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Modéliser un quartier ou une route avec les données de l'IGN et Autodesk Infrastructure Modeler.

Comment réaliser une maquette numérique d'un projet étendu ? (quartier, lotissement, route ...)

L'étude de tout projet du domaine de l'urbanisme et de l'architecture nécessite de maitriser l'occupation du sol.

Tout projet, comme l'étude d'un ouvrage d'art ou d'un quartier (voir l'exemple ci dessous) nécessite de réaliser des plans en 2D ou en 3D des projets, et ces plans doivent s'inscrire dans le canevas de l'existant.

Plusieurs types de documents sont donc nécessaires aux études:

  • des plans ou cartes
  • des photos aériennes ou non
  • des descriptions de l'occupation et des réglements applicables sur les territoires (Plans locaux d'urbanisme ...)

Ces informations sont de plus en plus disponibles sous forme numériques, et accessibles sur Internet pour les professionnels. Les logiciels sont des bases de données qui couplent des données cartographiques et d'autres types de données (présence de constructions, risque d'affaissement minier ou d'inondation ...). On les appelle des SYSTEMES D'INFORMATION GEOGRAPHIQUES (S.I.G), ou en anglais des "GIS" (Geographical Information System).

Les informations sont donc de deux types:

  • des données de type VECTORIEL, disponibles sous forme de fichier texte (coordonnées des objets)
  • des donnnées de type IMAGE (photo, appelées données RASTER), disponibles au format d'image (TIFF, JPEG, etc ...).

La particularité de ces images RASTERS (photos satellites ...) est qu'elles sont GEOREFERENCEES, c'est à dire que le centre de la photo est localisé géographiquement (latitude, longitude), et son orientation est définie dans un repère géographique. Les dimensions du terrain présent sur l'image sont connues (distance en mètres). On connait ainsi les coordonnées de chaque point sur l'image (hors altitude).

Ces données sont disponibles sous 3 formes:

  • sous forme papier (cartes, photos)
  • sous forme numérique locale (en fichiers présents sur un ordinateur)
  • sous forme numérique distante (données à télécharger sur un serveur internet SIG)

On peut donc accéder à ces données de différentes manières, et souvent par les sites internet des acteurs de l'aménagement du territoire (Communautés de commune, régions, état ...)

 

L'organisme d'état qui gère les données cartographiques françaises est l'Institut Géographique National (I.G.N.).

L'IGN mets ses informations à disposition sur son serveur Internet GEOPORTAIL: http://www.geoportail.gouv.fr/

Il suffit de selectionner les "couches" de données à afficher, et les informations sont visibles sur écran.

Un moteur de recherche permet de filtrer les informations à afficher.

Les données affichées sur le géoportail proviennent de plusieurs bases de données, chacune renfermant des données propres à un type d'information. 

Exemple de la BD ALTI de l'IGN

Un projet d'aménagement nécesite de maitriser la topographie du terrain, et donc son relief. La base de données qui recense les altitudes des points en France est la BD ALTI de l'IGN (Base de Données Altimétriques).

Cette base de données de type VECTORIEL (pas de photos, que des coordonnées de points du relief en 3D) est accessible sur le site de l'IGN, sous diverses formes:

  • Différents formats de fichiers (BIL, DIS ...) en fonction du logiciel qui utilisera cette information
  • Différents systèmes de projection géographique (Lambert, UTM), en fonction de la localisation
  • Différentes précision en fonction du type de projet et de son étendue (voie ferrée, batiment ...)

Ces fichiers sont relativement légers car ce sont des fichiers textes compressés (zip), leur poids est de l'ordre de quelques dizaines de Mo, pour des milliers ou millions d'informations.

Qui utilise ces données ?

Tous les acteurs de l'aménagement du territoire utilisent depuis longtemps des plans topographiques ou cadastraux numériques, souvent en 2D. Les géomètres ou les projecteurs de  travaux publics travaillent sur la topographie du relief, leurs plans sont plus souvent en 3D.

Aujourdhui, de plus en plus de projets sont modélisés en 3D. L'IGN propose d'ailleurs une prestation de modélisation en 3D de l'existant ou de projets en cours d'étude.

L'accès au données de l'IGN

Les données de l'IGN sont accessibles sur l'espace professionnel de l'IGN: http://professionnels.ign.fr/

Les ressources sont selectionnables par zone géographique, et par type de donnée:

Les données gratuites pour une mission de service public sont les données du RGE®.

  • BD ORTHO: les photos du territoire à haute résolution 
  • BD TOPO: la carte de France sous forme de coordonnées de points
  • BD PARCELLAIRE: la cartographie des parcelles administratives (cadastre ...)
  • BD ADRESSE: la cartographie des noms de rues et routes
  • RGE®ALTI: la modélidation 3D (avec la composante altimétrique) du relief naturel
  • Litto3D: le modèle numérique 3D du littoral

L'accès au portail de téléchargement se fait après avoir créé un compte "enseignement et recherche" sur l'Espace professionnel et renvoyé à l'IGN l'acte d'acceptation des conditions d'utilisation signé. demandant l'inscription de l'établissement d'enseignement.

Une fois le compte validé, l'accès est autorisé.

Cas des photos du territoire (BD Ortho).

Les fichiers sont très lourds, il est possible de télécharger un département complet (plusieurs Gigaoctets), ou uniquement une séléction géograpique.

On a alors possibilité de sélectionner des dalles de 1x1 km.

Que faire de ces données ?

L'utilisation des données IGN nécessite l'utilisation d'un logiciel compatible SIG.

Certains modeleurs BIM (Allplan ...) ou des logiciels SIG (Autocad et dérivés) sont capables d'interpréter les données pour les assembler en un modèle numérique du territoire.

Utilisation d'un modeleur de territoire, ou gestionnaire de système d'information géographique

Les projeteurs utilisent des logiciels compatibles SIG pour concevoir les projets (routiers, aménagement ...), tels COVADIS, MENSURA, CIVIL 3D, ou Autodesk Infrastructure Modeler (AIM). Ces logiciels se connectent aux serveurs de données SIG à distance, et sont capables d'ouvrir les fichiers IGN. (ci dessous, import plusieurs dalles issues de la BD Ortho dans Autodesk Infrastructure Modeler)

Une fois les fichiers reconnus, l'assemblage des dalles est automatique grâce au géoréfencement. Chaque point de l'image dispose d'une coordonnée topographique valide.

Intérêt d'utiliser un modeleur compatible SIG

Une fois le modèle du terrain importé (en 2D ou en 3D, avec ou sans projection de l'othophotographie par dessus), il est possible de dessiner des projets ou avant-projets (en fonction du logiciel).

Autodesk Infrastructure Modeler est très adapté à des utilisations en cours, la manipulation des outils de modélisation étant très simple.

Le logiciel est gratuitement téléchargeable pour les enseignants et les élèves sur le site www.students.autodesk.com 

il est possible de réaliser diverses activités dans le cadre de projets pédagogiques, tels que:

Ci dessus, l'ajout d'une route réalisée en quelques clics, ci dessous, l'ajout de mobilier urbain et autres complléments:

Il est même possible d'importer dans le modèle numérique du terrain, des modèles BIM issus d'autres logiciels. Ci dessous, on a importé un batiment modélisé sous REVIT dans Infrastructure Modeler (export et import en format FBX).

Les logiciels 3D sont maintenant capables de communiquer (moyennant certaines limites), et il est possible d'agglomérer des modèles issus de différentes sources. 

Ci dessous, le modèle du pont Gustave Flaubert de Rouen a été téléchargé dans la base de données SKETCHUP (maintenant appelé TRIMBLE SKETCHUP), et le fichier SKP a été ouvert dans REVIT.

Il est ensuite possible d'importer le modèle SKETCHUP comme tout fichier Revit dans Infrastructure Modeler (ci dessous, le pont Flaubert à été placé sur un projet d'étang en Bourgogne, lors d'une démonstration. On voit également le batiment sous Revit importé dans le modèle de terrain)

Les données IGN peuvent donc être facilement utilisées à la construction d'avant projets pédagogiques, à l'échelle du territoire (modélisation de routes, voies ferrées, parcelles et plans d'eau, lotissements ...).

Le logiciel AIM permet depuis la version 2013 de réaliser des études d'ensoleillement à l'échelle d'un territoire (ombres portées par tous les composants de la maquette 3D)

Pour illustrer le concept, voici un vidéo présentant la maquette 3D de la ville du Havre. Cette vidéo a été réalisée à partir de la maquette visualisée sous Infrastructure Modeler.

 

D'autres possibilités ?

Le logiciel Autodesk Infrastructure Modeler est en courante évolution. 

Il est notamment possible de travailler à plusieurs simultanément sur la même maquette numérique de territoire, en utilisant  une technologie cloud (Autodesk 360) qui permet de partager ces projets entre plusieurs postes équipés d'Autodesk Infrastructure Modeler.

Cela peut-être intéressant, par exemple, pour échanger un projet entre plusieurs collègues ou lycées.

Il est également désormais possible de visualiser sur le terrain les images de synthèses de la maquette numérique, sur une tablette portable, type IPAD, à l'aide du projet Galileo Mobile.

Si vous êtes équipés d'un IPAD, vous pouvez télécharger l'application ainsi que des modèles AIM de quarties des villes de Berlin,Boston, Salzburg, Vancouver: http://samplescenario.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/

On peut ainsi visualiser sur place le rendu du projet futur, c'est le principe de la REALITE AUGMENTEE (on ajoute des informations visuelles par dessus ce qu'on voit en réel).

 

 

Pour en savoir davantage ?

Pour en savoir plus sur le logiciel Autodesk Infrastructure Modeler et ses applications, rendez-vous sur le blog français dédié: http://geospatialfrance.typepad.com/geospatialfrance/autodesk-infrastructure-modeler/

La vidéo ci dessous (en anglais) présente rapidement l'import des données SIG permettant la modélisation du territoire, ainsi que la modélisation d'un quartier.