Projet 3D-MO de la mensuration officielle. Laurent Niggeler et Adrien Vieira de Mello. Ser vice des Systèmes d'infor mati on et de Géomatique

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1 Projet 3D-MO de la mensuration officielle Laurent Niggeler et Adrien Vieira de Mello Date 8 novembr e 2006 ETA T DE GEN EVE Ser Projet Direction vice des 3D-MO Cantonale s ys tèmes de de la d'infor la mensuration Mensuration mati et de Officielle géomatique officielle Ser vice des Systèmes d'infor mati on et de Géomatique 1

2 1 /> Présentation \\ Historique > Identification d'une étude pour l'intégration de la 3D par la CS CC Enquête interne (cadastre, office fédéral de topographie) > Juin 2003 Création d'un groupe de travail 3D-MO pour évaluer dans quelle mesure la 3D devrait devenir une composante de la mensuration officielle >> Création d'un catalogue d'objets et d'un modèle de données en Interlis > Juin 2005 Création de 3 projets pilotes afin de prouver l'ampleur, l'utilité et la rentabilité de la saisie de la 3D dans la MO : >> Bettingen (BS) >> Thun (BE) >> Genève 2

3 \\ Avantage d'un modèle 3D > Nouvel outil d'aide à la décision > Valorisation des projets >> Représentation de maquettes 3D >> Modélisation des futurs projets d'aménagement à moindres coûts > Nouvelle dimension pour gérer l'environnement et le territoire >> Simulation des phénomènes physiques en 3D (inondations, pollutions acoustiques ou atmosphériques ) > Promotion du canton >> Nouveaux outils de communication >> Nouveaux outils pour diffuser et valoriser de l'information 3

4 \\ Objectifs > Évaluer le modèle de données 3D Interlis et les outils de traduction possibles > Déterminer les instruments de mise en œuvre, les programmes et systèmes utilisés > Élaborer des méthodes de premier relevé pour diverses classes d'objets > Définir les méthodes et procédures de mises à jour > Décrire les processus de vérifications > Évaluer la documentation, l'organisation et le personnel nécessaire > Estimer les décisions nécessaires à l'intégration de la 3D dans la MO > Envisager de nouveaux produits 4

5 2 /> Le projet pilote 3D-MO Genève \\ Contexte Mai 2005 Acquisition de données LiDAR (Light Detection And Ranging) à haute résolution > Objectifs du projet pilote 3D-MO GE Évaluer le potentiel des données LiDAR pour intégrer la 3D dans la MO Favoriser les processus de traitements autom atiques \\ Contraintes Architecture du SITG basée sur les produits ESRI (ArcSDE, ArcGIS ) \\ Les partenaires > Le SITG > La HEIG-VD >> Bénéfice des données et compétences des partenaires >> Collaboration avec le laboratoire MATIS de l'ign >> Collaboration avec le laboratoire de géomatique de la Haute École d'ingénierie d'yverdon 5

6 3 /> Le modèle de données 3D-MO Interlis \\ Présentation Modèle 3D-MO Interlis = Version étendue du modèle fédéral pour le "topic" des objets divers Modèle fédéral Compléments pour gérer les objets 3D \\ Analyse > Validation du modèle > Évaluation d'une solution de traduction Format 3D ESRI Modèle Interlis 2 6

7 4 /> La zone pilote \\ Critères de sélection > Nombre de classes d'objets maximum > Différents types d'architecture > Dénivelé non nul > Superficie restreinte \\ Caractéristiques de la zone sélectionnée > 16 hectares > Centre ville de Genève avec : - Les quais du Rhône - Le quartier des banques - Les rues basses et hautes (vieille ville) > Sud-est de la zone en pente > 13 classes d'objets "divers" 7

8 \\ Les données disponibles > Les données vectorielles du SITG (bâtiments, objets divers, domaine routier ) > Les orthophotos à 16 cm de résolution (acquisition août 2005) > Les photos aériennes orientées et les paramètres d'acquisition (acquisition août 2005) > Les données LiDAR (acquisition août 2005) - points bruts d'une densité de 2/3 points / m2 - modèle numérique d'altitude MNT/MNS à 1 mètre 8

9 5 /> Les processus de modélisation \\ Modèle de données des classes d'objets de la zone pilote Objets volumiques BATIMENT PONT / PASSERELLE Objet 3D Multipatch ESRI Objet 3D Multipatch ESRI Objets surfaciques ES CALIER Shape 3D Polygon Objets ponctuels LAMPADAIRE ARBRE ANTENNE Shape 3D Point Shape 3D Point Shape 3D Point Objets surfaciques TROTTOIR / CHEMIN PIETON CHAUSSEE ILOT TIN (Triangulated Irregular Network) TIN TIN 9

10 \\ Les bâtiments > 2 processus de modélisation étudiés : - Modélisation manuelle par photogrammétrie avec les logiciels CyberCity CC-VisualStar Création d'une v ue stéréoscopique Digitalisation des sommets et arrêtes remarquables CC-Modeler Génération automatique des faces du toit CC-Edit et des faces latérales Contrôle et correction de la géométrie et génération CC-Converter des avant-toits Traduction du modèle CyberCity vers le format ESRI Multipatch 10

11 \\ Les bâtiments > 2 processus de modélisation étudiés : - Modélisation manuelle par photogrammétrie avec les logiciels CyberCity - Reconstruction automatique a vec des algorithmes d'hypothèses de formes (laboratoire Matis de l'ign) 1/ Hypothèses de plans simulés à partir des limites cadastrales 2/ Énumération des modèles 3/ Élagage des hypothèses de plans 4 / Choix du meilleur modèle par calcul d'un score de corrélation centré avec le MNE Solutions solutions 11

12 >> Les résultats CyberCity 12

13 >> Les résultats IGN 13

14 \\ Les ponts > Mise en évidence des limites des données LiDAR > Levé terrestre nécessaire - Pont de la Coulouvrenière et passerelle de l'île : acquisitions LiDAR terrestres - Ponts de l'île : levé terrain de l'épaisseur de dalle Pont Passerelle de la Coulouvrenière de l'île 14

15 >> La modélisation et les résultats Exemple du pont de la Coulouvrenière 1/ Intégration du semi de points dans AutoCAD 2/ Digitalisation de polylignes 3D 3/ Création de polylignes simples planes 4/ Extrusion des faces latérales 5/ Suppression des points LiDAR 6/ Conversion au format ESRI 15

16 \\ Le domaine routier > Représentation des surfaces sous forme de TIN Structure de données vectorielles partitionnée dans un espace géographique en triangles continus et non superposés. Le sommet de chaque triangle est un point 3D (coordonnées X, Y, Z) > Objets de la couche Domaine routier répartis en 3 groupes : - Les routes - Les trottoirs et chemins piétons - Les îlots 16

17 >> La modélisation 1/ Répartition des objets du domaine routier en 3 groupes 2/ Application d'un buffer inverse de 25cm à chaque groupe 3/ Sélection par intersection des données LiDAR brutes avec les groupes 4/ Filtrage des points LiDAR (classe "sol" et "pont") 5/ Rasterisation des points sur une grille de 1 mètre 6/ Lissage des images (filtre médian avec fenêtre de convolution 5x5 ) 7/ Vectorisation et création de fichier Shape 3D de type point 8/ Génération de TIN par intersection avec les groupes du domaine routier 17

18 >> Résultats Chaussée Trottoir et chemin piéton Îlot 18

19 \\ Autres résultats 19

20 6 /> Les mises à jour \\ Description des méthodes de mises à jour > Étude de faisabilité pour chaque classe d'objets > Évaluation des outils disponibles > Évaluation des coûts > Description de l'organisation et évaluation du personnel à engager 20

21 PROJET 3D3D- MO > PRESENTAT ION > 3D3D- MO GENEVE 7 /> Les nouveaux produits > PROCESSU S \\ Détermination des produits potentiels > Gé okiosk 3D > Applications web avec plug-in (Shockwave, ViewTech ) 21

22 8 /> Conclusion \\ Le projet 3D-MO > Intégration de la 3D dans la MO technologiquement possible > Complexité des traitements de modélisation variable > Modélisation de l'ensemble des classes impossible à partir du LiDAR et des données cadastrales > Sauvegarde et visualisation des données possibles avec les outils SIG actuels > Édition et création d'objets impossible avec les outils SIG > Coûts d'une gestion des données de la MO en 3D très importants >> Intégration de la troisième dimension dans les objets de la MO à faire par étapes et en fonction de besoins réels 22

23 \\ 1 ère étape prévisible >> Création d'une base tridimensionnelle des bâtiments sur l'ensemble du canton - Modélisation sur mandat - Nouvelle couche du SITG - Gestion indépendante des couches de la mensuration - Mise à jour périodique 23