le domaine routier du Canton de Genève est connu en 2D, avec les
positions des chaussées, trottoirs et îlots notamment. Nous disposons également des nuages de
points Lidar bruts qui pourraient fournir la composante Z manquante. C’est une technique qui a
été abordée rapidement par Adrien Vieira de Melo dans son rapport VieiraDeMelo[2006].
Le contenu de la maquette :
Il est important pour les créateurs de maquettes numériques de pouvoir leur donner de la
vie, de les habiller pour les rendre plus attractives et plus vendeuses. Toutes les données du
Canton de Genève sur le mobilier urbain et la végétation sont connues en 2D avec des attributs
descriptifs.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
23
3.3.2. Aspect administratif
Un autre aspect du problème a été rapidement évoqué lors des séances avec l’équipe de
travail, celui de comprendre pourquoi les professionnels de la construction ne ressentaient pas
la nécessité ou le besoin de se former et d’utiliser la technologie 3D. En effet, les difficultés
techniques, inhérentes à toute nouvelle technologie, ne suffisent pas à expliquer que les
architectes et autres professionnels hésitent { s’investir dans cette technique, dont les avantages
semblent souvent évidents (ces avantages sont détaillés sur la fiche d’information en annexe 6,
également rédigée durant ce stage et dont nous parlerons plus en détail au §6.3.1.).
Il est finalement ressorti de ces discussions que les architectes ne bénéficiaient d’aucuns
avantages concrets à réaliser des maquettes numériques actuellement, hormis la valeur ajoutée
visuelle. Aussi, ces avantages concrets pourraient être d’ordre administratif, comme des
simplifications de dossiers ou de procédures, qui pourraient compenser le temps investit à la
création d’une maquette tridimensionnelle complète. On peut penser aux concours
d’architecture où la création d’une maquette numérique n’est pas officiellement récompensée.
Des pistes de réflexions devront être étudiées et des documents de publicité et d’information
devront être rédigés et diffusés afin de valoriser l’utilisation de la 3D, d’en vanter les avantages
et d’en motiver l’utilisation sur le Canton de Genève.
La définition du besoin ayant permis d’extraire les différents points problématiques qu’il
faudra traiter, nous allons maintenant nous pencher sur la façon dont ces différents problèmes
ont été résolus et les solutions qui ont été développées.
Récapitulatif de la partie III :
Cette partie concernait la définition du besoin et a consistée à rencontrer beaucoup de
personnes, représentatives de chaque profession afin de recenser leurs attentes et difficultés et
de définir clairement les objectifs { atteindre en termes de forme et de contenu d’une maquette
numérique tridimensionnelle.
Les points principaux qui ont été retenus et qui devront être traités sont :
L’interopérabilité entre les multiples logiciels éxistants.
Le géoréferencement des données, qui devront être fournies dans un système de
coordonnées moins contraignant pour les différents utilisateurs, mais qu’on devra
pouvoir rebasculer aisément en coordonnées nationales.
Le contenu de la maquette. En plus des traditionnels survols, la maquette numérique doit
permettre de proposer une perspective humaine, avec des vues piétonnes au niveau du
sol notamment, ce qui n’est pas possible avec le MNT actuellement proposé.
La profondeur de champ est souvent réduite, alors que les vues et perspectives sur
l’horizon sont très importantes dans l’élaboration d’un projet. Un problème de quantité
et de poids de données supporté par les différents logiciels entre ainsi en jeu par la
même occasion.
Le mobilier urbain ainsi que la végétation permettraient d’habiller la maquette et de lui
donner de la vie.
En plus de ces différents aspects purement techniques, il est également ressorti qu’une
recherche au niveau des avantages administratifs concrets dont pourraient bénéficier les
futurs utilisateurs serait également propice à un engouement naturel autour de cette
technologie.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
24
IV. MISE EN ŒUVRE ET REALISATIONS
4.1. Prototype initial
Pour répondre aux différents problèmes cités ci-dessus, un prototype de maquette à
différents niveaux de détails a été imaginé. Initialement, 3 zones était envisagées comme le
montre le schéma ci-dessous (cf Figure 17):
La zone 1 represente l’environnement direct du projet, le niveau de détail doit donc y être
élevé. Les bâtiments 3D sont au niveau de détail maximum et le terrain est composé du « Modèle
Numérique de Rue (MNR) » drapé d’une orthophoto { haute résolution (voir § 4.3.1). La zone 3,
aussi appelée zone région, est la couronne d’horizon permettant de replacer n’importe quel
projet dans son environnement global. Elle est composée d’un MNT qui a été allégé, c'est-à-dire
que le raster a été filtré et réechantilloné pour être le plus léger possible. L’image satellite
drapée dessus a également subit un réechantillonage afin d’économiser de la mémoire
informatique.
La zone 2 est une couronne entourant la zone 1 et qui permet d’avoir une profondeur de
champ intermédiaire. Elle ne sera jamais affichée au premier plan et n’a donc pas besoin d’être
détaillée. Son utilité est de faire le lien entre les deux zones extrèmes afin de ne pas avoir une
transition trop brusque, comme nous pouvons par exemple le voir sur la Figure 3. Les
superstructures des bâtiments n’apparaissent pas. On pourrait même afficher seulement la
volumétrie des bâtiments en extrudant leurs bases selon l’attribut de hauteur maximale du
bâtiment. Le MNT est grossier et texturé avec une photo à basse résolution. La taille de cette
zone aurait pu être variable, en indiquant une distance de corridor autour de la zone 1, par
exemple 2 ou 3 kilomètres, mais par la suite il a plutôt été décidé d’en faire une zone ville unique
commune à tous les projets comme le montre la Figure 18.
Cette même Figure 18 ci-dessous montre la composition du prototype de maquette
initialement envisagée, avec le MNR (zone 1) venant s’insérer dans la zone ville, qui vient elle-
même s’insérer dans la zone région. L’intérêt est que l’on est pas toujours obligé d’afficher ou
d’utiliser l’ensemble des 3 zones en fonction des utilisations que l’on a de la maquette (vues
aériennes, survols, vues piétonnes…).
Figure 17 | Schéma du prototype en 3 zones
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
25
Seulement, { l’usage, nous nous sommes rendu compte qu’il était très rare d’avoir besoin
de la zone ville sans la zone région et qu’une division en 2 zones serait suffisante et plus
pratique. Les zones 2 et 3 ont donc été rassemblées en une seule zone région. La zone 1, ou zone
projet, a ensuite été appelée le « socle urbain 3D » dans lequel on peut travailler en détail
indépendamment et que l’on peut ensuite insérer dans la zone région par opération booléenne.
4.2. Zone région
4.2.1. MNT
Comme nous l’avons déj{ vu plus haut, afin de pouvoir proposer une grande profondeur
de champ tout en conservant une fluidité dans la navigation, il faut dégrader le niveau de détail,
de contenu et de définition des objets au fur et { mesure que l’on s’éloigne du centre d’intérêt de
la maquette. C’est une technique qui est couramment utilisée, et notamment dans les jeux vidéo
afin de plonger le joueur dans des environnements de plus en plus détaillés et vastes à la fois.
4.2.1.1. Découpage du MNT
La première tache a été de définir l’étendue de cette zone région. En effet nous disposons
au SEMO du raster de l’IGN de la zone frontalière « étendue » de Genève à une résolution de 1m
(cf Figure 19). En revanche nous ne disposons que d’une image satellite (résolution : 5m) de la
région de Genève et de ses environs français proches, comme nous le voyons également sur la
Figure 19 ci dessous.
Figure 18 | Composition du prototype en 3 zones initial
Figure 19 | MNT raster de la région étendue de Genève et emprise de l’image satellite correspondante
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
26
Après avoir découpé le raster selon l’emprise de la photo, des analyses de visibilité et
d’orientation de pentes ont été réalisées afin de définir les endroits qui ne seraient jamais
visibles depuis Genève et qui n’auraient donc pas d’utilité { figurer dans la maquette. Le but est
toujours d’économiser de la mémoire en diminuant la surface { représenter. Pour l’analyse de
visibilité dans ArcGIS, un point situé 200 m au dessus de la rade de Genève a été créé pour servir
de point de vue limite. La carte obtenue a bien validé ce qui semblait évident : les terrains
derrière les crêtes du Jura et du Mont Salève ne sont pas visibles et pourraient donc être
découpés du MNT. En revanche, on remarque que le prolongement dans la vallée blanche est
bien visible et que l’on peut même voir le Mont Blanc dans un certain alignement.
L’analyse d’orientation nous a permis de définir précisément ces fameuses crêtes sur les
montagnes environnantes comme nous le montre le résultat ci-dessous (cf Figure 20). Cette
analyse donne l’orientation de chaque pixel en fonction de ses 8 voisins directs. Un changement
global de direction indique donc une crête.
Le MNT a donc été un peu redécoupé en enlevant la zone au Sud du Mont Salève
notamment, mais ces ajustement ne se ressentent que très peu dans le poids des données finales,
par rapport à la découpe principale selon l’emprise de la photo.
4.2.1.2. Filtrage du MNT
Il a ensuite été nécessaire de diminuer le nombre de points de l’échantillon du MNT
conservé afin de le rendre encore plus léger et utilisable, tout en conservant la qualité de
modélisation du terrain. Pour cela, le logiciel Rhino a été utilisé, tout d’abord parce qu’il est
capable de gérer de grandes quantités de données et notamment des nuages de points denses.
Ensuite, son applicatif RhinoTerrain est capable d’importer des données SIG et notamment des
fichiers de points ASCII. Aussi, le MNT raster de la zone étendue a été transformé en nuage de
points en associant à chaque cellule un point de même élévation à son centre. De plus,
RhinoTerrain possède un outil de décimation intelligente de nuage de points qui permet de ne
conserver que les points intéressants d’un échantillon.
Cet outil fonctionne de manière récursive. Pour chaque point, le logiciel calcule le plan
moyen passant par ses voisins directs (identifiés grâce à un diagramme de Voronoï) puis la
distance orthogonale du point à ce plan. Si cette distance est grande, cela veut dire que le point
est intéressant pour la représentation du terrain. En revanche si cette distance tend vers zéro,
c’est que les points voisins seuls suffisent à représenter le terrain et que ce point peut être
supprimé. Une tolérance arbitraire est attribuée à partir de laquelle on conserve ou non les
Figure 20| Analyse de direction du MNT et crêtes ainsi détectées
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
27
points. Il est possible d’appliquer le processus plusieurs fois sur un même nuage de points pour
le décimer autant que l’on veut en fonction de l’utilité que l’on aura du terrain et du niveau de
représentation que l’on souhaite.
Sur la Figure 21 ci-dessous, nous voyons le résultat obtenu après décimation et maillage
du terrain dans Rhino. Sur cette image, le MNT n’a pas encore été découpé selon l’emprise de la
photo. Il y a la même étendue que sur le raster de la Figure 19, mais le logiciel reste fluide et
permet de travailler de façon efficace. En effet, un autre avantage du logiciel Rhino est que celui-
ci s’adapte à la configuration de la machine sur laquelle il est installé pour toujours optimiser les
ressources et être le plus performant possible. Installé sur une station de travail puissante, il
offre des possibilités impressionnantes en termes d’affichage de grandes quantités de données
et de temps de calculs.
Le terrain peut ensuite être simplement découpé par opérations booléennes ou grâce à
des outils de suppression de triangles. On peut également facilement le draper avec l’image
satellite correspondante en sélectionnant simplement le fichier de géoréférencement de l’image
correspondante. Si le terrain et l’image sont correctement géoréférencés, le logiciel drape
automatiquement l’image au bon endroit. L’image peut avoir été rééchantillonnée avant cette
opération, encore pour économiser de la mémoire. Le §4.4.2 s’intéresse plus en détails aux
différents traitements appliqués sur les photos aériennes et images satellites.
Finalement, voici la zone région finale texturée dans Rhino (cf Figure 22). Une nouvelle
fois, malgré l’étendue du terrain affiché et la bonne résolution de l’image appliquée (taille du
pixel au sol : 5m), la navigation dans le logiciel reste fluide et efficace.
Figure 21 | Aperçu du terrain global après décimation et maillage
Figure 22 | Modèle numérique de Terrain texturé de la zone région finale
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
28
4.2.2. Bâtiments
La problématique des bâtiments de la zone région repose une nouvelle fois sur le poids et
la quantité de données qu’il est possible d’importer dans les différents logiciels. Le Canton de
Genève comprend 76 000 bâtiments modélisés en 3D. Bien que certains logiciels installés sur
des machines puissantes puissent gérer l’intégralité de ces bâtiments en même temps sur un
terrain texturé, l’utilité d’afficher tout le Canton parait relativement rare. Il a donc s’agit
d’explorer les différentes pistes possibles pour diminuer le poids de ces données.
4.2.2.1. Bâtiments 3D allégés
Tout d’abord, grâce { la structure du bâti 3D, il est possible de créer les bâtiments sans les
superstructures. En effet, le cahier des charges de modélisation des bâtiments précise que les
toitures principales ne doivent pas présenter de trous aux emplacements des superstructures.
On peut donc les utiliser sans tous ces détails architecturaux qui alourdissent les données de
manière conséquente et qui sont imperceptibles lorsqu’on s’éloigne de ces bâtiments. La base
horizontale des bâtiments n’est également pas indispensable dans un seul but de visualisation.
Le script FME ci-dessous (cf Figure 23) montre l’algorithme très simple pour rassembler
seulement les façades et toitures principales en entités uniques dans le format *.3ds par
exemple.
Bien que le §4.5.3 traite exclusivement du poids des données, il semble important
d’illustrer immédiatement le gain réalisé par cette étape. Tous les bâtiments complets du Canton
au format *.3ds ont un poids de 263 Mo. Le fichier *.3ds créé avec l’algorithme FME ci-dessus ne
fait plus que 152 Mo, soit un gain de poids de plus de 40%.
Voici un aperçu de l’import de tous les bâtiments allégés au format *.3ds dans la zone
région dans Rhino (cf Figure 24) .
Figure 23 | Algorithme FME pour rassembler les façades et toitures principales des bâtiments 3D
Figure 24 | Import de l'ensemble des bâtiments allégés dans la zone région
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
29
Une fois que nous avons cette nouvelle couche de bâtiments allégés, il faudrait
théoriquement n’afficher que les bâtiments qui seront visibles dans les vues qu’utiliserons les
architectes. Ainsi pour une vue bien définie, on pourrait penser à une « extraction
directionnelle » selon un cône de vue défini. Seulement, on ne présente jamais un projet depuis
un seul point de vue, et même avec seulement deux points de vue, ceux-ci seront presque
toujours opposés et nécessiteront donc quand même tout le bâti.
De la même façon, une distance d’extraction autour du centre d’un projet n’a pas pu être
déterminée arbitrairement pour avoir un résultat optimal dans toutes les situations. Il en est
donc ressorti qu’une sélection manuelle des bâtiments { conserver pour habiller l’arrière plan
serait indispensable. On livrerait donc plutôt tout les bâtiments du Canton en version allégée et
ce serait { l’utilisateur ensuite de supprimer les bâtiments qui n’ont aucune utilité ou bien de
créer des calques pour ranger ces bâtis 3D et les masquer/afficher en fonction des besoins. En
effet, grâce au prototype de maquette à deux zones, on peut travailler dans le socle urbain 3D en
détail sans afficher la zone région, choisir les angles de vues et n’afficher qu’ensuite l’horizon,
uniquement lorsqu’on en a besoin.
4.2.2.2. Bâti intégré au MNT
Pour faire de la navigation en temps réel dans l’environnement complet de la région de
Genève, il faudra forcément être équipé d’ordinateurs puissants afin de gérer toutes les données
en même temps. D’autres tests ont tout de même été réalisés pour essayer d’intégrer la
volumétrie des bâtiments directement dans le MNT de la région. Pour cela, un script ArcGIS a été
réalisé, grâce à un « modelbuilder », outil permettant de créer des processus sous la forme
d’enchainements de fonctions de la boîte { outils ArcGIS. Le principe de ce script est
relativement simple et sera illustré sur une petite zone test. Le TIN du terrain sans les bâtiments
est créé de la même manière qu’expliqué dans le §4.2.1 précédent et conservé à part. On créé
ensuite le contour des toitures principales avec l’outil « MultiPatch footprint1 ». On fabrique un
corridor de quelques centimètres autour de ces empreintes des toitures avec l’outil « buffer » en
prenant garde { cocher l’option pour dissoudre tous les corridors qui se chevauchent en un seul
corridor extérieur. On projette ensuite ces corridors sur le MNT initial afin de leurs donner
l’altitude au niveau du sol. Entretemps, il aura fallu utiliser FME pour transformer la couche
MultiPatch des toitures en polygones 3D que l’on peut utiliser pour éditer un TIN dans ArcGIS. Il
ne reste alors plus qu’{ éditer justement le TIN initial du terrain. Les corridors des bâtiments
sont ajoutés en tant que lignes de ruptures rigides tandis que les polygones 3D des toitures sont
insérés en « remplacements rigides ». La Figure 25 ci-dessous montre les polygones 3D des
toitures et le terrain comprenant les bâtiments correspondant réalisé avec la technique
expliquée ci-dessus :
1 Empreinte des MultiPatch
Figure 25 | Insertion de la volumétrie des bâtiments dans la maille du terrain.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
30
Cette technique est intéressante
dans la théorie mais elle se confronte
néanmoins à un problème majeur. La
zone région est vouée à être drapée avec
une image satellite à basse résolution (les
pixels feront au mieux 5m au sol), ce qui
donne des résultats inutilisables en
pratique comme l’illustre l’exemple ci-
contre (cf Figure 26). Cette technique ne
sera donc pas utilisée dans ce projet mais
pourrait avoir d’autres utilités comme des
analyses de visibilités en milieu urbain,
les outils ArcGIS ne pouvant pas utiliser
les objets MultiPatch comme masques.
4.2.2.3. Astuce de triangulation des faces verticales
Lors de la création des empreintes des bâtiments vue au §4.2.2.2 ci-dessus, l’intérêt
d’avoir créé un petit corridor pour les lignes de ruptures des bas des façades est de contourner
le problème récurent à tous les logiciels servant { mailler des surfaces, { savoir qu’il n’est pas
possible de trianguler verticalement. En effet, la triangulation de Delaunay, à la base de tous les
TIN, projette tout d’abord l’échantillon de points sur un plan de référence pour définir les
relations de voisinage des points afin de les trianguler. Il est donc impossible d’avoir plusieurs
points ayant des coordonnées planimétriques identiques mais des altimétries différentes, car
l’algorithme ne saurait pas quel point relier en premier. En créant un léger fruit imperceptible
dans les murs ou surfaces supposées verticales, on contourne ce problème. Cette technique sera
réutilisée à plusieurs reprises dans la suite du projet.
4.3. Zone projet
Nous allons maintenant aborder la zone projet, également appelé le socle urbain 3D et qui
est donc la zone d’intérêt d’une maquette, l{ où l’utilisateur créera son projet et qui sera ensuite
insérée dans la zone région par opération booléenne. Contrairement { la zone région, elle n’est
pas commune à tous les projets et devra être créée pour chaque nouveau projet. Aussi, sa
création ne peut pas être complètement manuelle mais doit être facilitée par des scripts et
processus automatisés. Seulement, comme nous le verrons plus tard, des préparations de
données et un contrôle humain avant livraison resteront indispensables. L’étendue de cette zone
est réduite afin de pouvoir y mettre beaucoup de détails (500x500m par exemple), mais sa
forme doit pouvoir être choisie pour certains travaux spécifiques, notamment une forme linéaire
pour des travaux d’infrastructures de transport (aménagement du TRAM dans un boulevard par
exemple).
4.3.1. Modèle Numérique de Rue (MNR)
Afin de répondre aux problèmes relatifs au terrain de la zone projet recensés pendant
l’analyse du besoin, il a été nécessaire de réaliser une surface dérivée du MNT du Canton qui
réponde aux attentes des utilisateurs, à savoir pouvoir se balader au niveau du sol en ayant un
Figure 26 | Exemple de texturisation du MNT comprenant les bâtiments.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
31
rendu crédible. A ce niveau, l’exactitude géométrique n’est de loin pas une priorité pour la
plupart des utilisateurs, comparée { l’aspect visuel, qui lui est primordial. Il faudra donc par la
suite vérifier si des images réalisées avec une telle surface peuvent être qualifiées de « 3DOK ».
Cette surface sera par la suite appelée le « Modèle Numérique de Rue (MNR)» et son
fonctionnement est explicité ci dessous.
4.3.1.1. Présentation et utilisation de l’outil MNR_auto
Ce MNR est obtenu grâce à un processus automatisé complexe qui a été développé dans
des « modelbuilder » de ArcGIS, de la même façon que le script au §4.2.2.2. Cet outil permettant
de créer un MNR a été appelé « MNR_auto ». La Figure 27 ci-dessous montre l’arborescence de
cet outil dans le logiciel ArcCatalog.
Pour créer un MNR grâce à cet outil, il faut tout d’abord copier le répertoire brut
« MNR_auto », composé des dossiers qui accueilleront les entrées du programme, les données
intermédiaires, les sorties et la boîte à outils. On copie ensuite les entrées correspondantes à la
zone que l’on veut modéliser dans le bon dossier. Ces entrées sont illustrées sur la Figure 28 ci
dessous:
Le nuage de points Lidar du MNT
Les bases des bâtiments 3D
La couche du domaine routier en 2D
L’avantage de Genève est que toutes les données relatives à la mensuration sont
centralisées au SEMO et que nous pouvons donc avoir accès à ces données directement pour
n’importe quelle zone du Canton.
Dans les différentes étapes de l’outil créées, il a été important de préciser que les chemins
d’accès aux données doivent être stockés en relatif et non en absolu, afin de pouvoir partager
l’outil sur différents ordinateurs et dans différents dossiers. Ainsi, le programme va chercher les
entrées dans le dossier où il est enregistré et aucune erreur n’est possible.
Figure 28 | Entrées du processus
Figure 27 | Arborescence de l’outil MNR_auto dans ArcCatalog
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Il ne reste plus qu’{ lancer les différents outils 1.MNR, 2.MNR, … dans l’ordre
chronologique. Toutes les données créées sont stockées dans le répertoire « 2.intermédiaires »
sauf les résultats finaux qui sont enregistrés dans le dossier des sorties. Certains points clés du
processus seront explicités plus en détails au §4.3.1.5 sur les limites du MNR. Sur l’image Figure
29 ci-dessous, nous voyons la fenêtre de lancement de la première étape du processus où il est
demandé de sélectionner la couche du domaine routier en entrée.
Le processus de création d’un MNR sur une zone urbaine d’environ 25 ha prend environ
13 minutes ce qui est relativement court compte tenu du nombre important d’outil ArcGIS qui
sont exécutés, à savoir une soixantaine, dont des interpolations ou des calculs sur raster de
bonne résolution (taille d’une cellule : 10x10cm) qui sont des opérations relativement coûteuses
en termes de temps de calcul.
4.3.1.2. Fonctionnement du programme
Nous allons maintenant expliquer brièvement le principe global du programme. Pour cela,
nous allons nous baser sur le découpage initial du processus, qui comprend 13 sous-parties
comme le montre l’arborescence ci-dessous (cf Figure 30: initialement l’outil s’appelait
« MNT_auto »). Chaque partie porte dans son intitulé le nom de l’outil ArcGIS principal qu’il
exécute et cette division permettait de mieux contrôler les résultats étapes par étapes lors du
développement de l’outil. L’outil final en 4 étapes présenté sur la Figure 27 reprend à peu près
les mêmes géotraitements en les regroupant dans la mesure du possible. Les noms des
différentes fonctions ArcGIS utilisées sont majoritairement en anglais car le projet s’est déroulé
sur une version anglaise du logiciel. Vous trouverez en annexe 6 un aperçu global du script
développé dans le modelbuilder.
Modèle 11 : grâce { l’outil « split », on divise le domaine routier en ses éléments individuels
selon le champ « objet » de la table attributaire : chaussée, trottoirs, ilots…
Figure 30 | Division initiale du programme MNT_auto
Figure 29 | Fenêtre de lancement de l’outil 1.MNR
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Modèle 12 : on interpole les points Lidar par l’inverse des distances pondéréees1 afin
d’obtenir un MNT raster de la zone, auquel on applique une série de filtres passe-bas afin de
le lisser, puis on le convertit en TIN. On stocke une copie de ce TIN dans les sorties
(12_tin_final) que l’on éditera { la fin du processus.
Modèle 13 : l’outil « aggregates » sert à transformer les éléments du domaine routier en
polygones fermés uniques, ce qui facilitera les opérations suivantes (corridors, découpages,
etc…).
Modèle 14 : on crée des MNT raster individuels pour chaque élément du domaine routier
qu’on lisse de la même manière que le MNT de l’étape 12. Pour découper ces MNT individuels,
on utilise l’outil « Extract by Mask » avec comme masques les polygones uniques créés à
l’étape 13.
Modèle 15 : il sert à trouver les intersections entre les contours des différents éléments du
domaine routier (par exemple entre la chaussée et les trottoirs la bordant). Ces lignes
d’intersections serviront plus tard { créer les lignes de ruptures modélisant le terrain.
Modèle 16 : on crée les corridors autour des éléments routiers qui devront présenter des
murs théoriquement verticaux. C’est la même astuce de création de faces verticales dans un
TIN expliquée au § 4.2.2.3.
Modèle 17: il sert { créer l’emprise des bâtiments dans le MNR sous forme de socles. Pour
cela, plusieurs lignes de ruptures sont créées au niveau de la base des bâtiments et de
l’intersection du TIN initial avec les façades des bâtiments. L’intérêt de cette étape sera
détaillé au § 4.3.1.4.
Modèle 18 : on projette les lignes de ruptures sur les MNT individuels afin de leur donner
leurs élévations respectives. Dans la version 9.3 de ArcGIS, il fallait utiliser la fonction
« Features to 3D » de la barre d’outils 3Danalyst, qu’on ne pouvait malheureusement pas
intégrer dans un « modelbuilder » et cette étape n’était donc pas complètement automatisée.
Dans la version 10 que nous avons reçue au cours du projet, le nouvel outil « Interpolate
shape » permet de faire la même opération depuis une boîte à outil et cette étape peut donc
dorénavant être automatisée. De plus, des paramètres supplémentaires ont été ajoutés, on
peut donc notamment choisir la méthode de projection. C’est la méthode dite des « voisins
naturels » qui offre les meilleurs résultats dans la mesure où les lignes, en plus d’être
projetées en 3D, subissent un nouveau lissage qui améliore encore le rendu. En effet, le
problème du lissage 3D des lignes de ruptures a été le point le plus critique, car il est
important de lisser l’altimétrie mais pas la planimétrie des lignes qui est considérée exacte.
Modèle 19 : on transforme les lignes de ruptures fermées des ilots en objets surfaciques
uniques qui serviront également à éditer le TIN final.
Modèle 20 : avec la création des corridors { l’étape 16, on obtient pour chaque trottoir une
ligne de haut et une ligne de bas de trottoir qui sont toutes les deux projetées sur la même
surface { l’étape 18. L’étape 20 sert maintenant { ajuster l’élévation des lignes de hauts de
trottoirs en leur ajoutant la valeur arbitraire de 15 cm, jugée moyenne sur le Canton de
Genève. On réalise la même chose avec les ilots qui sont élevés de 25 cm par rapport à la
route et de 10 cm par rapport aux trottoirs.
Modèle 21 : il permet d’éditer le TIN final stocké dans les sorties avec les lignes de ruptures
rigides et surfaces générées précédemment.
Modèles 22 et 23 : ces deux étapes servent simplement à nettoyer ce TIN final en le
redécoupant selon son emprise initiale et en supprimant les points parasites. Pour cette
1 IDW : « Inverse Distance Weighted » en anglais
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dernière tache, on utilise les outils ArcGIS qui permettent d’extraire les sommets des triangles
du TIN comme nuage de point et les lignes de ruptures qui le constituent. On peut ensuite
nettoyer ce nuage de points en supprimant premièrement tous les points qui se superposent
avec les lignes de ruptures et également ceux qui sont { l’intérieur des polygones des routes
ou des trottoirs par exemple, le tout grâce à l’outil « erase point ». Cette étape peut paraitre un
peu redondante, mais elle améliore tout de même nettement les résultats et permet de
supprimer quelques problèmes ponctuels avec certains points parasites qui pourraient
passer au travers des différents lissages et filtrages.
4.3.1.3. Résultats
La Figure 31 ci-dessous illustre l’évolution entre le TIN initial (qui est quand même déj{
lissé) et le MNR obtenu après application du processus. Mais c’est en se rapprochant du niveau
du sol comme sur la Figure 32 que l’on se rend réellement compte de l’importance des
changements et de l’amélioration visuelle obtenue. Le MNT de gauche a été obtenu en
triangulant directement le nuage de point Lidar brut utilisé en entrée.
4.3.1.4. Avantages du MNR
Figure 31 | Illustration des différences MNT/MNR
Figure 32 | Différence entre le nuage de points Lidar triangulé (à gauche) et le MNR avec une perspective au niveau du sol (à droite)
Figure 33 | Schéma du socle des bâtiments 3D du MNR
Tout d’abord, le MNR comprend les
emprises des bâtiments sous la forme de
socles, dans lesquels les bâtiments 3D viennent
s’insérer comme l’illustre le schéma ci-
contre (cf Figure 33):
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
35
L’avantage de ces socles est de régler les problèmes d’intersections entre les façades des
bâtiments et le terrain qui les traversent habituellement. C’est surtout lors de l’export de ces
données vers des logiciels autres que ArcSCENE que l’on remarque ce problème, qui se
manifeste notamment par un désagréable scintillement des triangles concernés lors des
rotations de caméra.
Un autre avantage conséquent de l’outil MNR_auto est qu’il fournit également en sortie les
lignes et points constituants le TIN final. Cette spécificité est importante pour plusieurs raisons.
Tout d’abord, elle facilite l’interopérabilité du MNR avec les autres logiciels car le format TIN
d’ESRI n’est compatible avec aucun autre logiciel qu’ArcGIS. Même FME ne connait pas ce format,
ce qui ne facilite pas du tout son échange. En revanche, des lignes et des points sont exportables
dans n’importe quel format (*.shp, *.dxf, *.dwg, …) et peuvent être triangulés { nouveau
directement dans d’autres logiciels proposant cette opération. Cet aspect fera l’objet du §4.5.2.
De plus, l’objet TIN est difficilement éditable manuellement. Les outils d’édition 3D de
ArcGIS ne permettent pas de changer l’altitude d’un sommet du TIN, d’en supprimer d’autres ou
de redessiner une ligne de rupture par exemple, du moins pas de manière intuitive et rapide. Les
lignes et points sont en revanche des objets beaucoup plus facilement éditables, même
éventuellement dans d’autres logiciels comme AutoCAD étant donné qu’on vient de voir qu’ils
étaient facilement interopérables. Cette problématique d’édition du terrain et de correction
ponctuelle manuelle est importante dans la mesure où le MNR, étant créé { partir d’un processus
automatisé, peut toujours présenter certaines incohérence ou erreurs accidentelles
imprévisibles.
4.3.1.5. Limites du MNR
Tout d’abord, il faut bien noter que le MNR donne une idée de la rue, mais ne remplacera
jamais un levé de géomètre sur le terrain. Comme son nom l’indique, le MNR est un modèle de la
rue, et donc par définition une abstraction de la réalité qui sert à donner une vue très subjective
de cette réalité. Ici, l’aspect qui a voulu être mis en évidence est le réseau routier qui donne une
bonne idée de la circulation et des différents flux actuels et futurs qui sont des aspects
importants lors de la conception d’un projet.
Ainsi, le fait de surélever les trottoirs de manière arbitraire et de ne prendre en compte
que les routes, trottoirs et ilots implique d’obtenir un modèle simplifié de la rue, mais qui
constitue néanmoins une bonne base de départ à éditer et retravailler au cas par cas en fonction
des besoins. C’est pourquoi, le programme a été développé pour donner les lignes et points du
MNR comme expliqué au paragraphe précédent.
Cet aspect de modèle simplifié amène également à aborder la question de la précision
géométrique qui reste une priorité dans un travail de géomètre, même si l’utilisation du MNR est
destinée aux architectes, urbanistes ou paysagistes. Cette précision reste bien entendu relative
et sera abordée de plus près au §5.2.2. L’image ci-dessous (cf Figure 34) illustre l’effet des
différents lissages effectués sur les MNT raster individuels. On y voit la superposition du MNT
raster initial de la chaussée et du MNR. On remarque que la structure réelle de la route en forme
de toits implique que la route réelle est au dessus du MNR au centre et au dessous le long des
trottoirs. La route du MNR représente donc en quelque sorte un plan moyen de la route réelle.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
36
Une autre limite du MNR provient du format choisi dans ArcGIS pour réaliser le processus
automatisé, à savoir le Shapefile. En effet, bien que les données de bases soient stockées dans des
Geodatabases, il a initialement été choisi de les exporter en Shapefile, format qui facilitait non
seulement l’écriture du script et l’arborescence des fichiers, mais surtout l’interopérabilité avec
le logiciel Rhino qui peut importer ce format directement grâce à son applicatif RhinoTerrain
(voir §4.5.2.2). Les avantages de ce format sont explicités dans le document ESRI
Shapefile@[1998], on y apprend qu’un format ne possédant pas de structure topologique
comme celui-ci est éditable plus facilement et plus rapidement. De plus, il requiert moins
d’espace disque qu’un format topologique comme le Géodatabase.
Malheureusement, nous nous sommes rendus compte que plus tard que ce format avait le
défaut de ne pouvoir comporter qu’un seul type d’entité géométrique et qu’une courbe stockée
en Géodatabase était exportée en Shapefile sous la forme d’une succession de petits segments, de
manière plutôt irrégulière. Ceci provoque des problèmes de topologies au niveau des
intersections des courbes des routes et des trottoirs par exemple, comme l’illustre la Figure 35
ci-dessous.
Une des étapes critiques du programme est celle où l’on trouve les intersections entre les
routes et les trottoirs, puis qu’on applique un corridor { cette ligne d’intersection. Ainsi, à cause
du problème du format Shapefile vu ci-dessus, ces lignes de routes et trottoirs mitoyens ne se
superposent pas exactement. Heureusement, l’outil d’intersection de ArcGIS permet d’entrer une
tolérance jusqu’{ laquelle deux lignes seront considérées superposées. Nous appellerons cette
tolérance D. Après avoir trouvé cette ligne d’intersection, on décale la ligne du trottoir vers
l’intérieur avec l’outil buffer pour créer une surface quasi-verticale dans le TIN (astuce de
modélisation vue au §4.2.2.3). On appellera cette distance de décalage B.
Si D et B ne sont pas ajustées l’une par rapport { l’autre, nous pouvons obtenir le problème
illustré sur le schéma de la Figure 36 ci-dessous, à savoir une intersection horizontale entre la
ligne du trottoir décalé et la ligne d’intersection, ce qui troublera la triangulation en TIN et
donnera des résultats non souhaités. On doit donc absolument éviter ces intersections et une
règle a été imposée dans l’utilisation de l’outil MNR_auto, celle de toujours utiliser une distance B
strictement supérieure à D (théoriquement, B supérieur à D/2 suffirait).
Figure 34 | Superposition du MNT raster initial de la route et du MNR
Figure 35 | Problème de topologie lors de l’export au format Shapefile
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
37
Dans l’outil MNR_auto, les paramètres par défaut choisis sont : D = 2 cm et B = 3 cm. Cela
reste très rare, mais il apparait que dans certaines zones où les données exportées en Shapefile
ont des topologies de moindres qualités que sur la moyenne du Canton, la tolérance D n’est pas
suffisante pour créer une intersection propre, et les problèmes s’enchainent au fur et { mesure
du processus. Il faut donc reprendre l’outil MNR_auto initial en 13 étapes pour modifier les
paramètres des différentes fonctions manuellement et vérifier les résultats, ce qui peut
rapidement être assez frustrant. La difficulté d’ajustement de paramètres illustrée ci-dessus
n’est en plus pas unique dans l’outil MNR_auto. Heureusement, ce problème est facilement
réparable en ajustant un peu l’outil MNR_auto. Nous verrons dans les perspectives de ce rapport
(cf §VII) que le processus automatisé peut aisément être amélioré pour travailler sur des
Géodatabase tout au long du processus et n’exporter que les sorties au format Shapefile.
4.3.2. Bâtiments
Pour les bâtiments de la zone projet, il y a beaucoup moins de choses à dire que pour ceux
de la zone région, puisqu’on les fournit simplement avec le niveau de détail maximum. Aussi il
faut bien faire attention à conserver deux bases de données distinctes, celle avec les bâtiments
complets, tels qu’ils ont été modélisés, et celle avec les bâtiments allégés, comme vu au §4.2.2.1.
Cependant, on peut maintenant évoquer un autre problème qui a été évoqué durant une
des séances avec l’équipe de travail : celui des textures. En effet, il est apparu que pour un public
amateur, un environnement géométrique 3D ne suffit pas forcément { s’orienter et { se
reconnaitre dans un lieu pourtant connu. Ces spectateurs ont souvent besoin de reconnaitre
« l’épicerie du coin » ou « les volets » de tel ou tel immeuble, ce qui n’est pas possible dans la
maquette virtuelle de Genève. Contrairement à la ville de Berlin présentée au §2.2.1.2 par
exemple, le SEMO n’a jamais souhaité texturer les bâtiments de son socle 3D, et ceci par choix.
En effet, la volonté du SEMO n’est pas de posséder une maquette qui servirait de vitrine
touristique de la ville, mais plutôt d’avoir un socle d’une grande cohérence géométrique
permettant des analyses ou simulations puissantes. Les textures des bâtiments ne sont donc pas
une priorité et ne pourront pas être fournies par le SEMO à court terme en tout cas. Ce serait
donc pour le moment aux utilisateurs de texturer eux-mêmes certains immeubles au cas par cas
en fonction des besoins. Pour cela, ils pourraient aller eux-mêmes prendre des clichés des
façades, les redresser et les appliquer sur les bâtiments dans leurs logiciels, ou le faire faire par
des sociétés spécialisées ou même des cabinets de géomètres experts.
Figure 36 | Illustration du problème d’intersection des lignes de ruptures et de la triangulation en résultant
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
38
4.4. Géotraitements complémentaires
4.4.1. Edition du Terrain
La possibilité de pouvoir aisément éditer et corriger manuellement le MNR était
indispensable. Cela a notamment été permis par la création des lignes et points du TIN comme
expliqué au §4.3.1.4. Dans un cas concret, un architecte pourrait passer par un géomètre pour
corriger ou compléter un MNR de base qui ne le satisferait pas complètement. Le géomètre se
rendrait alors sur le terrain avec un GPS ou n’importe quel appareil de mesure afin de lever les
points sur le terrain et compléter le MNR selon les souhaits de l’architecte. Voici quelques
exemples de corrections manuelles indispensables.
Tout d’abord nous voyons que lorsque nous rencontrons une descente de parking
souterrain, le mur extérieur est enregistré en tant qu’ « îlot », ce qui implique un décalage de 25
cm par rapport à la route (voir §4.3.1.2), au lieu des 3m environ en bas de la descente. L’outil
MNR_auto donne donc le résultat ci-dessous (cf Figure 37) sous forme de TIN dans ArcSCENE et
de lignes dans AutoCAD.
On peut alors redessiner la descente de parking manuellement. Ici, aucun lever sur le
terrain n’a été effectué, mais cet exemple sert simplement à montrer la possibilité d’édition. Les
lignes de rupture sont exportées en *.dwg dans AutoCAD, corrigées manuellement, puis
réimporté dans ArcGIS pour recréer un TIN corrigé (cf Figure 38).
Un autre exemple concerne un problème provenant du Lidar. Au moment de l’acquisition
du nuage de points, la rue présentée sur la Figure 39 ci-dessous était ouverte pour des travaux
de canalisations et le résultat du MNR est donc chaotique. On a donc simplement supprimé les
portions de lignes de ruptures en « dents de scie » pour les redessiner correctement et
trianguler le MNR à nouveau. La Figure 40 montre les anciennes lignes de ruptures (en rouges)
et les nouvelles (en bleues).
Figure 37 | Descente de parking avant édition
Figure 38| Descente de parking après édition
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
39
La photogrammétrie aérienne pourrait être une autre technique intéressante pour
corriger efficacement et rapidement des lignes de ruptures, d’autant plus que toutes les données
utiles sont disponibles au SEMO, à savoir les photos aériennes orientées et une station de
stéréorestitution puissante. Nous avons testé l’extension Erdas Terrain Editor pour ArcGIS. Celle-
ci devait théoriquement permettre d’éditer un TIN en temps réel avec la saisie de lignes de
ruptures { la volée. Malheureusement, le logiciel en version bêta dont nous disposions n’était
pas stable et l’ordinateur devait systématiquement être redémarré avant d’avoir pu saisir un
seul point. Cette technique ne sera donc pas plus développée dans ce rapport.
4.4.2. Photos aériennes et images satellites
4.4.2.1. Traitements
Figure 39 | Ruelle avant (à gauche) et après édition (à droite)
Figure 40 | Edition manuelle des lignes de ruptures
Figure 41 | Propriétés des images du SEMO
Les photos aériennes et images satellites qui
seront fournies aux utilisateurs pour draper soit la
zone région soit le MNR doivent également subir
plusieurs traitements afin de les rendre faciles
d’utilisation. En effet, les images brutes stockées au
SEMO, ne sont la plupart du temps pas utilisables telles
quelles dans les logiciels comme 3DStudioMax ou
ArchiCAD. Ci contre (cf Figure 41), vous pouvez voir un
aperçu des caractéristiques des orthophotos et images
satellites du SEMO dans ArcCatalog. On remarque que
les images sont composées de 4 bandes (PIR/RVB1)
encodées sur 8 bits/bande pour une profondeur de
pixel totale de 32 bits. De plus, les pixels sont codés en
entiers signés et les images sont pyramidées
automatiquement par le logiciel ArcGIS pour optimiser
la navigation dans les images.
1 Proche InfraRouge / Rouge Vert Bleu
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
40
Malheureusement, les logiciels des utilisateurs ne supportent pas ce paramétrage. Après
de nombreux tests, un paramétrage optimal a été trouvé qui permettait d’importer ces images
dans tous les logiciels testés par l’équipe de travail. Les images doivent être composées de 3
bandes encodées sur 8 bits/bande et en entiers non-signés ce qui donne une profondeur de
pixel de 24 bits. De plus, les images ne doivent pas être pyramidées. Et enfin, l’image satellite de
la zone région est stockée au SEMO avec une résolution de 5m. Cette image fait 470 Mo au
format TIFF, et peut être rééchantillonnée à 25 m par exemple pour économiser de la mémoire
(le résultat visuel sur la couronne d’horizon étant à peine altéré).
Nous allons maintenant voir les outils ArcGIS utilisés pour convertir ces images. Il faut
noter que ce logiciel construit par défaut toujours les pyramides des images dès qu’on leur
applique un traitement (rééchantillonnage, découpage, …). Aussi, pour chaque opération, il faut
bien veiller à cliquer sur le bouton « Environnement » de l’outil pour décocher la case « Build
pyramids » comme illustré ci-dessous (cf Figure 42) :
Il faut tout d’abord utiliser l’outil « Composite Bands » qui permet de recréer une image à
partir des bandes que l’on souhaite. La bande PIR n’est pas visible par l’œil humain sur une
image et ne sert qu’{ réaliser des analyses de télédétection. On ne garde donc que les trois
bandes RVB.
Ensuite, on exporte la nouvelle image depuis ArcCatalog en précisant
le type du pixel que l’on souhaite, { savoir des entiers en 8 bits non-signés
(cf Figure 43 ci contre).
Lors de cette étape, on peut également choisir d’exporter vers un
autre format que le TIFF comme par exemple le JPEG qui est un format
compressé qui allège donc les images. Ce format est en outre reconnu par
presque tous les logiciels de traitement d’images.
4.4.2.2. Géoréférencement
Qu’une photo soit enregistrée en TIFF ou en JPEG, les logiciels des utilisateurs ne gèrent
jamais son géoréférencement (ils ne lisent pas les fichiers *.tfw ou *.jgw). Aussi, afin de pouvoir
placer correctement les images par rapport aux différents MNT qui seront fournis, il a fallu créer
les cadres de ces photos dans le bon système de références (voir §4.5.1.2). Ces cadres, sous
formes de polylignes fermées ou de polygones, peuvent être convertis en n’importe quel format
d’échange (*.dxf, *.dwg…) et importés dans n’importe quel logiciel. Ensuite lorsqu’on importe
l’image, on peut la placer par son coin Sud-ouest et l’étirer jusqu’{ son coin Nord-est (cf Figure
44) avant de la projeter orthogonalement vers une surface, que ce soit le MNT de la zone région
ou le MNR de la zone projet.
Figure 42 | Construction des pyramides par défaut
Figure 43| Type du pixel
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
41
Il est également possible avec certains logiciels de calculer les coordonnées de textures sur
une surface et de les enregistrer dans l’objet. On pourrait se demander pourquoi on ne procède
pas de cette manière pour faciliter la livraison des terrains déjà texturés. La réponse provient de
la volonté des utilisateurs de pouvoir donner à leurs créations leurs propres touches artistiques
et donc de pouvoir retoucher la colorimétrie ou le contraste des images avant de les appliquer à
un terrain par exemple. On livre donc la photo brute séparément du MNT.
4.4.3. Habillage
L’habillage comprend tout ce qui viendra embellir le socle urbain 3D afin de rendre les
maquettes numériques plus crédibles ou immersives et de leurs donner de la vie. C’est donc
notamment le mobilier urbain et la végétation. On peut aussi penser aux piétons ou véhicules,
mais le SEMO n’est d’aucune utilité pour ces derniers.
Pour le mobilier urbain, toutes leurs positions et orientations sont connues en 2D dans les
couches du SITG et l’élaboration d’une bibliothèque de symboles 3D est en projet. Le projet de
fin d’études de Nathalie Vannes en 2010 portait sur ce sujet (Vannes[2010]). Elle concluait
qu’ « au niveau concept de la bibliothèque, l’étude des besoins de divers utilisateurs a permis de
définir les objets à modéliser en 3D […]. Quant { l’acquisition des modèles 3D, elle passera par le
gestionnaire de mobilier urbain, lui-même pouvant faire appel aux constructeurs ». Cette
bibliothèque pourra être fournie aux utilisateurs pour habiller leurs maquettes numériques avec
les symboles officiels des bancs, des poubelles, lampadaires ou feux tricolores notamment.
Pour la végétation, ca ne se passera pas exactement de la même façon étant donné qu’un
symbole d’arbre, même de la bonne espèce ne représentera jamais parfaitement la réalité. La
forme d’un arbre est une variable aléatoire contrairement au mobilier urbain qui se répète.
Ainsi, il serait plus judicieux de laisser les paysagistes, mais également les architectes et
urbanistes, utiliser leurs propres symboles. On ne leurs fournira donc que les positions 2D de ces
arbres isolés avec leurs tailles et espèces en attributs.
Les symboles d’arbres sont assez complexes, ils peuvent vite être très lourds
individuellement, comme le symbole de gauche sur la Figure 45 ci-dessous, où chaque feuille a
été modélisée. Ce symbole fait 1,6 Mo { lui tout seul, on s’en servira donc pour représenter un
arbre au premier plan, mais pas pour représenter une forêt par exemple. Le symbole de droite
vient de la bibliothèque d’arbres 3D ArcGIS. On remarque qu’il est composé de deux images
planes qui se croisent à 90°. Ce genre de symboles est très léger (seulement quelques Ko) et peut
servir { représenter un nombre important d’arbres réunis { l’arrière plan mais ne sera jamais
situé au premier plan d’une image de synthèse.
Figure 44 | Géoréférencement grâce au cadre de la photo
Cadre de l’image
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
42
Il existe une autre technique efficace pour représenter un nombre important d’arbres, et
qui est utilisée par les professeurs de l’HEPIA notamment. Elle a par exemple été utilisée pour
réaliser la maquette de la Figure 13. Il s’agit d’utiliser des « panneaux » (« billboards » en anglais)
sur lesquels sont plaqués des photos d’arbres et qui s’orientent toujours perpendiculairement à
la caméra, afin de toujours être observés de face.
Nous avons vus les différents géotraitements à appliquer aux données ainsi que les
compléments de données à fournir. Il nous reste à aborder le problème de l’interopérabilité, car
en effet, toutes ces données doivent pouvoir être exportées vers d’autres formats numériques et
logiciels afin d’être utilisées par les professionnels visés.
4.5. Echanges et interopérabilité
4.5.1. Paramètres d’échange
4.5.1.1. Formats numériques
Les formats principaux de livraison des données retenus par l’équipe de travail sont le
format Autodesk *.3ds, le WavefrontObject *.obj et le format Rhino *.3dm. Ces trois formats
permettent de fournir les données dans globalement tous les logiciels testés lors de ce projet, à
savoir ArchiCAD, 3DStudioMax, Rhino ou Blender…
D’autres formats ont été abordés lors des réunions, comme le Collada (*.dae) ou bien le
CityGML, mais ceux-ci n’ont finalement pas été retenus { l’usage. Ils pourront cependant toujours
être ajoutés aux formats de livraisons par la suite si le besoin s’en fait sentir. Le Collada permet
notamment d’exporter facilement vers le logiciel SketchUp, mais ce logiciel, malgré tous ses
avantages, montre tout de même rapidement ses limites en termes de quantités de données qu’il
peut gérer en même temps et de création de maquettes urbaines sophistiquées.
4.5.1.2. Changement de systèmes de référence
Le système de référence sur Genève était le système MN03 durant le projet. Il a été
abandonné juste à la fin du stage au profit du nouveau système national suisse, le MN95. Un
autre système arbitraire a été défini afin de livrer les données du Canton avec des coordonnées
moins élevées, le système MNGE, « GE » signifiant « Genève ». Dans ce rapport, les paramètres
permettant de passer au système MNGE sont donnés par rapport au système MN03. Le système
MNGE sera redéfini aisément après le passage au système MN95, la transformation MN03/MN95
se résumant à une translation de 1 million de mètres en X et de 2 millions en Y.
Figure 45 | Différences entre deux niveaux de représentation d’un arbre
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
43
Avant d’expliciter les paramètres de la transformation, nous allons d’abord illustrer les
problèmes provoqués par des coordonnées trop longues sur l’îlot d’un MNR dans le logiciel
SketchUp ( cf Figure 46). Nous avons choisi ce logiciel pour cet exemple car les changements y
sont flagrants. Les autres logiciels subissent les mêmes problèmes mais de manière moins
importante.
Le problème vient du nombre de chiffres significatifs supporté par les différents logiciels.
Si celui-ci est trop faible, des simplifications géométriques peuvent avoir lieu sur les petits objets
et donc notamment les petits triangles représentant des courbes.
L’origine du repère MNGE a été placée en France, au Sud-ouest du Canton de Genève, afin
que les coordonnées soient toujours positives. En effet, des coordonnées négatives peuvent
également perturber certains utilisateurs plus ou moins amateurs. Le Canton de Genève ne
faisant pas plus de 30 km que ce soit sur sa hauteur ou sur sa largeur, aucune coordonnée ne
dépassera les dizaines de kilomètres, ce qui représente déjà une grosse différence comparé aux
centaines de kilomètres en MN03. Finalement, le système décrivant la transformation du MN03
au MNGE s’écrit :
(1)
4.5.2. Logiciels utilisés
Cette partie va maintenant expliquer comment sont concrètement transformées les
données de base afin de pouvoir être livrées aux utilisateurs avec tous les paramètres vus dans
les différents paragraphes précédents. Nous rappelons que ces données doivent tout d’abord
être créées, puis translatées en MNGE avant d’être converties dans les différents formats. Deux
méthodes ont été élaborées, la première { l’aide de scripts FME automatiques et la deuxième {
partir du logiciel Rhino et de son applicatif RhinoTerrain.
4.5.2.1. Scripts FME
Le logiciel FME Workbench est tout à fait intuitif dans son utilisation. Pour simplifier, on
peut dire qu’il suffit de créer des « Readers1 » afin de lire nos données d’entrées sur le disque dur
et des « Writers1 » afin de créer de nouvelles données dans d’autres formats numériques. On
peut également appliquer des traitements à nos données grâce à une liste impressionnante de
« Transformers1 ».
1 Termes anglais tirés de la version anglaise du logiciel utilisée
Figure 46 | Différences MNGE / MN03 dans SketchUp
Xmnge = Xmn03 – 480 000 m
Ymnge = Ymn03 – 109 000 m
Zmnge = Zmn03
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
44
Sur la Figure 47 ci contre, nous voyons quelques
« Writers » dont nous aurons besoin pour convertir les données
aux formats *.3ds ou *.obj. Il faut créer des « Writers » différents
pour chaque nouvel objet avec des chemins d’écriture sur
disque différents.
Ensuite nous aurons besoin des « Transformers » suivants :
TINGenerator : Cet outil est très intéressant, car, comme nous le
voyons sur la Figure 48 ci contre, il peut recréer un TIN à partir
de points et de lignes de ruptures en entrées. C’est en ce sens que
l’outil MNR_auto a été bien pensé en fournissant les lignes de
ruptures et les points constituant le MNR dans ArcGIS.
3DAffiner : Il permet d’appliquer un système d’équations affines aux données d’entrées de la
forme :
X’ = A.X + B.Y + C.Z + D
Y’ = E.X + F.Y + G.Z + H (2)
Z’ = I.X + J.Y + K.Z + L
Ainsi, en modifiant les coefficients A = F = K = 1 ; D = -480 000 ;
H = -109 000 et en conservant les autres à zéro, on translate les
données du système MN03 au système MNGE.
Ce « Transformer » permet aussi de régler le problème
d’inversion des axes du format WavefrontObject en jouant avec
les coefficients pour que l’axe Yobj corresponde { l’axe Z et que
l’axe Zobj corresponde à l’opposé de l’axe Y. Nous voyons cet outil
spécifique au format *.obj ainsi que le détail de ses coefficients
sur la Figure 49 ci contre.
Finalement, il ne reste plus qu’{ relier les bons « Readers », « Transformers » et « Writers »
afin de générer les différentes données dans les bons formats et dans le bon système de
coordonnées, bâtiments 3D allégés pour la zone région, bâtiments 3D complets et MNR pour la
zone projet.
Figure 47 | « Writers » FME utiles
Figure 48 | « Transformer » TINGenerator
Figure 49 | « Transformer » 3DAffiner spécifique au format OBJ
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
45
Par exemple pour créer le MNR d’une zone quelconque au format *.obj dans le système
MNGE, il faudra lancer le script FME suivant (cf Figure 50) après avoir lancé l’outil MNR_auto sur
les données de cette même zone afin d’obtenir les données lignes et points constituant le MNR
en entrées de ce script:
4.5.2.2. Rhino
Une autre technique consiste à utiliser le logiciel Rhino. Le choix de ce logiciel n’a pas été
arbitraire par rapport aux autres testés, mais a surtout été motivé par les avantages de son
applicatif RhinoTerrain. Cet applicatif a été développé par Claude Vuattoux, géomètre de
formation et qui avait la volonté de créer un logiciel permettant de travailler efficacement sur
des données géographiques et particulièrement sur les terrains et MNT. Son avantage majeur est
tout d’abord qu’il est le seul logiciel de conception 3D { pouvoir importer directement des
données Shapefile provenant de l’environnement ESRI sans passer par un logiciel de conversion
tiers (cf Figure 51).
Son deuxième avantage est sa puissance et sa rapidité de calculs, même sur des quantités
de données importantes. Il permet également de mailler un nuage de points et de gérer les lignes
de ruptures dans cette opération, ce qui est extrêmement pratique pour recréer un MNR à partir
des sorties lignes et points du programme MNR_auto comme l’illustre la Figure 52 ci-dessous.
Figure 50 | Script FME pour convertir un MNR au format OBJ
Figure 51 | Import Shapefile de RhinoTerrain
Figure 52 | Maillage du MNR à partir des lignes et points avec RhinoTerrain
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
46
On peut ensuite tout simplement translater les objets afin de les ramener dans le système
MNGE. Pour cela, on créé un point ayant les coordonnées (480 000, 109 000, 0), on sélectionne
tous les objets que l’on veut déplacer (bâtiments et MNR) et on utilise la fonction « Move » avec
comme point de base le point que l’on vient de créer et comme point d’arrivé l’origine du repère.
On peut ensuite simplement exporter les objets sélectionnés dans les différents formats
que propose Rhino (la liste est très complète). On remarque dans les options d’export du format
*.obj qu’il est possible de régler directement le problème d’inversion des axes en cochant
simplement la case .
Un autre gros avantage d’utiliser Rhino comme logiciel d’échange des données
géométrique est que l’on peut éditer et corriger le MNR dans le même logiciel. On n’a donc plus {
exporter les lignes dans un format d’échange, { les éditer dans un logiciel tiers avant de les
retransformer pour recréer le TIN dans ArcGIS par exemple. Dorénavant, toutes ces opérations
sont réalisables dans un seul et même logiciel. Les fonctions d’édition du terrain sont
nombreuses, on peut notamment ajouter ou supprimer des sommets ou des lignes de ruptures,
les changer de types (rigides ou souples) ou supprimer le bruit dans un terrain issu d’un lever
Lidar…
On peut également plaquer des orthophotos ou images satellites en sélectionnant
simplement leurs fichiers *.tfw ou *.jgw (fichiers de géoréférencement des formats TIFF et JPEG
respectivement) correspondants. En effet, RhinoTerrain est également le seul logiciel testé à
prendre en compte le géoréférencement des images.
Enfin, un dernier avantage concret de l’utilisation de Rhino est sa décomposition du
terrain selon les lignes de ruptures. En effet, si les lignes de ruptures sont bien créées et fermées,
le logiciel peut décomposer la maile globale en plusieurs mailles séparées. Cela peut s’avérer très
utile pour appliquer des matériaux indépendants aux différents éléments du domaine routier.
On peut aussi faire ressortir les routes et accès à un projet ce qui est souvent important. Une
illustration de cet avantage est donnée au §5.1, Figure 55.
4.5.3. Poids des données
Voici maintenant un tableau récapitulatif du poids numériques de toutes les données que
le SEMO peut dorénavant fournir aux différents utilisateurs potentiels afin de créer leurs
maquettes numériques 3D :
On remarque que la différence de poids entre le format TIFF et le JPEG (format compressé)
est énorme. Une image au format JPEG pèse entre 10 et 20 % de son poids en TIFF. Aussi son
utilisation semblerait évidente. C’est le cas pour la zone région où aucune différence ne se fait
Tableau 1 | Poids des données
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
47
sentir de si loin. Sur la zone projet au contraire, le but étant de pouvoir se rapprocher très près
du sol, la différence se fait clairement ressentir et l’utilisation du format TIFF sera préférée si
possible.
Maintenant que nous avons vu toutes les opérations à effectuer pour obtenir les données
prêtes { l’emploi, nous allons voir quels sont les résultats qui sont possibles grâce au socle
urbain 3D et la couronne d’horizon.
V. RESULTATS ET VALIDATION
L’aspect visuel ainsi que la diversité des rendus possibles, chers aux architectes et
paysagistes, seront tout d’abord illustrés, puis nous aborderons les questions de la précision et
de l’exactitude géométrique, sujets plus propres aux métiers de géomètres et topographes.
5.1. Résultats possibles avec le socle urbain 3D
Une des volontés des utilisateurs du socle urbain
3D était de ne pas être contrains de travailler dans un
environnement figé et sur lequel ils ne pourraient pas
avoir de liberté de création. Pour cela, il a été décidé
de livrer les données du MNR sous forme de
« maquette blanche » brute, qui rappelle les maquettes
physiques utilisées par les architectes en concours
notamment. Ci-contre (cf Figure 53), une de ces
maquettes avec certains bâtiments qui ont été enlevés
pour illustrer la technique des socles dans lesquels ils
Figure 53 | Maquette blanche
Récapitulatif de la partie IV :
Nous avons pu voir l’évolution de la solution envisagée jusqu’{ sa mise en œuvre
effective. Le principe général est simple : pour répondre à tous les problèmes évoqués dans la
partie précédente, un prototype de maquette à plusieurs zones a été mis au point.
La zone région, composée d’un MNT texturé et d’une couche de bâtiments allégés,
permet de donner une profondeur de champ à une maquette sans saturer la mémoire
informatique d’un ordinateur standard.
L’outil MNR_auto qui a été développé sous ArcGIS permet de générer automatiquement
un « Modèle Numérique de Rue » sur la zone d’intérêt de la maquette, et dont les
caractéristiques correspondent aux attentes des utilisateurs concernés, à savoir un rendu
visuel propre et acceptable au niveau du sol. Nous avons vus les différents avantages et
inconvénients de cette surface, dont il est nécessaire de préciser qu’elle n’est qu’une
représentation simplifiée de la rue et dont l’utilisation doit se résumer { de la visualisation.
En ajoutant les bâtiments complets sur ce MNR, nous obtenons le « socle urbain 3D»,
espace de travail brut pour les utilisateurs, translaté dans un système local genevois (MNGE) et
dont l’export en différents formats a été permis grâce aux logiciels FME ou Rhino.
En annexe 8, vous trouverez un schéma qui récapitule le parcours des données entre le
SEMO et les utilisateurs futurs, avec tous les géotraitements qu’elles subissent.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
48
viennent s’emboiter (cf §4.3.1.4).
Le MNR du socle urbain 3D peut ensuite être texturé avec l’orthophoto de la zone. Une des
difficultés après avoir drapé la photo est que l’on peut vite obtenir un résultat très hétérogène
entre le photoréalisme du terrain et l’aspect objet des bâtiments, ceux-ci n’étant pas texturés. La
Figure 24 de ce rapport (page 28) illustre bien cette hétérogénéité. Il faut donc jouer avec les
paramètres de rendu afin de chercher plus d’homogénéité. Cet aspect se rapproche beaucoup
d’un travail d’infographie qu’il m’a été agréable de découvrir. Voici quelques résultats que l’on
peut obtenir :
La maquette « technique » : en ajustant les couleurs et transparences des objets, on
obtient les rendus ci-dessous (cf Figure 54) assez homogènes. De plus, en appuyant un
peu les contours des arêtes des bâtiments, on peut obtenir l’aspect « esquissé » (image b)
très apprécié des personnes interrogées.
A partir de cette maquette technique, on peut également faire ressortir les voix de
communication et accès au projet, ce qui est souvent très important dans l’élaboration d’un
projet. Sur la Figure 55 ci-dessous, nous voyons à gauche un croquis de Philippe Thébaud,
urbaniste paysagiste et directeur de la société GVA dont nous avons parlé au §2.1.2.1, tiré de son
livre Thébaud[2003]. Ce croquis illustre la façon dont les voix de circulation autour d’un projet
peuvent être réfléchies et mises en évidence par rapport aux bâtiments esquissés. C’est le même
effet qui a été recherché sur la maquette numérique à coté, en appliquant aux routes une couleur
transparente bleue en plus de l’orthophoto. Cette opération est très facile grâce à la
décomposition du terrain de Rhino vue au §4.5.2.2.
Figure 54 | Maquettes techniques
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
49
La maquette photoréaliste : il est également possible de texturer les toits des bâtiments
avec la même orthophoto, ce qui donne un rendu photoréaliste aux survols, malgré
l’absence des textures des façades (cf Figure 56).
Il est ensuite possible d’insérer le
socle urbain 3D ainsi créé dans la zone
région par opération booléenne. On peut
ainsi voir l’impact du projet dans son
environnement global ainsi que les vues et
ouvertures qui seront offertes. Sur la
Figure 57 ci-contre, on voit clairement les
différentes zones de la maquette, le MNR
et les bâtiments 3D complets au premier
plan, les bâtiments 3D allégés et les
montagnes texturées avec une image
satellite { 5m { l’arrière plan.
Enfin, on peut habiller la zone projet de
la maquette avec du mobilier urbain ou des
arbres afin de rendre la scène plus vivante et
plus vendeuse (cf Figure 58). Des exemples de
vues piétonnes plus détaillées seront
présentés au §0. Dans toutes les images de ce
rapport, les symboles de mobilier urbain
utilisés ne sont pas officiels et ne ressemblent
Figure 56 | Maquette photoréaliste
Figure 57 | Couronne d’horizon { l’arrière plan
Figure 58 | Vue piétonne habillée
Figure 55 | Mise en évidence des routes : croquis et maquette numérique
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
50
donc pas forcément aux vrais objets, ils servent surtout { illustrer la possibilité d’habillage de la
maquette numérique.
5.2. Validation de la solution
Toutes les images présentées au paragraphe précédent ont été réalisées dans le logiciel
Rhino, utilisé pour réaliser l’interopérabilité des données créées pendant ce projet (cf §4.5.2.2).
Aussi il a fallu vérifier que l’export dans les différents formats permette bien aux utilisateurs de
travailler dans leurs logiciels respectifs et que les données 3D fournies correspondent bien à
leurs attentes.
5.2.1. Validation avec les différents acteurs
5.2.1.1. Compte rendu de la dernière séance avec l’équipe de travail
Lors de la dernière séance avec l’équipe de travail, les réalisations des différents acteurs
ont été présentées. Malheureusement, la plupart des participants avaient des emplois du temps
très chargés durant cette période et n’ont pas eu le temps de peaufiner leurs rendus. Le retour
général exprimé quant aux résultats possibles à la fin du projet a néanmoins été très positif et
des tests continueront à être menés par la suite en collaboration avec le SEMO.
Vous trouverez tout de même en annexe 9 quelques images plus ou moins abouties,
réalisées par les membres de l’équipe avec différents logiciels, ce qui prouvent l’interopérabilité
qui a été obtenue.
5.2.1.2. Application à un projet concret d’architecture
Le projet du CMU de M. Tellols, dont le quartier a servi de zone test tout au long du projet,
a été naturellement choisi pour servir d’exemple concret de l’utilité du socle urbain 3D.
Malheureusement, tout comme la plupart des personnes de l’équipe de travail, M. Tellols n’a eu
que très peu de temps à offrir pendant les dernières semaines du projet, au moment où toutes
les données étaient prêtes. J’ai donc utilisé moi-même les données, afin d’illustrer les réalisations
qui sont possibles.
J’ai tout d’abord utilisé le socle urbain 3D pour construire des prototypes de bâtiments
hypothétiques { l’emplacement du futur vrai bâtiment (cf Figure 59). Je ne suis pas architecte,
mais de manière objective, il est évident que le projet de l’image « c » s’intègre mieux dans
l’architecture de l’existant que le projet « b ». On peut également aisément comparer les deux
constructions en les rangeant dans deux calques différents qu’on peut activer/désactiver { tout
moment.
Figure 59 | Socle urbain 3D (a) et deux projets de construction hypothétiques (b et c)
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
51
Par la suite, M. Tellols nous a fourni la maquette officielle du projet au format *.3ds. J’ai
donc pu l’insérer dans le socle urbain 3D dans Rhino toujours. Toutes les étapes de cette
insertion sont décrites plus en détails en annexe 10. Un gros travail d’habillage avec du mobilier
urbain, les arbres ainsi que des voitures a été réalisé afin de rendre cette scène plus vivante. La
position du soleil a également été optimisée afin d’éclairer la scène de façon réaliste. Les images
suivantes (cf Figure 60) sont prises avec une perspective humaine, au niveau de la rue comme le
désirait les personnes interrogées lors de l’analyse du besoin. L’image « c » est sortie telle quelle
du processus de rendu de Rhino, tandis que les 3 autres ont été rapidement retouchées dans
Photoshop, simplement pour ajouter le ciel nuageux.
5.2.2. Analyse de précision
Maintenant que nous avons vu qu’il était effectivement possible de travailler et d’insérer
des projets aisément dans un socle urbain 3D, il nous reste à définir la précision du Modèle
Numérique de Rue et de quantifier les différences avec la réalité afin de définir si cette surface
répond aux exigences de la charte d’éthique de la 3D. Pour définir la qualité du Modèle
Numérique de Rue, nous avons pris le nuage de points Lidar comme référence. Nous
comparerons donc le MNR au Lidar, dont la précision altimétrique a elle-même été évaluée à
15cm en zone urbaine macadamisée. Pour cela, nous avons procédé de deux façons différentes.
La première façon a consisté à utiliser le logiciel CloudCompare qui, à défaut de livrer une
analyse détaillée, nous a permis d’identifier des points aberrants. La deuxième méthode a
consistée à passer par ArcGIS et Excel.
5.2.2.1. Identification des points aberrants
Les points Lidar bruts ont d’abord été convertis en fichiers de points ASCII et importés
dans le logiciel CloudCompare tout comme le MNR de la même zone au format *.obj. La fonction
du logiciel Compute cloud/mesh distance permet de calculer les distances verticales entre un
nuage de points et une surface maillée. Malheureusement, à part un histogramme très basique
(qui illustre tout de même une bonne répartition gaussienne des écarts), la fonction ne donne
pas d’analyse statistique très détaillée. Elle nous a néanmoins permi d’identifier quelques
portions de nuages de points aberrants. En effet, comme le montre l’histogramme ci-dessous (cf
Figure 60 | Différents rendus avant/après insertion du projet
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
52
Figure 61a), nous remarquons qu’une partie des points présente des écarts avec le MNR de plus
de 3m, ce qui est alarmant à première vue. Heureusement, un des avantages du logiciel est qu’il
permet de colorer les points en fonction de leurs répartitions (cf Figure 61b), nous avons donc
pu identifier les points présentant de tels écarts et remarquer que ce sont des points situés sur
des toitures et qui n’ont pas été nettoyés du nuage de points bruts. Les nuages Lidar ont en effet
été nettoyés grâce { l’emprise cadastrale des bâtiments au moment de son acquisition en 2005.
Les éventuelles extensions de bâtiments (figurants dans le bâti 3D dont l’acquisition est plus
récente) n’ont donc pas été prises en compte dans le nettoyage des nuages de points. La Figure
61 ci-dessous illustre le repérage de ces points aberrants ainsi que leurs positions dans la
maquette numérique (cf Figure 61c).
5.2.2.2. Etude de précision et statistiques
Afin d’obtenir une analyse statistique plus détaillée, une autre technique a été utilisée. On
enregistre tout d’abord une copie du nuage de points bruts que l’on a projeté verticalement sur
le MNR dans ArcGIS afin d’en avoir l’altitude correspondante en chaque points. On calcule
ensuite les valeurs altimétriques de tous ces points avec l’outil « Calculate Geometry ». On relie
ensuite les tables attributaires du nuage de points bruts et du nuage de points projetés sur le
MNR avec le champ d’identifiants des points. On peut maintenant ajouter un nouveau champ
« diff_ascii_mnr » dans lequel on calcule la différence entre les champs altimétriques des deux
nuages de points (ZLidar - ZMNR). ArcGIS pourrait ensuite donner une analyse statistique sur un
champ d’une table attributaire, mais celle-ci n’est pas beaucoup plus détaillée que celle de
CloudCompare. On exporte donc ce champ vers le logiciel Excel dans lequel on aura
préalablement téléchargé l’utilitaire d’analyse. On supprime tout d’abord les valeurs supérieures
à 2m correspondant aux points aberrants vus au §5.2.2.1 puis on peut lancer l’analyse. On a
réalisé cette analyse sur le nuage de points global, mais également sur des portions de nuages
extraites selon les éléments du domaine routier, à savoir les points des routes individuellement
ou ceux des trottoirs et des ilots. Le tableau ci-dessous résume les résultats obtenus et
l’histogramme suivant (cf Figure 62) représente la répartition des écarts sur tout le MNR.
Figure 61 | Repérage des points aberrants (en rouge)
Tableau 2 | Résultats de l’analyse statistiques des écarts MNR/Lidar
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
53
Analyse des résultats :
Tout d’abord, on remarque que l’on obtient une répartition gaussienne centrée à peu près
sur zéro pour les écarts sur tout le MNR. On peut expliquer que la moyenne soit un peu décalée
vers -4 cm par le fait que tous les trottoirs et ilots ont été arbitrairement surélevés d’une valeur
constante.
C’est cette même surélévation qui explique que les moyennes des écarts des trottoirs et
des ilots soient supérieures à celle des routes en valeurs absolues. La moyenne des ilots est
d’ailleurs légèrement supérieure { celle des trottoirs étant donné que ces derniers ont été
surélevés de 25 cm contre seulement 15 cm pour les trottoirs.
L’écart-type des ilots est d’ailleurs aussi supérieur aux écarts-types de toutes les autres
portions de nuages, ce qui s’explique aisément. En effet, les ilots peuvent représenter beaucoup
plus d’objets différents qu’un trottoir par exemple sur le domaine routier. Il peut s’agir des ilots
de circulation centraux, mais également du terre plein d’un rond point ou du mur d’une descente
de parking souterrain entre autres. Ainsi, en ayant surélevé ces objets uniformément de 25 cm, il
est normal que les écarts divergent plus rapidement que ceux des trottoirs par exemple.
Toutes ces analyses de précision permettent de dire que la précision obtenue avec l’outil
MNR_auto est tout { fait satisfaisante pour l’utilité qu’en auront les principaux intéressés, à
savoir les architectes, urbanistes et paysagistes pour faire du rendu visuel et non pas des
analyses ou études. Pour pouvoir apposer le logo « 3DOK » sur des images réalisées à partir du
MNR, il faudra tout de même bien penser { préciser l’origine des données et le fait qu’elles ont
été obtenues par un processus automatisé, afin de bien respecter le principe de transparence de
la charte d’éthique (cf §2.2.2.2).
Maintenant que nous avons vu ce qui a été réalisé sur le plan technique pour satisfaire les
futurs utilisateurs, nous allons voir les pistes qui ont été abordées sur le plan administratif et
politique.
Figure 62 | Répartition des écarts MNR/Lidar sur tout le MNR
Ecarts (m)
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
54
VI. L’ASPECT ADMINISTRATIF ET POLITIQUE
Comme nous le disions au §3.3.2, il apparait que les architectes et autres professionnels de
l’aménagement du territoire ne bénéficient actuellement pas d’avantages concrets { s’investir
dans la 3D, et cet aspect n’est pas étranger au fait que sa démocratisation prenne un certain
temps. Il s’agit dans cette partie d’évoquer les différentes idées et options qui pourraient être
mises en place. Evidemment, ce sont des procédures administratives longues à mettre en place
et qui nécessiteront des exemples concrets.
6.1. Les procédures administratives
6.1.1. Les autorisations de construire
Le premier point à être abordé concerne les obtentions de permis de construire. Ce sont
des procédures longues et fastidieuses, avec de nombreux documents et justificatifs à fournir.
Ici, on ne pourrait pas demander une maquette numérique supplémentaire sans alléger la liste
des documents traditionnels à fournir. Nous pouvons trouver sur le site Construction@[2011] la
liste des documents à fournir au DCTI pour obtenir un permis de construire. Parmi ces
documents figurent entre autres :
« 5 exemplaires de plans, coupes et façades nécessaires à la compréhension du projet
teintés aux couleurs conventionnelles […] »
« 5 exemplaires de plans situant les arbres à abattre et à conserver […] »
« 5 exemplaires du relevé des niveaux du terrain naturel existant établi par un géomètre
officiel. »
« 5 exemplaires de plans des canalisations d’évacuation des eaux polluées et non polluées
du (des) bâtiment(s) existant(s) et { construire […] »
Récapitulatif de la partie V :
Dans cette partie, nous avons tout d’abord vus les différents résultats possibles grâce au
socle urbain 3D et { la couronne d’horizon. On remarque qu’avec quelques fonctions
d’infographie simples, on peut obtenir une multitude de résultats (maquette blanches,
techniques ou photoréalistes…). Cet aspect est important car les utilisateurs ont manifesté leur
souhait de pouvoir appliquer leurs propres touches artistiques, et de ne pas être contraints de
travailler dans un environnement figé visuellement.
L’exemple concret sur le nouveau bâtiment du CMU a ensuite bien illustré la relative
simplicité d’utilisation du socle 3D urbain et qu’il est possible, même pour quelqu’un qui n’est
pas architecte de formation de mettre en valeur et d’habiller une maquette avec de la
végétation et des arbres afin de faire du rendu piéton au niveau du sol, ce qui était une des
attentes principales évoquées lors de la définition du besoin.
La comparaison altimétrique entre le MNR et le nuage de points Lidar a enfin permis
d’évaluer la qualité du MNR créé et donc de valider l’utilisation de l’outil MNR_auto. Les
résultats et images créés à partir de cette technique pourront donc bien être qualifiés de
« 3DOK », { condition de respecter le principe de transparence de la charte d’éthique en
indiquant la provenance des données.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
55
On pourrait imaginer que ces nombreux documents papiers à fournir pourraient un jour
être remplacés par une seule maquette numérique, correctement légendée et avec des calques
normalisés dans lesquels on pourrait aisément accéder ou isoler telle ou telle information de la
maquette. Le DCTI est en train de développer la mise en ligne de toutes ces procédures. Bientôt,
les constructeurs devront déposer leurs demandes d’autorisation sur internet et tout le monde
pourra y accéder librement. Les riverains d’un futur projet pourront notamment savoir ce qui
est envisagé proche de chez eux et pourront réagir si besoin. Cet élan technologique pourrait par
la suite être propice { l’adoption de maquettes numériques, idéales pour une meilleure
compréhension d’un projet pour un public amateur.
6.1.2. Les concours d’architecture
Un autre processus où l’utilisation d’une maquette numérique pourrait être efficace est
celui du choix d’un projet par rapport { d’autres lors d’un concours d’architecture. En effet, une
maquette interactive dans laquelle on pourrait activer ou désactiver les calques de différents
projets permettrait de mieux comparer les différentes options et de se faire une idée objective
de l’impact de tel ou tel bâtiment dans son environnement.
Il existe déjà dans le monde des exemples de concours d’architecture se basant sur des
données 3D. L’article de Gerald FORKET (Forket[2008]) parle des concours d’architecture de la
ville de Gugging près de Vienne en Autriche. Il y précise que tous les participants à un concours
reçoivent une maquette numérique de l’existant dans différents formats numériques et peuvent
ainsi y insérer leurs constructions. L’auteur précise que les « architectes peuvent mieux tenir
compte de la structure architecturale à conserver, ce qui a généralement pour effet d’augmenter
la qualité des résultats fournis » et que « l’adjudicateur a en outre la possibilité d’évaluer les
projets soumis dans un cadre homogène […] »
Afin de voir dans quel contexte et dans quel cadre on pourrait proposer la même
procédure à Genève, je me suis fait fournir la description de la norme SIA 142 qui détaille le
règlement des concours d’architecture et d’Ingénierie en Suisse. Nous pouvons lire dans le
préambule de celle-ci que « pour le maître de l’ouvrage, le concours représente un moyen
d’obtenir un projet de haute qualité et de trouver le partenaire pour la réalisation de ce projet
[…] Pour le participant, le concours offre la garantie d’un jugement objectif de son travail
créateur… » Cette introduction recoupe ce que disait Gerald FORKET dans son article et pourrait
laisser envisager des concours basés sur la 3D. De plus, la norme SIA 142 précise dans son article
13.3 que le maître de l’ouvrage formule le programme du concours qui contient notamment « la
liste des documents demandés et leur mode de présentation ». Ce mode de présentation pourrait
donc être une maquette numérique 3D selon le souhait du maître d’ouvrage. Ainsi, il faudrait
trouver des constructeurs volontaires pour proposer des concours d’architecture de ce type en
leurs vantant tous les avantages dont ils pourront bénéficier. Pour ce faire, plusieurs documents
récapitulatifs ont été rédigés (voir §6.3).
6.1.3. Formats de présentation
6.1.3.1. PDF 3D
Il a aussi été abordé la forme de présentation des projets à un jury ou même à un public
amateur, car en effet, bien souvent les constructions en 3D sont indissociables de l’outil avec
lequel elles ont été créées. Ainsi, vu qu’on ne peut pas imposer de logiciel unique { aucun
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
56
participant, il faudrait demander le rendu dans un format neutre et indépendant de l’outil de
construction. En se penchant sur le sujet, le format PDF 3D nous a semblé très intéressant car il
permet de visualiser des scènes 3D très facilement et ne nécessite que de posséder le logiciel
AdobeViewer, gratuit et accessible à tous. Ce format avait déjà été abordé par Thomas Noirot
dans son rapport Noirot[2009]. Les résultats visuels sont relativement surprenants. Le socle
urbain 3D du quartier du CMU a été converti en PDF 3D grâce à FME, et le fichier ne pèse que 43
Mo, avec un rendu relativement agréable comme l’illustre la Figure 63 ci-dessous. On remarque
que même la texture photographique du sol a été conservée dans le PDF. En plus de cela, ce
format permet de conserver l’arborescence des calques et donc de pouvoir enregistrer
éventuellement plusieurs projets différents { l’intérieur d’un même fichier PDF 3D pour mieux
pouvoir les comparer.
6.1.3.2. La 3D immersive
La plateforme pilote du projet PRAM1 préfigure une nouvelle utilisation de la 3D. C’est une
plateforme collaborative développée par la société DEPTH SA en collaboration avec la société
Spatial SA. Ne nécessitant ni installation de logiciel, ni formation, cette plateforme permet à
n’importe quel utilisateur « d’accrocher » des informations multimédias sur un décor immersif.
Dans un tel décor, { vision humaine, l’internaute se déplace intuitivement, libre de ses
mouvements, trouve ou dépose instinctivement (s’il dispose des droits d’écriture) l’information
appropriée. Un tel système entièrement dédié au visuel pourrait s’imposer comme base
participative dans de nombreux domaines.
Le projet PRAM a consisté à modéliser numériquement la maquette (physique) de Genève
avant la démolition des remparts. Cette maquette a été réalisée de 1878 { 1896 par l’architecte
Auguste Magnin et on peut aujourd’hui, grâce { cette plateforme immersive se promener
virtuellement dans cette Genève historique et être redirigé vers diverses métadonnées, qui
peuvent être des photographies, manuscrits, images d’archives ou commentaires
d’historiens…(cf Figure 64). Plus d’informations sur ce projet sont données sur le site
Spatial@[2011]. C’est une application très culturelle de cette plateforme mais son utilisation
dans les domaines de l’architecture, de la communication technique autour d’un futur projet ou
de la présentation à un public amateur est aisément imaginable.
1 Projet Relief Auguste Magnin
Figure 63 | Aperçu du PDF 3D du quartier du CMU
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
57
6.2. Les enjeux politiques
Comme nous l’avons vu au §1.2, la 3D est devenue un outil incontournable de politique
publique, d’aide { la décision, de concertation et de communication. La 3D fait maintenant partie
de notre quotidien et s’immisce de plus en plus dans les métiers et comme support de décisions
administratives et politiques. En plus d’être une vitrine, technique et culturelle, d’une ville ou
d’une agglomération, une maquette numérique 3D peut servir à favoriser une urbanisation
sereine et maîtrisée.
En effet, comme nous l’avons vu dans l’exemple du §2.1.2.2, le nouveau plan de réseau des
TPG avait initialement été repoussé par les députés qui demandaient plus d’informations. La
maquette numérique présentant efficacement les flux aux différents nœuds de transbordement
et surtout les différentes variantes proposées a permis de mieux expliquer l’important
changement que cela allait représenter et de rassurer les élus sur la pertinence des choix
d’aménagement effectués. Le projet a finalement été modifié puis accepté et les travaux seront
activés en Janvier 2012.
Une maquette permet également de « dépassionner les débats » autour de nouveaux
projets. En effet, tout le monde peut avoir une vision objective du sujet de discussion et en parler
en connaissance de cause. Aucun participant au débat ne peut se sentir manipulé ou trompé par
des plans 2D techniques qu’il ne comprendrait pas totalement. Beaucoup de mauvaises surprises
en cours de chantiers pourraient également être évitées lorsque le public découvre des
immeubles ne correspondant pas du tout { ce qu’ils se sont imaginé grâce à des plans 2D pas
assez explicites.
Ainsi, l’adoption de la maquette numérique comme support de réflexion et de concertation
ne peut apporter que des avantages pour une urbanisation contrôlée et efficace. Bien entendu, sa
mise en place impliquera également quelques problèmes liés aux changements organisationnels
que cela amènera, mais ne pourra qu’être bénéfique sur le long terme. Des exemples devront
être réalisés afin de valoriser les avantages de la 3D et de donner envie aux utilisateurs
potentiels de s’investir dans cette technologie.
6.3. Valorisation de l’utilisation de la 3D
Afin de valoriser l’utilisation de la 3D et de motiver des professionnels { servir d’exemples,
il faut déjà que les gens prennent conscience de la disponibilité de ces données au SEMO et des
avantages qu’elles pourraient apporter.
Figure 64 | Interface de la plateforme 3D immersive
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
58
Evidemment, de tels changements dans l’administration et dans les pratiques
professionnelles en place prendront du temps et ne peuvent pas être réalisés { l’échelle de ce
Projet de Fin d’Etudes, mais une préparation du terrain est possible et une publicité vantant les
bénéfices de telles maquettes numériques peut être entamée. Dans ce but, deux documents ont
été rédigés afin d’être diffusés sur le Canton, une fiche d’information ainsi qu’un dépliant.
6.3.1. La fiche d’information
Cette fiche (disponible en annexe 6) récapitule tous les avantages de la 3D dans
l’aménagement du territoire mais également ses limites, ses difficultés et les solutions qui sont
trouvées. Elle est destinée { être diffusée aux directions des différents services de l’Etat en
charge de l’aménagement du territoire ou aux organisateurs potentiels de concours
d’architecture (publics ou privés) afin qu’ils puissent avoir l’idée de demander des offres sous
forme de maquettes numériques.
Nous pouvons résumer les avantages énoncés dans cette fiche en disant que la 3D est un
outil efficace à plusieurs égards :
Un outil de conception
Un outil de visualisation et de concertation
Un outil d’analyse et de simulation
Les limites de la 3D exprimées dans cette fiche portent sur les domaines suivants :
La technique
La formation et la technologie
Les changements au niveau des métiers
Il est également expliqué en conclusion de ce document que beaucoup de ces limites et
problèmes, inhérents { toute nouvelle technologie, commencent aujourd’hui { être résolus, ce
qui permet dorénavant de se pencher sur les utilisations et applications de telles maquettes 3D.
6.3.2. Le dépliant
Un dépliant a également été rédigé et peut être trouvé en annexe 11. Sa forme est plus
conviviale que la fiche ci-dessus et sa diffusion sur des stands ou autre manifestation plus
naturelle. Son contenu est un peu différent également, il résume brièvement les avantages vus ci-
dessus mais se concentre ensuite surtout sur ce qui a été réalisé durant mon stage (MNR, zone
région, …) et sur les résultats qui sont possibles (cf §5.1), afin de montrer visuellement les
avantages dont pourrons bénéficier les futurs utilisateurs.
Le dépliant précise que la volonté du SEMO est de mettre toutes ces données à disposition
gratuitement et que n’importe qui peut entrer en contact avec le service pour obtenir des jeux de
données pour réaliser des tests et voir ce qu’il est désormais possible de faire. Les résultats
obtenus en très peu de temps sont prometteurs. Plusieurs directions de départements comme le
DCTI ont déjà fait part de leur intérêt pour ce projet et ont déjà demandé des jeux de données de
certaines zones, preuve que la démarche fait école et qu’elle pourrait se développer dans les
prochains mois ou prochaines années.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
59
VII. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
Pour conclure, je peux commencer par dire que ce projet a été réellement passionnant à
réaliser à plusieurs points de vue. Tout d’abord, comme nous avons pu le voir dans l’état de l’art
de ce rapport, les problématiques de la 3D dans la gestion du territoire sont généralement
ressenties et il est valorisant de travailler sur un sujet aussi concret dans un domaine
relativement jeune et en pleine explosion. Il faut préciser que c’est également un domaine
extrêmement riche et vaste, il a donc fallu faire un important travail de cadrage et de définition
des objectifs précis pour ne pas m’égarer dans certaines des nombreuses problématiques
annexes. Ensuite, ce travail a été très pluridisciplinaire, { l’image de l’équipe de travail qui a été
formée pour coordonner le projet. Il a été très intéressant d’être confronté { des métiers comme
l’architecture ou le paysagisme et de devoir prendre en compte des contraintes autres que celles
du métier de géomètre. Cela a constitué une très bonne ouverture d’esprit et les nombreuses
rencontres avec des personnes d’horizons variés ont été très enrichissantes, tant sur le point
professionnel que personnel.
Lors de la réalisation de cette étude, les différents problèmes et besoins recensés au début
du projet ont été pris en compte de manière continue afin de ne négliger aucun aspect. Les
résultats obtenus grâce au socle urbain 3D et à la zone région répondent efficacement aux
différentes attentes des personnes consultées en début de stage. L’outil MNR_auto permet
effectivement de réaliser des vues piétonnes et d’avoir un rendu de la rue largement acceptable
pour les utilisations qu’on en aura. La précision du MNR a été évaluée par rapport aux points
Lidar bruts et permet de dire que de telles maquettes peuvent bien être qualifiées de « 3DOK ».
La zone région qui a été créée permet ensuite d’insérer n’importe quelle maquette dans son
environnement global et de ne pas avoir d’arrière plan vide. L’interopérabilité obtenue grâce
notamment { l’export des lignes et points constituant le TIN du MNR permet d’exporter les
données vers la plupart des logiciels testés, ce qui répond bien à un des objectifs principaux du
projet. Globalement, les retours positifs des membres de l’équipe de travail et des personnes
suivants le projet de plus ou moins loin permettent d’affirmer que les objectifs de ce travail ont
bien été atteints.
Récapitulatif de la partie VI :
Cette ultime partie sert à ouvrir les perspectives possibles sur une démocratisation
générale de la 3D comme outil de politique publique. En effet, il a été vu qu’une des raisons de
la sous utilisation actuelle des données 3D était probablement le manque d’avantages concrets
pour les utilisateurs potentiels. Pour obtenir ces avantages, qui pourraient être de nature
administrative, comme des simplifications de procédures d’obtention de permis de construire
par exemple. Mais pour cela, c’est toute une pensée générale qui devrait évoluer, à tous les
étages. Des maîtres d’ouvrages pourraient également demander des offres sous forme de
maquettes numériques lors de concours d’architecture également, mais déj{ faudrait il qu’ils
soient au courant de la disponibilité et des avantages de telles représentations. Ainsi, bien que
de telles adaptations dans les pratiques professionnelles prendront forcément du temps, il est
nécessaire de valoriser dès maintenant l’utilisation de la 3D et d’en faire la publicité sur le
Canton de Genève, ce qui a été initié par la rédaction des deux documents que sont la fiche
descriptive et le dépliant.
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
60
En ce qui concerne les perspectives à court terme, nous pouvons mentionner le fait que
l’outil MNR_auto devra et surtout pourra être facilement améliorable par le SEMO. La procédure
de traduction du script au format Geodatabase a déjà été détaillée, afin que les problèmes dus
aux géotraitements sur des Shapefile explicités au §4.3.1.5 ne soient plus ressentis. Un MNR
nécessite actuellement toujours une manipulation et un contrôle humain avant d’être livré { un
architecte ou autre professionnel, ce qui n’est pas contraignant pour le moment, car le nombre
de demandes restera encore relativement faible dans un premier temps. Sur le long terme, afin
de pouvoir inclure une surface MNR dans le GeoExtracteur du SOSI, il faudra encore améliorer le
processus et certainement le traduire en script FME afin que l’extraction de données soit
complètement automatisable selon le principe de fonctionnement du GeoExtracteur, qui ne
nécessite aucune intervention humaine.
Les problèmes techniques initiaux de la 3D, inhérents à toutes nouvelles technologies,
commencent à trouver des solutions variées dans tous les domaines, et nous pourrons bientôt
parler de technologie mature. D’ici l{, des formats numériques normalisés auront peut-être été
adoptés comme référence, comme le CityGML par exemple ou le BIM1 également. Pour l’heure,
ce qui est important, c’est de trouver des applications concrètes qui serviront d’exemples. Les
pistes évoquées dans ce rapport, notamment sur les concours d’architecture { base de
maquettes 3D pourront être de bons déclencheurs. Pour cela, la publicité autour des avantages
concrets de telles maquettes devra être poursuivie afin que des projets concrets d’envergure
soient créés { partir de cette technologie et qu’un engouement général puisse avoir lieu.
Finalement, la démocratisation de la 3D dans l’aménagement urbain nécessitera des
exemples et prendra nécessairement un certain temps. Des changements seront à prévoir dans
les pratiques professionnelles et dans l’administration en général, ce qui impliquera bien sur des
problèmes organisationnels dans un premier temps. Ces changements représentent une
véritable révolution culturelle tout en sachant que la 3D est souvent injustement perçue comme
un saut dans l’inconnu technique avec un temps d’appropriation conséquent. Sur le long terme,
on peut affirmer que l’adoption de la 3D comme véritable outil décisionnel et de politique
publique ne pourra apporter que des avantages { l’ensemble des personnes concernées, et
permettra d’avoir une urbanisation réfléchie et maitrisé, avec une plus grande implication du
citoyen dans l’aménagement de son paysage. Nous pouvons donc nous demander si nous
n’allons pas assister dans les prochains temps à un véritable bouleversement des pratiques
professionnelles liées { l’aménagement du territoire, sous l’impulsion de projets qui serviront
d’exemples et d’une législation qui pourrait également être adaptée pour valoriser et motiver
l’utilisation de la 3D.
1 Building Information Modeling
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
61
TABLE DES ILLUSTRATIONS
Figure 1| Exemple de bâtiment remarquable: le Grand Théâtre de Genève ............................................. 3
Figure 2| Composition d'un bâtiment 3D ................................................................................................................. 4
Figure 3 | Extrait d'une animation réalisée grâce aux données 3D du SEMO ........................................... 5
Figure 4 | Extrait de l'aménagement d'un carrefour ........................................................................................... 5
Figure 5 | Extrait de la simulation des flux de l'HEPIA (Gervais, F. et al. [2010]) ................................... 6
Figure 6| Environnement du logiciel 3DSmax avec les bâtiments 3D du SEMO ...................................... 7
Figure 7 : Insertion de la maquette 3D dans la photographie, avant retouches (à gauche) et après
(à droite) ................................................................................................................................................................................ 7
Figure 8: Extrait de la maquette virtuelle du Havre (LeHavre@[2011]) .................................................... 8
Figure 9| Aperçus du Reichstag en LoD3 et d’un musée en LoD2 ................................................................. 8
Figure 10| Différences entre les 2 versions du socle 3D de Berlin. Exemple de la gare centrale. .... 9
Figure 11 | Logo 3DOK .................................................................................................................................................. 10
Figure 12 | Rendu filaire du format *.dxf dans AutoCAD ................................................................................ 12
Figure 13 | Exemple de maquette virtuelle réalisée par l'HEPIA avec le logiciel Cinema 4D ......... 13
Figure 14 | Détails des différents LoD de la norme cityGML ......................................................................... 14
Figure 15 | Différences entre retouche photo (à gauche) et maquette 3D (à droite) ......................... 19
Figure 16 | Illustration de l’aspect du MNT qui ne convient pas aux architectes ................................. 19
Figure 17 | Schéma du prototype en 3 zones ...................................................................................................... 24
Figure 18 | Composition du prototype en 3 zones initial ............................................................................... 25
Figure 19 | MNT raster de la région étendue de Genève et emprise de l’image satellite
correspondante ................................................................................................................................................................ 25
Figure 20| Analyse de direction du MNT et crêtes ainsi détectées ............................................................ 26
Figure 21 | Aperçu du terrain global après décimation et maillage ........................................................... 27
Figure 22 | Modèle numérique de Terrain texturé de la zone région finale ........................................... 27
Figure 23 | Algorithme FME pour rassembler les façades et toitures principales des bâtiments 3D
................................................................................................................................................................................................ 28
Figure 24 | Import de l'ensemble des bâtiments allégés dans la zone région ....................................... 28
Figure 25 | Insertion de la volumétrie des bâtiments dans la maille du terrain................................... 29
Figure 26 | Exemple de texturisation du MNT comprenant les bâtiments. ............................................ 30
Figure 27 | Arborescence de l’outil MNR_auto dans ArcCatalog ................................................................. 31
Figure 28 | Entrées du processus ............................................................................................................................ 31
Figure 29 | Fenêtre de lancement de l’outil 1.MNR .......................................................................................... 32
Figure 30 | Division initiale du programme MNT_auto ................................................................................... 32
Figure 31 | Illustration des différences MNT/MNR .......................................................................................... 34
Figure 32 | Différence entre le nuage de points Lidar triangulé (à gauche) et le MNR avec une
perspective au niveau du sol (à droite) ................................................................................................................. 34
Figure 33 | Schéma du socle des bâtiments 3D du MNR ................................................................................. 34
Figure 34 | Superposition du MNT raster initial de la route et du MNR .................................................. 36
Figure 35 | Problème de topologie lors de l’export au format Shapefile .................................................. 36
Figure 36 | Illustration du problème d’intersection des lignes de ruptures et de la triangulation
en résultant ........................................................................................................................................................................ 37
Figure 37 | Descente de parking avant édition ................................................................................................... 38
Figure 38| Descente de parking après édition .................................................................................................... 38
Figure 39 | Ruelle avant (à gauche) et après édition (à droite) ................................................................... 39
Figure 40 | Edition manuelle des lignes de ruptures ....................................................................................... 39
Figure 41 | Propriétés des images du SEMO ........................................................................................................ 39
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
62
Figure 42 | Construction des pyramides par défaut ......................................................................................... 40
Figure 43| Type du pixel .............................................................................................................................................. 40
Figure 44 | Géoréférencement grâce au cadre de la photo ........................................................................... 41
Figure 45 | Différences entre deux niveaux de représentation d’un arbre ............................................. 42
Figure 46 | Différences MNGE / MN03 dans SketchUp .................................................................................... 43
Figure 47 | « Writers » FME utiles ........................................................................................................................... 44
Figure 48 | « Transformer » TINGenerator ............................................................................................................ 44
Figure 49 | « Transformer » 3DAffiner spécifique au format OBJ ................................................................ 44
Figure 50 | Script FME pour convertir un MNR au format OBJ .................................................................... 45
Figure 51 | Import Shapefile de RhinoTerrain .................................................................................................... 45
Figure 52 | Maillage du MNR à partir des lignes et points avec RhinoTerrain ....................................... 45
Figure 53 | Maquette blanche .................................................................................................................................... 47
Figure 54 | Maquettes techniques ............................................................................................................................ 48
Figure 55 | Mise en évidence des routes : croquis et maquette numérique ........................................... 49
Figure 56 | Maquette photoréaliste ......................................................................................................................... 49
Figure 57 | Couronne d’horizon { l’arrière plan ................................................................................................. 49
Figure 58 | Vue piétonne habillée ............................................................................................................................ 49
Figure 59 | Socle urbain 3D (a) et deux projets de construction hypothétiques (b et c) .................. 50
Figure 60 | Différents rendus avant/après insertion du projet ................................................................... 51
Figure 61 | Repérage des points aberrants (en rouge) .................................................................................. 52
Figure 62 | Répartition des écarts MNR/Lidar sur tout le MNR .................................................................. 53
Figure 63 | Aperçu du PDF 3D du quartier du CMU .......................................................................................... 56
Figure 64 | Interface de la plateforme 3D immersive ...................................................................................... 57
TABLE DES TABLEAUX
Tableau 1 | Poids des données…………………………………………………………………………………………….. 46
Tableau 2 | Résultats de l’analyse statistiques des écarts MNR/Lidar………………………………….… 52
SOMMAIRE DES ANNEXES
Annexe 1 : Organigramme du Département de l'Intérieur et de la Mobilité (DIM)…..…... A2
Annexe 2 : Données 3D du GeoExtracteur……………………………………………………………………… A3
Annexe 3 : Le projet VirtualEarth aux Etats Unis…………………………………………………………… A4
Annexe 4 : Veille technologique et sondage…………………………………………………………………… A5
Annexe 5 : Carte de situation de la région genevoise…………………………………………………… A10
Annexe 6 : Fiche d’information……………………………………………………………………….…………… A11
Annexe 7 : Script global de l’outil MNR_auto………………………………………………………………… A13
Annexe 8 : Schéma récapitulatif………………………………………..………………………………….……… A14
Annexe 9 : Réalisations dans différents logiciels…………………………………………………………. A16
Annexe 10 : Insertion d’une maquette dans un socle urbain 3D………………………………….. A18
Annexe 11 : Dépliant……………………………………………………………………………………….…………… A22
Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
63
BIBLIOGRAPHIE
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numérique. Revue Urbanisme n°376. Edition Thierry Paquot. p. 55-57/98.
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Sites internet :
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http://www.implenia.ch/fr-ch/
LeHavre[2011] http://sigu3d.ville-lehavre.fr/ businesslocationcenter@[2011] http://www.businesslocationcenter.de/de 3DOK@[2011]
http://www.3dok.org AutoDesk@[2011] http://www.autodesk.fr/adsk/servlet/pc/index?siteID=458335&id=16806726&src=OMSE OSGeo@[2011]
http://www.opengeospatial.org/standards/citygml GraphiSoft@[2011]
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Cédric MINERY Septembre 2011 Des données 3D pour les architectes, urbanistes et paysagistes
65
LISTE DES ABREVIATIONS
2D : 2 dimensions
3D : 3 dimensions
AFT : Association Française de Topographie
AGG : Association des Géomètres Genevois
BIM : Building Information Modeling
CMU.: Centre Médical Universitaire
DCTI : Département des Constructions et des Technologies de l’Information
DGI : Direction Générale de l’Intérieur
DIM : Département de l’Intérieur et de la Mobilité
FME : Feature Manipulation Engine
GVA : Geo Vision Avenir
HEPIA : Haute Ecole du Paysage, d’Ingénierie et d’Architecture
IGN : Institut Géographique National
LoD : Level of Details
MIP : Modélisation Informatique du Paysage
MNR : Modèle Numérique de Rue
MNT : Modèle Numérique de Terrain
OSGeo : Open Soucre Geospatial
PFE : Projet de Fin d’Etudes
PRAM : Projet Relief Auguste Magnin
SEMO : Service de la Mensuration Officielle
SIGU : Système d’Information Géographique Urbain
SITG : Service d’Information du Territoire Genevois
SOSI : Service de l’Organisation des Systèmes d’Information
TIN : Triangular Irregular Network (RTI en francais : Réseau de Triangles Irréguliers)
TPG : Transports Publics Genevois