Sommaire Juillet 2009

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1 23 Sommaire Juillet Editorial, René Sonney 4 Collaborative Geospatial Knowledge Production Prof. Olivier Ertz, IICT/SYSIN HES-SO, Haute Ecole Spécialisée de Suisse Occidentale 7 OpenStreetMap François Van Der Biest, géomaticien, Camptocamp France, OSGeo CCC: Coopération, Collaboration, Coordination Point fort: Coproduction de géodonnées et développements de la 3D 10 Geoweb et travail collaboratif: quelques éléments de cadrage Stéphane Roche, Université Laval, Québec, Canada 12 Quels leviers d action pour rendre nos SIG plus collaboratifs? Dr. Matthieu Noucher, IETI Consultants 15 Données et modèles urbains numériques 3D en milieu urbain à quoi cela peut-il bien servir? Cláudio Carneiroa, LASIG, EPFL; Pascal Blunier, GEOLEP, EPFL; François Golay, LASIG, EPFL 18 Après le bâti 3D, au tour des ponts et tunnels de prendre du volume Laurent Niggeler, SEMO, ingénieur géomètre cantonal et directeur; Thierry Sangouard, SPATIAL SA, ingénieur géomaticien, directeur 20 Géologie 3D et cartographie du territoire David Giorgis, Etat de Vaud, Office de l information sur le territoire OIT 22 Etablissement de l historique, disponibilité assurée dans la durée et archivage de géodonnées quels sont les développements actuels? Urs Gerber, swisstopo 24 geocat.ch goes Web 2.0, Annina Hirschi Wyss, swisstopo 27 Recherche et collecte de (géo)métadonnées Stefan Keller, Institut des logiciels, HSR Haute école technique de Rapperswil 29 Outils techniques pour la mise en œuvre de structures d organisation décentralisées dans le cadre de la réalisation d INSPIRE Christine Giger, Giger GeoIT, Centre de contact INSPIRE-Suisse

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3 Editorial 3 René Sonney De simples utilisateurs de géodonnées deviennent coproducteurs de géo données. 7 ème forum e-geo.ch à Berne Le prochain forum e-geo.ch se tiendra au sein de l hôtel du gouvernement de la ville et du canton de Berne le 11 novembre Réservez dès maintenant cette date. Chères lectrices, chers lecteurs, Affaire de spécialistes il y a fort peu de temps, la géoinformation s est insinuée dans le courant de notre existence à une vitesse grand V. Suis-je, de par ma position, plus sensible à ce phénomène, c est possible, mais il me semble qu il ne se passe pas une heure sans qu une géoinformation ne nous soit transmise. Plus de la moitié des nouveaux natels sont équipés d une puce GPS, si bien que la lecture d une carte ou d un plan et devenue pour une très grande part d entre nous un nouvel alphabet qui en dit bien souvent plus qu un long texte. Cette évolution, apparue il y a quelques années déjà, s accompagne maintenant d un phénomène nouveau: de très nombreux consomma teurs, voire simples utilisateurs de géodonnées deviennent coproducteurs de ces géodonnées. Certes, le phénomène n est pas nouveau, et il y a de nombreuses années que les utilisateurs de nos cartes nationales ont plaisir à signaler et à demander la correction des erreurs que l on y trouve parfois. Ce qui est nouveau, par contre, c est l ampleur de ce phénomène qui a été lancé à grande échelle par la firme «TomTom» qui annonçait, en décembre de l an dernier, que la communauté des membres «mapshare» avait atteint le chiffre record de 5 millions de participants. On constate le même phénomène tout au moins dans la rapidité de la croissance de ses membres, avec la communauté «Open Street Map» dont nous parle François Van der Biest en page 7 de ce bulletin. Quel message, quelles leçons devons-nous retenir de ce qui se passe sous nos yeux? Faut-il abandonner la cartographie et la saisie des données pour ne se consacrer qu à la mise en place de l infrastructure nécessaire à partager et à échanger les géodonnées collectées gratuitement par les utilisateurs? La question ne doit en tous cas pas être balayée d un revers de la main et mérite réflexion. Je pense que l on peut trouver une partie de la réponse dans l article que publie Mathieu Noucher en page 12 lorsqu il met en avant tous les avantages qu il y a à la coproduction des données. On connaît bien le sigle PPP mais il y en a un autre tout aussi relevant, c est le CCC: Coopération Collaboration Coordination. Ceci est d autant plus vrai que la quantité de géo données, donc par voie de conséquences de mises à jour ne cessent de croître. Cette tendance collaborative a bien été mise en valeur lors de la conférence GSDI (Global Spatial Data Infrastructure)1 par le fait que les capteurs de géoinforma tion sont toujours plus nombreux et plus précis. En enregistrant la trace GPS de tous les automobilistes munis d un tel instrument au cours d une journée on devrait avoir une information fiable. C est à dessein que j emploie le terme fiable, car si tous ces automobilistes se sont rendus, à travers champs, vers le pré mis à disposition comme parking pour je ne sais quelle fête de musique ou de combat de reines, les traces enregistrées, si nombreuses qu elles soient ne créeront pas encore une route à cet endroit si fréquenté, mais durant un laps de temps restreint. Cet exemple montre à quel point il est indispensable de pouvoir qualifier de manière claire et efficace la qualité des données et de pouvoir diffuser cette qualification. Il s agit là d un rôle essentiel de tout office public diffusant des géodonnées officielles. C est une des tâches de l application Geocat II que vous présente Annina Hirschi Wyss plus loin dans ce numéro. L accroissement exponentiel des géodonnées est encore accentué par les nouveaux besoins de la 3D qui fait une apparition de plus en plus remarquée dans de nombreux domaines de la géoinformation comme vous pourrez le découvrir dans plusieurs exemples présentés ici. Ceci ne va naturellement pas sans poser quelques problèmes, soit du côté de l archivage de ces données, soit du côté de leur mise en réseau. Si des documents vieux de plus de 150 ans, comme la carte Dufour par exemple peuvent encore être utilisés et compris aujourd hui, qu en est-il de nos documents numériques vieux de 20 ans à peine. Le problème n est pas simple et la question de l archivage des géodonnées devient quelque chose de très pointu si l on ne veut pas laisser aux générations futures des informations numériques qui auront pour eux la même signification que les hiéroglyphes égyptiens. Cette préoccupation est partagée par plusieurs instances, comme nous le montre Urs Gerber en page 22. Si les autoroutes de l information se développent à un rythme qu il est difficile de suivre, il n en reste pas moins que le partage de l information, si nécessaire en matière de géodonnées, requiert des outils de plus en plus puissants et de plus en plus performants. Le «harvesting» est une de ces techniques qui permet un partage des données trouvant le juste équilibre entre des temps de réponse supportables et une actualité des données acceptable. J ose espérer, chère lectrice, cher lecteur que vous aurez du plaisir à découvrir, au travers de ce bulletin, l actualité de la géoinformation en ce milieu d année De nombreux articles de cette revue ont été rédigés à la suite de présentations données par leurs auteurs lors de la journée «geoperspectives 09»2 qui a eu lieu à l école polytechnique de Lausanne le 4 juin dernier. Un grand merci à eux et à tous ceux qui régulièrement partagent, au travers de notre revue, leurs idées, leur visions, leurs soucis ou leurs réalisations. Faites-leur bon accueil et n hésitez pas vous aussi à enrichir ce bulletin e-geo.ch de votre contribution. Bonne lecture! php

4 C o p r o d u c t i o n d e g é o d o n n é e s e t d é v e l o p p e m e n t s d e l a 3 D Collaborative Geospatial Knowledge Production Prof. Olivier Ertz, IICT/SYSIN HES-SO, Haute Ecole Spécialisée de Suisse Occidentale L évolution du web dans sa version dite «web 2.0» amène son lot de plateformes collaboratives et met à disposition des services distribués qui influencent la sphère SIG. Comment les développer encore pour en tirer pleinement tout le potentiel utile à la construction de connaissances collectives au sein d un «Geoweb»? Dans ce contexte, le présent sujet traite de l interopérabilité des systèmes favorisant la collaboration pour la production et la diffusion de contenu cartographique. Interopérabilité des représentations cartographiques L une des influences majeures dans l évolution du web «connoté Geoweb» réside dans l émergence de serveurs cartographiques. Son usage s est renforcé et généralisé avec le développement des services cartographiques à haute disponibilité, tels que proposés par des acteurs majeurs (e.g. Google Maps). De même, l apparition de la troisième dimension au sein de globes virtuels contribue au mouvement. Dans sa démarche d interopérabilité, l OGC (Open Geospatial Consortium) définit l interface WMS (Web Map Service) pour un service cartographique standardisé fournissant une représentation cartographique de données géographiques. En principe, ces services ne permettent pas au client de personnaliser la représentation et utilisent des symbologies pré-définies. Pour répondre à cette contrainte, l OGC propose la spécification SE (Symbology Encoding) permettant de décrire de manière standardisée des règles de symbologie applicables par le serveur cartographique. Il s agit donc d interopérabilité des représentations («portrayal interoperabilty»). Le profil SLD (Styled Layer Descriptor) de WMS spécifie comment SE est utilisé en conjonction avec WMS et l OGC avance le concept de «Portrayal Service» pour WFS (Web Feature Service) (fig. 1) et WCS (Web Coverage Service). Rappelons que WFS ne fournit pas une représentation mais des entités géographiques encodées en GML (Geographic Markup Language). Des services cartographiques conformes OGC permettent donc d appliquer des symbologies internes et pré-définies ainsi que des symbologies externes décrites de manière standardisée avec le langage SE. Symbology Encoding, intérêt et utilisations Il existe de réels intérêts à utiliser un langage commun: un WMS peut indiquer en détail ses règles internes de symbologies offrant une transparence sur la méthode de création de la carte le client peut demander l application d une symbologie personnalisée permettant une adaptation à son contexte cartographique la création et mise à disposition de librairies de symbologies qui peuvent être définies par rapport aux spécificités de différents métiers l approche «edit n publish» depuis tout outil d édition vers tout serveur cartographique, conformes OGC la représentation cartographique peut être accompagnée des règles ayant permis sa construction et ainsi être reprise par un tiers dans un autre outil d édition De là s ouvrent les portes d une utilisation plus large, celle du travail collaboratif d édition cartographique (fig. 2). L illustration décrit un scénario de collaboration: un modérateur expert fournit une librairie de symbologies conformes OGC SE (et donc sans imposer un format spécifique à un logiciel). Un éditeur construit une symbologie dans son outil d édition favori et conforme OGC, le contenu étant décrit avec le langage SE. Ainsi, l éditeur peut partager sa production cartographique avec le modérateur qui pourra corriger la description avant publication finale. En outre, ce modérateur peut proposer un modèle de symbologie sur lequel l éditeur peut se baser. La spécification SE est-elle capable de répondre aux besoins d un tel contexte collaboratif? En effet, concernant notamment les représentations de cartographie thématique, des lacunes sont à noter. Supportant les représentations choroplèthes, pouvant convenir à certaines représentations en symboles proportionnels, la spécification reste inadaptée à la description de symboles complexes (diagrammes en secteurs, en barres, symboles orientés, etc). Des solutions intermédiaires sont proposées1 utilisant la possibilité offerte par le langage de faire référence à des symboles graphiques construits par un service externe non-standardisé.2 Cette approche est un contournement technique révélateur des lacunes originelles de SE. En effet, elle utilise un langage de description spécifique à un service externe de construction de symboles, qui plus est hors du contexte XML. Aussi, elle apporte redondance et verbosité dans la description. Vers une évolution de Symbology Encoding De nombreux travaux de recherche 3,7 convergent donc vers un besoin essentiel: l évolution de la spécification Symbology Encoding. Celle-ci concerne notamment la cartographie thématique, mais pas seulement. Par différentes approches syntaxiques du langage, ces travaux recommandent d abord d élargir les possibilités de description de cartes thématiques, la réduction de la redondance, l enrichissement graphique en incluant des éléments de la spécification W3C SVG (Scalable Vector Graphics), l utilisation de motifs et hachures, et l introduction de paramètres supplémentaires de positionnement des labels.12 De nombreux travaux de recherche convergent donc vers un besoin essentiel: l évolution de la spécification Symbology Encoding. 4 Bulletin e-geo.ch 23 7/2009

5 Fig. 1: Feature Portrayal Service Fig. 2: Edition cartographique collaborative et conforme OGC Fig. 3: GLS en action, service de jointure à la demande Fig. 4: «Polypublishing-crossmedia», towards a cartographic document portrayal service (one source, many media) 5 Moderator (expert) wms request wms request edit edit FPS FPS SE Repository of symbologies publish SE wfs request WFS cascading requests WMS edit WFS WFS data access geolink portrayal Feature Store Data Store Mobile Symbology Encoding WPS WPS WFS GDAS Geobrowser GLS GLS client WMS cartographic document portrayal service GDAS Map Context GLS Cette liste, non-exhaustive, démontre qu il est temps que la synthèse se fasse au sein de l OGC pour une nouvelle version du standard Symbology Encoding. Rendez-vous au prochain «OGC Technical and Planning Committee Meeting», en septembre Quelques implémentations d avant-goût existent, tel GeoServer qui propose des nouveautés intéressantes. Mais un des plus avancé est QuantumGIS qui implémente des recommandations formulées dans un document «Change Request»⁴ s ajoutant à une liste grandissante de demandes auprès de l OGC. Ainsi peut-on apprécier l approche «edit n publish» depuis QGIS-desktop vers QGIS-mapserver, utilisant les nombreuses évolutions proposées. SE Author SE wms request Virtual Globe 3D WFS Print media Layout Template WMS Architecture OGC dédiée à la cartographie thématique Dans la suite, il s agit de dépeindre une telle vision d architecture basée sur des services. Si l évolution de SE est essentielle, qu en est-il au niveau des accès aux données attributaires géoréférencées. En pratique, entités géographiques et attributs thématiques sont séparés, offrant plus de souplesse par une jointure à la demande basée sur des géocodes normalisés. La spécification GLS (Geo-Linking Service) est un service pour valoriser les entrepôts de données géoréférencées qui ne sont pas des systèmes d information géographique (ces données possèdent tout au plus des géocodes normalisés).11 GLS utilise GDAS (Geographic Data Attribute Set) un format XML qui permet d encoder simplement des données attributaires et qui possède un riche modèle de méta-données (e.g. type nominal, ordinal, absolu, relatif). Par les géocodes, le service de «géoliaison» GLS assure la jointure entre les données thématiques et les entités géographiques (fig. 3). Dans cette architecture, SE intervient pour la représentation cartographique. Notons que la règle de symbologie à appliquer pourrait être déduite des méta-données GDAS. GLS/GDAS est en cours de standardisation par un Working Group OGC. Des expérimentations se sont faites en Europe, Royaume-Uni en tête, dans le cadre d un «Interoperability Experiment». Ainsi, GéoConnexions, le programme canadien d infrastructure de données spatiales l a évalué suffisamment mature pour l adopter et généraliser sa mise en œuvre. «Les implémentations tendent à se multiplier, comme GeoClip qui possède des modules conformes ou le projet d ajout d un connecteur GLS/GDAS au Proxy EasySDI.» Notons l importance de ces évolutions visant à favoriser la coopération en ouvrant les portes de nombreux entrepôts de données géoréférencées. Une démarche «polypublishing-crossmedia» Si d un côté les sources de données accessibles de manière standardisée se multiplient, côté publication, la vision doit être complétée. En effet, un besoin supplémentaire est identifié, celui de plateformes capables de multiplier les publications dans leurs possibles diversités multi-supports et multi-cibles (fig. 4). En ce sens émerge la notion de document cartographique, d abord construit sur la base de données assemblées, voire calculées, depuis de multiples serveurs de données et de calculs. Une fois sa composition cartographique décrite, ce document est transformé pour s adapter à des publications visant divers supports et cibles. Cette adaptation permet de bénéficier des spécificités et forces de ces diverses destinations de publication (ex. gvsig mobile, MapFish, Google Earth, GeoPDF Reader, ). Parmi ces destinations, la cible globe virtuel est fortement plébiscitée, mais la publication de cartes

6 thématiques 3D requiert des investigations toutes particulières sur la pertinence de telles représentations.8 Aussi, dans la perspective d un document cartographique intégrant tous les éléments utiles à la compréhension de son contenu, il existe de bonnes pistes comme l initiative WMS-Decorations9 de GeoServer permettant d habiller une carte (légende, échelle, nord), mais celle-ci reste encore insuffisante. KML, une mise au point Aussi, l élaboration d une telle plateforme doit-elle aussi prendre en considération les évolutions des standards eu égard à KML, standard OGC depuis avril Celui-ci est présenté comme le HTML du contenu cartographique, ne remplaçant pas GML, ni SE, ni Context, qui ensemble visent une démarche de séparation du fond et de la forme. D après l OGC, KML est complémentaire aux autres spécifications en vigueur, mais que des harmonisations doivent être faites, de KML avec GML tout en considérant aussi les spécifications Symbology Encoding et Context.10 Conclusion D importantes évolutions sont encore nécessaires pour favoriser la production, le partage et la diffusion de connaissances géospatiales sous la forme de «produits cartographiques». Jusqu alors réservées aux spécialistes, les cartes thématiques représentent un mécanisme essentiel pour absorber les géodonnées dont le volume est en constante augmentation. Si l utilisation de standards OGC permet d abord un accès toujours plus facile à de multiples sources de géodonnées, l interopérabilité des représentations est un aspect qui doit se développer. La demande est claire et promet une diffusion majeure auprès du public dont les activités entretiennent un lien quelconque avec le territoire. A l avenir, chacun devrait être en mesure de créer sa propre carte thématique, calquée sur ses besoins, construite à partir des données géographiques disponibles et à l aide d outils adaptés. Aussi, pour compléter la vision d architecture collaborative dédiée à la production et à la diffusion de contenu de cartographie thématique, la mise en œuvre de plateformes «polypublishingcrossmedia» est requise: «one cartographic document, many geopublications». L information circulant dans le réseau des réseaux est porteuse de sens, sachons la transformer en connaissances et la diffuser au service des processus décisionnels. D importantes évolutions sont encore nécessaires pour favoriser la production, le partage et la diffusion de connaissances géospatiales sous la forme de «produits cartographiques». Références 1 «Using SLD definitions to display charts in a deegree WMS», J. Mays, lat/lon, FOSS4G, «StatHES: Mapfish and Google Chart for thematic mapping», O. Ertz, B. Horisberger, N. Tang, HEIG-VD, Yverdon-les-Bains, (view: 12/06/2009) 3 «Creating Thematic Maps with OGC standards through the web», M. Duarte Teixeira, R. de Melo Cuba, G. Mizuta Weiss, CpqD, Brazil, «SE Implementation Specification Change Request extensions for thematic mapping», Ionut Iosifescu-Enescu, ETH Zürich (EU FP7 ORCHESTRA), «Extending OGC SLD for thematic cartography», L. Dietze, A. Zipf, FH Mainz, «Towards Web Services Dedicated to Thematic Mapping», O. Ertz, A. Sae-Tang, HEIG-VD, Yverdon-les-Bains, «Report: Some Unresolved Issues with the Symbology Encoding», Envitia, UK, «Using KML for Thematic Mapping», B. Sandvik, University of Edinburgh, UK, «WMS Decorations», WMS+Decorations (view: 12/06/2009) 10 «OGC KML harmonisation», (view: 12/06/2009) 11 «GDAS, un nouveau et prometteur service web pour les données statistiques géolocalisées», Eric Mauvière, EMC3, Géo-événement, «Towards an automated label placement service», O. Ertz, HEIG-VD, OGRS Symposium, Bulletin e-geo.ch 23 7/2009

7 C o p r o d u c t i o n d e g é o d o n n é e s e t d é v e l o p p e m e n t s d e l a 3 D OpenStreetMap François Van Der Biest, Géomaticien, analyste développeur chez Camptocamp France, responsable du comité «données libres» à l OSGeo francophone, OpenStreetMap evangelist and Foundation member Très vite, une communauté de personnes s est réunie autour de ce même centre d intérêt: «cartographier librement le monde». Le projet OpenStreetMap, dont l objet consiste à «créer et fournir des données géographiques libres», connaît une notoriété croissante ces derniers temps. Dans ces quelques lignes, nous allons nous pencher sur son mode de fonctionnement, les raisons de son succès, ainsi que les diverses utilisations qui en sont actuellement faites. Présentation Le projet est né le 9 août 2004 avec l ouverture du nom de domaine, et fêtera donc bientôt son 5 ème anniversaire. Steve Coast, son fondateur et actuel «directeur», a l habitude de donner une explication plutôt rationalisée des motivations initiales: «Le projet a commencé parce que la plupart des cartes que nous croyons gratuites ont en réalité des restrictions d usage légales ou techniques, ce qui empêche les gens de les utiliser de manière créatrice, productive ou à leur guise». Très vite, une communauté de personnes s est réunie autour de ce même centre d intérêt: «cartographier librement le monde». Munis de leurs GPS, appareil photo numérique, carnet et crayon, voire même dictaphone, ils parcourent les rues et chemins du monde, et contribuent à l amélioration de la qualité et de la quantité de données déjà disponibles (Fig. 1). Le principe est simple: relever un maximum de données sur le terrain. Routes, évidemment, avec un GPS capable d enregistrer régulièrement des points de manière automatisée, mais également arrêts de bus, parkings, écoles, commerces La technique Les traces GPS sont envoyées sur le site OpenStreetMap, ou exploitées localement par le contributeur, de manière à digitaliser des routes et autres objets vectoriels par moyennage visuel des différents passages par un même chemin. Des attributs sont ensuite ajoutés aux objets vectoriels, sous la forme d un système de clés/ valeurs, que l on nomme «tags». Une page complète du wiki OpenStreetMap explique la signification de ces attributs: il s agit des «Map Features».1 Pour décrire au mieux la réalité du terrain, de nouveaux tags sont régulièrement proposés par la communauté, et leur acceptation officielle est soumise au vote. On prendra pour exemple la récente introduction des tags «sac_scale» en provenance du Club Alpin Suisse2, pour décrire la nature des chemins de randonnées. Une ontologie du monde des transports se dessine petit à petit, de manière entièrement décentralisée et collaborative! Deux outils sont principalement utilisés pour la saisie d information: Une interface web en flash, dénommée potlatch, qui s avère pratique pour de petites modifications. On la trouve dans l onglet «édition» qui apparaît une fois identifié sur le site openstreetmap.org Un logiciel «desktop»: JOSM, qui nécessite un petit apprentissage initial, mais s avère extrêmement performant et puissant. C est l outil préféré des utilisateurs avancés. Dans ce modèle client/serveur, une API REST sert les données initiales et enregistre le résultat de l édition en base de données. Les tuiles de la carte dynamique sont mises à jour dans les heures qui suivent. Données exogènes Notons que des imports de données externes ont lieu régulièrement et contribuent à accroître la base OpenStreetMap, dans la mesure où les licences le permettent. On citera les imports des données TIGER aux Etats-Unis, mais également la donation du réseau des Pays-Bas en provenance de la firme AND. Fig. 1: Densité de traces GPS recueillies par le projet durant tout le début de l année 2008 en Europe. (licence CC BY-SA 7

8 Des accords ont également été passés avec Yahoo, pour autoriser la saisie de données sans transfert de copyright. Plus récemment, le cadastre français est devenu source possible de digitalisation. Bientôt, la base de données des sites collaboratifs camptocamp.org sur les sports de montagne sera partagée avec celle de OpenStreetMap. La journée Géoperspectives 09 a été marquée par l annonce simultanée de l ouverture de deux serveurs WMS autorisant la digitalisation d objets pour OpenStreetMap: un serveur avec les données de l EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), un autre, mis à disposition par le SITN (Système d Information du Territoire Neuchâtelois), pourvu des orthophotos à la résolution de 50 cm de l ensemble du canton de Neuchâtel. Quelques jours après cette annonce, les zones concernées jouissent déjà d une avancée considérable grâce à de nouvelles contributions.3 Etat d avancement S il est difficile de donner un état d avancement de la couverture mondiale, on notera tout de même que certaines zones sont très bien cartographiées (notamment Europe et Amérique du Nord, avec des grandes villes (Fig. 2) dont le niveau de détail surpasse celui des données commerciales), et d autres beaucoup moins bien (zones rurales essentiellement). Communauté La communauté des utilisateurs compte désormais plus de membres à travers le monde et croît à un rythme impressionnant. Plusieurs événements sociaux la réunissent. A l échelon local, les «mapping parties» constituent de parfaites occasions pour rencontrer les autres personnes impliquées dans le projet aux environs de chez soi. Il s agit essentiellement d améliorer la qualité de l information sur une zone définie à l avance (Fig. 3), mais également d homogénéiser les pratiques, et d échanger trucs et astuces dans une atmosphère très conviviale et parfois même familiale! Il faut également mentionner la conférence internationale qui réunit chaque année un nombre croissant de «mappers», développeurs et, nouveauté de l année: des professionnels de l information géographique. Cette année, a eu lieu, du 10 au 12 juillet, à Amsterdam, la 3 ème conférence, dite «State of the Map».⁴ Les données Le jeu de données OpenStreetMap, disponible sous licence libre, permet un grand nombre d usages, y compris ceux à visée commerciale. Ainsi, le projet ne s aliène pas les possibles apports financiers et matériels d entreprises, tout en maintenant un «crowd-sourcing» actif grâce, notamment, au fait que les utilisateurs restent propriétaires de leurs éditions. Depuis août 2006, une Fondation (juridiquement: une entreprise de droit anglais) assiste le développement du projet OpenStreetMap. En aucun cas, celle-ci ne possède de droits sur les données: son rôle se limite à supporter le projet et non à le contrôler. Cette dernière est pilotée par un comité de sept personnes, élues parmi les membres de la Fondation. Les diverses utilisations actuelles et les raisons du succès Les données de la base sont régulièrement exportées en un grand nombre de formats: XML, Shapefiles, fichier IMG pour GPS Garmin (Fig. 4),5 et il existe également des API permettant d y accéder en ligne.6 Un grand nombre d utilisations est possible, tel que l édition de cartes personnalisées, la création de mashups, le routing multimodal Fort de cette source potentielle d information géographique sans cesse mise à jour, le projet Wikipedia a lancé une vaste initiative permettant d intégrer des cartes statiques et dynamiques intégrant les données OpenStreetMap dans ses articles géopositionnés.7 Le fait que l information soit librement mise à disposition de tous, sans tarification, justifie pleinement l investissement d un grand nombre de contributeurs. Leurs éditions sont et resteront libres, quoi qu il advienne du projet. Fig. 2: Carte dynamique présentant le centre ville de Zürich (licence CC BY-SA contributeurs OpenStreetMap) Fig. 3: Traces GPS recueillies par les participants dans le cadre de la mapping party de Bradford. 8 Bulletin e-geo.ch 23 7/2009

9 Le jeu de données OpenStreetMap, disponible sous licence libre, permet un grand nombre d usages, y compris ceux à visée commerciale. Perspectives A l avenir, il me semble qu il faut s attendre à un rapprochement croissant entre compagnies productrices de données et OpenStreetMap, pour le bénéfice réciproque de chacune des parties. Il est en effet financièrement impossible pour les premiers de fournir des données d une précision et d une fraîcheur comparable à celles des zones urbaines dans OpenStreetMap. Dans l autre sens, il sera très long pour la communauté d atteindre le niveau d homogénéité d une cartographie plus conventionelle, quand bien même celle-ci serait forte d un million de membres. Les nombreuses donations ou mises à disposition de fonds via WMS pour digitalisation en sont la preuve. Dans ce processus, la difficulté majeure sera de garantir que l échange bidirectionnel restera toujours possible, tout en maintenant un haut niveau de qualité. Pour ce faire, l information sur la source de données est nécessaire, et des outils existent dans OpenStreetMap pour veiller à ce que personne n altère cette information. Pour autant, l introduction d un processus de modération pour les zones à forte couverture ne semble pas d actualité pour l instant, car la communauté reste attachée à la loi de Linus, qui stipule: «given enough eyeballs, all bugs are shallow».8 A moyen terme, pour des besoins professionnels, il faut parier sur la mise à disposition gratuitement ou non de jeux de données dont la cohérence aura été validée par des outils plus ou moins automatisés zoom=16&layers=b000ftf et Version_0.6 et et April/ html 8 Fig. 4: Données OpenStreetMap sur GPS Garmin 9

10 C o p r o d u c t i o n d e g é o d o n n é e s e t d é v e l o p p e m e n t s d e l a 3 D Geoweb et travail collaboratif: quelques éléments de cadrage Stéphane Roche, Ph.D., ing. jr., Professeur et directeur, Département des sciences géomatiques, Université Laval, Québec, Canada Une séance de design urbain délibératif impliquant un groupe d urbanistes et les habitants d un quartier autour de la conception d une cartographie des enjeux d aménagement; les contributions volontaires au site scipionus.org, mis en œuvre au lendemain de la catastrophe provoquée par l ouragan Katerina à la Nouvelle- Orléans; le travail des équipes d ingénieurs français et britanniques, nécessaire à la coordination du creusage de l euro-tunel; l enrichissement collectif de la base de données routière OpenStreetMap; ou encore les contributions de la communauté de développeurs de l OSGEO. Qu ont en commun ces situations au demeurant fort différentes? L espace tout d abord, les espaces plus précisément, dans toute leur diversité, dans leur variété multi-scalaire et leur complexité socioculturelle et politique. La spatialité également, laquelle renvoie aux pratiques et comportements humains qui façonnent ces espaces et leur donne sens (Lussault, 2007). La collaboration enfin, laquelle s appuie sur un ensemble plus ou moins cohérent, plus ou moins structuré de personnes, professionnels ou citoyens. C est précisément l objet de ce papier (tiré de la présentation donnée dans le cadre de la récente journée de veille technologique de l EPFL, Géoperspectives 09), que de «Rappeler quelques aspects plus fondamentaux de la collaboration dans l espace et du support technologique correspondant». Mais de nombreux auteurs ont déjà largement balisé le chemin. En Suisse tout d abord où Mathieu Noucher (2009) a soutenu récemment une thèse portant sur la co-production de données géographiques. A l international, je renvoie les lecteurs vers les travaux de Piotr Jankowski, de Tim Nyerges, d Alan MacEachren ou encore de Claus Rinner pour ne citer que les plus actifs des chercheurs du domaine. Ce papier s organise plus précisément autour de deux entrées. Dans un premier temps, nous revenons de manière synthétique sur le concept de travail collaboratif et sur les éléments qui permettent d en caractériser les principaux contextes. Dans un second temps, nous faisons le point sur les principales solutions technologiques aptes à supporter le travail collaboratif, en mettant l accent sur les technologies du Web 2.0. Le travail collaboratif Collaboration and co La littérature du domaine précise que l on peut parler de collaboration lorsqu un groupe de personnes se réunit, poussé par un intérêt commun, pour explorer de façon constructive de nouvelles possibilités et créer quelque chose qu elles n auraient pas pu créer seul. Ainsi et sans entrer dans un débat sémantique, il n est pas inutile de préciser que la coordination n est pas de la collaboration, chacun travaille de son côté afin d atteindre un objectif global. La coopération n est pas non plus de la collaboration, on coopère avec nos collègues pour réaliser une tâche que chacun sait devoir être réalisée. Serge K. Levan consultant spécialisé précise que le travail collaboratif se compose de 3 C: la communication (interaction entre les parties prenantes), la coopération (mutualisation des moyens et des ressources), et la communication (synchronisation des tâches).1 L auteur définit par ailleurs la collaboration comme un processus cyclique articulé autour de quatre phases: la co-analyse (diagnostic qui permet au groupe de se construire un référentiel cognitif); la co-définition (d une stratégie qui permet au groupe de partager une vision sur le résultat à atteindre et la démarche à mettre en œuvre); la co-réalisation (des actions et suivis de l avancement du travail collaboratif); et la co-évaluation (des résultats intermédiaires et le pilotage du processus collaboratif). Contextes de collaboration Les contextes de collaboration se caractérisent par diverses variables (Pornon, 2007). J en rappelle ici les plus significatifs, sans que la liste ne prétende à l exhaustivité. Synchronisation: synchrone versus asynchrone (continuum), Localisation: présentiel (Face-to-Face: F2F) versus distant (Screen-to-Screen: S2S) (continuum), Spatialisation: diversité des espaces impliqués, espaces perçus, espaces cognitifs Tension: lié en particulier aux divergences potentielles des organisations, des métiers, des cultures impliquées Complexité: accord / désaccord sur les objectifs à atteindre et les moyens à mettre en œuvre (Ralph Stacey s Agreement & Certainty Matrix), Formalisation: niveau d organisation, type de structure formalisant la collaboration Intensité: niveau de collaboration, à mettre en parallèle avec l échelle de participation de Sheril Arnstein, Granularité: nombre de personnes impliquées (binôme, tri, groupe, communauté ), Technicité: nature des technologies mobilisées Nature de l Information géographique Les solutions du Web 2.0 Le développement récent du Web 2.0 et de sa composante géospatiale, le GeoWeb, est à l origine d une série d innovations technologiques et de recompositions des pratiques de production de données géographiques et de collaboration. Sans entrer ici dans les détails techniques des solutions aptes à supporter efficacement le travail collaboratif, citons les solutions de Geo-blogging, de Geo-tagging, ou GeoRSS, qui ont en commun de pouvoir, dans le contexte de partage et de On peut parler de collaboration lorsqu un groupe de personnes se réunit, poussé par un intérêt commun, pour explorer de façon constructive de nouvelles possibilités et créer quelque chose qu elles n auraient pas pu créer seul. 10 Bulletin e-geo.ch 23 7/2009

11 Web 3.0 Web 2.0 Web 1.0 Av. Web Sync async Carto-Collaborative Surface computing SOLAP PGIS SARDRS Groupeware GeoCMS CSDM WikiSIG Geo Conferencing CSCW PPGIS Geo Crowdsourcing GeoBlog Les WikiSIG, tel que nous les définissons ici, appliquent le mode de gestion et d interaction Wiki aux données géographiques géométrie (forme et localisation) attributs graphiques attributs descriptifs (et pas seulement au texte géoréférencé, comme dans les géo-blog par exemple) (Ciobanu et al, 2007). Cela signifie en particulier qu ils permettent d assurer la traçabilité des évolutions spatio-temporelles des objets géographiques, tout en permettant aux usagers un accès dynamique à cet historique. Ces WikiSIG permettent de soutenir parallèlement des dynamiques d intégration et de différenciation. Autrement dit, ils offrent une solution pour inscrire la collaboration dans ce que Noucher (2009) nomme le consensus différencié. Dans une approche Wiki de production, de gestion et d analyse des données géographiques, ce qui prime c est le processus, car le Wiki permet de raconter l histoire de la genèse de la donnée géographique. La coproduction de données peut donc s envisager de manière non plus cumulative comme par le passé, mais bien itérative. F2F S2S Fig. 1: Technologies et contexte de collaboration Le Geo-crowdsourcing est sans aucun doute l une des pratiques les plus importantes du Web collaboration du Web 2.0 (sharing, peering), référencer spatialement des contributions textuelles ou multimédia.2 Les CMS Geospatiaux constituent des solutions plus avancées de gestion, de partage et de conception collaborative de contenus (données, personnes, ressources diverses) qu il est possible de référencer spatialement.3 Le Geo-crowdsourcing est sans aucun doute l une des pratiques les plus importantes du Web 2.0 et de cette pratique caractéristique de conception de contenu généré volontairement par les utilisateurs (user generated contents). Les solutions TomTom Mapshare, Teleatlas Mapinsight ou encore NAVTEQ Map reporter en sont des exemples concrets. Les WikiSIG ou l Intelligence collective géospatiale La technologie la mieux à même de supporter le travail collaboratif repose sur la combinaison de la dimension géospatiale des SIG et des fonctionnalités d intelligence collective des Wikis. Wikimapia dans sa version beta donne une idée assez claire de ce que pourraient être de véritables WikiSIG. Ces derniers constituent en effet une réponse potentielle efficace à la contrainte du travail collaboratif et au contexte de coopétition dans lequel les organisations évoluent de plus en plus. En effet, alors que le crowdsourcing s impose comme le nouveau modèle de production de données géographiques, et que les usagers deviennent aussi des producteurs (produsers), la coopétition désigne l association de comportements stratégiques de coopération et de compétition (concurrence) simultanés de la part de deux ou plusieurs entreprises (Wikipédia) Geo-Blogging 3 Orientations bibliographiques Ciobanu D.-L., S. Roche, T. Badard & C. Caron, Du Wiki au WikiSIG. Geomatica, 61(4): Lussault M., L homme spatial, la construction sociale de l espace humain, Éditions du Seuil. Noucher M., La donnée géographique aux frontières des organisations: approche socio-cognitive et systémique de son appropriation, Thèse EPFL, no Pornon H., Vers des SIG plus collaboratifs, la Géocollaboration, Géomatique Expert, n 58, Août/Septembre 2007.

12 C o p r o d u c t i o n d e g é o d o n n é e s e t d é v e l o p p e m e n t s d e l a 3 D Quels leviers d action pour rendre nos SIG plus collaboratifs? Dr. Matthieu Noucher, IETI Consultants Contexte: évolution des modes de production des géodonnées Dans le contexte actuel de diffusion rapide des technologies de l information géographique, les outils de la géomatique ne sont plus réservés à quelques techniciens mais touchent désormais l ensemble des acteurs du territoire (aménageurs, urbanistes, géologues, forestiers, etc.). Face à cette multiplication de systèmes d information géographique experts et devant les besoins croissants de visions intégrées du territoire, de nombreuses initiatives collaboratives voient le jour. Progressivement, elles réorganisent les différents modes de production de données géo graphiques. Ainsi, en partant de deux questions simples (on produit seul ou à plusieurs? On produit pour soi ou pour les autres?), notre proposition est ici de distinguer quatre modes de production de géodonnées. 1) La production traditionnelle: «on produit seul et pour les autres». C est le cas classique des producteurs institutionnels de données (par exemple, pour les données environnementales, on peut citer en France les plates-formes de téléchargement des DIREN) qui centralisent les tâches et les compétences pour la production de leurs bases de données géographiques et qui ensuite les mettent à disposition des utilisateurs. 2) L autoproduction: «on produit seul et pour soi». Ce mode de production se caractérise par une externalisation d une partie des tâches productives vers l utilisateur. Celui-ci est alors encadré par le fournisseur. De tels services peuvent exister dans les infrastructures de données spatiales qui sont mises en place dans les collectivités et les entreprises. Ainsi, de nombreux «SIG Intranet» proposent désormais des outils qui permettent de géocoder, analyser et cartographier en ligne des données locales. 3) Le crowdsourcing: «on produit seul pour soi et pour les autres». La production de données géographiques est alors générée (en totalité ou en partie) par les utilisateurs et mise à disposition avec une autorégulation. Cette dernière est qualifiée d UGC (pour User Generated Content). Le service RIPART dernièrement mis en place par l IGN s appuie sur ce principe de remontée d information par les utilisateurs. 4) La coproduction: «on produit à plusieurs pour soi et pour les autres». Enfin, dans le prolongement des partenariats inter-organisationnels qui se sont mis en place depuis plusieurs années, on voit émerger des groupes de travail, des pôles métiers et autres communautés thématiques. Leur objectif n est plus simplement d échanger ou de diffuser des référentiels géographiques. Ces communautés cherchent désormais à coproduire des données thématiques. Dans ce contexte, la production de données géographiques se fait par la confrontation de points de vue d experts sur une thématique donnée (par exemple, l occupation du sol, la péri-urbanisation, les équipements publics, etc.). C est sur ce dernier mode de production collaborative que nous proposons désormais d axer notre réflexion. Enjeux autour de la coproduction de géodonnées Face à la diversité des cultures-métier des utilisateurs de SIG, on peut s interroger sur les chances qu ont les thématiciens de coproduire des géodonnées. Ainsi, pour tenter de faire dialoguer ces différentes approches, nos observations ont montré qu on favorise bien souvent des logiques de compromis. Pour harmoniser les productions cartographiques ou pour créer une synthèse des visions territoriales de chacun des acteurs, on tend à chercher le plus petit dénominateur commun. On peut s interroger sur la plus-value de connaissance territoriale qui émergera de telles initiatives. L idée que l on puisse obtenir une perception intégrée du territoire en empilant, en superposant, voire en harmonisant des couches dans un SIG (métaphore du SIG mille-feuille), est probablement une double illusion, en premier lieu, parce que des couches thématiques superposées ne constituent pas une description cohérente du territoire (elles occultent les interactions entre les domaines), en second lieu parce qu il n est pas certain que le spécialiste en aménagement du territoire puisse interpréter tout seul les informations du forestier ou de l économiste. Que peut-on alors demander au SIG? Il peut aider les divers experts du territoire à confronter leurs approches, voire à développer des réflexions inter-thématiques. On passe alors de l idée d un SIG destiné à unifier la vision du territoire à celle d un SIG permettant de partager et confronter des visions territoriales, donc de construire des visions partagées du territoire dans des approches réellement collaboratives car inter (voir pluri) thématiques. Leviers proposés pour faciliter la coproduction de géodonnées 80 entretiens et 20 observations nous ont permis d analyser huit réseaux géomatiques interorganisationnels variés tant au niveau des échelles qu au niveau des interactions ou des outils mais ayant tous en commun la problématique de la coproduction de géodonnées thématiques. En focalisant nos observations sur les interactions entre les utilisateurs et sur les usages des données coproduites, nous avons pu modéliser des trajectoires-types d appropriation. Nous y avons On peut s interroger sur la plus-value de connaissance territoriale qui émergera de telles initiatives. 12 Bulletin e-geo.ch 23 7/2009

13 Fig. 1: Autoproduction: exemple de service en ligne permettant de géocoder un fichier Excel. Le réseau géomatique devient un réseau apprenant. 13 également associé les facteurs culturels, sociologiques et cognitifs qui entrent en jeu dans la formation des usages. Au-delà de ces résultats théoriques, cette recherche nous a également permis de dégager des leviers d action pour faciliter la coproduction de géodonnées. L objectif de ces leviers d action est d ouvrir quelques pistes de réflexion: Au niveau des outils: des ontologies pour standardiser aux ontologies pour négocier. Au niveau des organisations: des clubs SIG aux communautés de pratique. Au niveau des méthodes de travail: du compromis au consensus différencié. Au niveau des compétences des acteurs: des animateurs aux facilitateurs. Pour la suite de cet article, on se propose de présenter rapidement les trois derniers leviers d actions précités. Des clubs SIG aux communautés de pratique Les réseaux géomatiques que nous avons observés réunissent les conditions favorables à la coproduction de données géographiques lorsqu ils permettent d associer attentes individuelles des participants et négociation collective de sens. Si l articulation entre les processus individuels et collectifs d apprentissage autour des géodonnées à produire est aboutie, on voit apparaître deux phénomènes complémentaires: Le réseau géomatique devient un réseau apprenant c est-à-dire qu il est source de partage de savoirs et de savoir-faire (et pas simplement d échange de données). Une identité collective émerge du groupe d acteurs. Ainsi, ces réseaux peuvent être considérés comme de véritables communautés de pratique qui mutualisent les ressources tout en facilitant l apprentissage. Associée à ces réseaux, la notion de communauté de pratique revêt un double avantage: Elle permet de disposer d outils conceptuels et méthodologiques pour faciliter leur animation. Elle permet de légitimer leur existence en tant qu outil de capitalisation de connaissances. Du compromis... au consensus différencié Si la coproduction d une géodonnée thématique est un exercice passionnant, elle doit aussi éviter de nombreux pièges. La tension entre les attentes individuelles et la négociation collective peut ainsi conduire à un risque d homogénéisation autour d un plus petit commun dénominateur qui n offre pas une grande plus-value aux participants. Ainsi, plutôt que de nier la variété des points de vue et des postures des différents producteurs, nous recommandons de considérer la coproduction comme un processus d apprentissage et de créativité permettant de faire émerger des solutions alternatives sans nier les différences. A l opposé du «consensus mou», les méthodes de coproduction de géodonnées que nous proposons autour de la notion de «consensus différencié» doivent permettre: de rapidement confirmer les points communs; de rapprocher des points seulement différents en apparence; d affirmer définitivement des différences; de faire émerger des solutions alternatives. De par ses caractéristiques sémantiques (attributs), graphiques (sémiologie) et géométriques (positionnement dans l espace), la donnée géographique offre un bon support à ce type d approche. De l animateur au facilitateur Un processus concerté comme la coproduction de géodonnées dans une logique de consensus différencié s inscrit dans une démarche temporelle. Il est donc nécessaire d organiser par itération les différentes phases pour révéler les différences, les argumenter, les ajuster et finalement en faire émerger un socle commun dans une phase de convergence qui permettra de construire une vision partagée. La mise en place de communautés de pratique peut constituer une piste prometteuse à condition qu elles soient accompagnées de médiateurs qui assurent un rôle d intermédiaire. Le médiateur doit veiller à l animation de ces réseaux et peut revêtir de multiples casquettes: à la fois modéra teur (en organisant et en animant les débats), administrateur (en gérant les moyens et en organi sant le fonctionnement quotidien) et gestionnaire (en pilotant le dispositif et en le représentant).

14 Fig. 2: Crowdsourcing: exemple d interface permettant à l usager d ajouter des données. En plus de ces différents rôles, l animateur doit être capable: d intervenir dans des contextes territoriaux multi-acteurs et multi-échelles; de ne pas seulement traiter un problème ou un conflit ponctuel, mais réunir les conditions pour qu une multiplicité d acteurs ait envie de prendre en charge ensemble une question dans la durée; C est pourquoi nous préférons la notion de facilitateur à celle trop réductrice d animateur. Le terme de facilitateur montre qu il ne s agit en aucun cas de se substituer aux acteurs ou de trouver une solution à leur place, mais seulement de réunir les conditions qui leur permettront, ensemble, de trouver des solutions. Remerciements Cet article est issu d une thèse de doctorat disponible sur le site de la bibliothèque de l EPFL sous le titre: «La donnée géographique aux frontières des organisations: approche sociocognitive et systémique de son appropriation». Elle a été encadrée par le Pr. François Golay (Lasig-EPFL), la Pr. Marie-Hélène de Sède- Marceau (ThéMA, Université de Franche-Comté) et le Dr. Henri Pornon (IETI Consultants) que l auteur tient à remercier. Conclusion En donnant corps à de nouveaux modes de production, le nouveau potentiel collaboratif des SIG qui a été évoqué tout au long du colloque GEO-PERSPECTIVES 09, le 4 juin dernier, à l EPFL, permet d entrevoir les changements profonds qui vont en découler aussi bien au niveau du jeu d acteurs que des pratiques de la géomatique. Ainsi, au-delà des nouvelles modalités techniques qu ils engendrent, il semble également nécessaire de poursuivre la réflexion sur les nouveaux usages de l information géographique. 14 Bulletin e-geo.ch 23 7/2009

15 C o p r o d u c t i o n d e g é o d o n n é e s e t d é v e l o p p e m e n t s d e l a 3 D Données et modèles urbains numériques 3D en milieu urbain à quoi cela peut-il bien servir? Résumé La visualisation de scènes 3D en milieu urbain peut faire appel à différentes techniques, des plus classiques, comme la photogrammétrie (à partir d images aériennes), jusqu aux plus récentes, comme les systèmes laser aéroportés (capteurs actifs), qui utilisent différentes techniques et différents algorithmes de sélection et modélisation d un nuage de points 3D. D un autre côté, en soussol urbain, l acquisition des géodonnées est rendue difficile par l impossibilité d observer les objets dans leur globalité. L utilité et utilisabilité de ces données pour l étude du développement urbain restent cependant discutables. 15 Cláudio Carneiroa, LASIG, EPFL Pascal Blunier, GEOLEP, EPFL François Golay, LASIG, EPFL Introduction La notion de ville implique un aménagement des espaces et des objets urbains dans le cadre d une organisation collective (morphologique de la ville). Par ailleurs, en raison des activités humaines, plusieurs phénomènes fonctionnels (par exemple le bruit routier) peuvent être modélisés et représentés dans l espace tridimensionnel (3D) de la ville, sous forme de modèles 3D urbains.1 Depuis quelques années, avec l émergence de nouvelles technologies, plusieurs techniques et algorithmes de reconstruction de modèles 3D urbains ont été proposés. Ceux-ci peuvent être plus ou moins détaillés selon les utilisations envisagées, la nature des données, les niveaux de détail de représentation (NDR) à intégrer, les échelles de visualisation, etc. D autre part, les informations spatiales 3D sur le sous-sol sont pour la plupart issues de modélisation et d interprétations. Pour assurer la qualité et la précision de ces modélisations, il est particulièrement important de bénéficier d une stratégie concertée à l échelle urbaine (ou à une échelle plus large) de gestion des données de base (entre autres les données de forages géologiques). Cet article présente une typologie simple des modèles 3D de la surface et du sous-sol des villes, et il souligne l importance d une analyse approfondie des besoins en matière d informations 3D sur la base de cas d études réels avec des utilisateurs «métier» de la ville de Genève. Géodonnées Plusieurs sources de données sont disponibles pour la mise en place de modèles 3D urbains: données vectorielles à 2D, données raster à 2.5D, données attributaires stockées dans des bases de données et contenant des informations alti métriques relatives aux objets à représenter, données acquises par capteurs laser (LIDAR2) aéroportés et terrestres et photos aériennes et terrestres (Figure 1). À partir des données LIDAR ou des orthophotos (images aériennes rectifiées géométriquement et radiométriquement) on peut générer les modèles numériques de terrain (MNT) et les modèles numériques de surface (MNS). Pour des études de modélisation 3D plus spécifiques, on peut encore générer le modèle numérique de hauteur (MNH), qui correspond à la différence entre le MNS et le MNT. Dans des cas plus spécifiques, comme pour la modélisation 3D à l intérieur des bâtiments, on peut aussi avoir des données issues de la CAO3. Celles-ci peuvent être intégrées dans des nouveaux projets de construction avec un grand niveau de détail. Kolbe et al. (2005) recommandent de prendre en considération cinq niveaux de détail de représentation (NDR) 3D en milieu urbain (Figure 2). Selon ce concept, un même objet peut être représenté simultanément à différents NDR, permettant l analyse et visualisation pour différents objectifs et selon différentes perspectives. En sous-sol, l observation directe n est possible que ponctuellement (par exemple sondages géologiques, mesures piézométriques, etc.). De même, il est difficile d acquérir des informations sur les ouvrages construits dans le sous-sol, après leur construction. Enfin, les expériences menées à Genève montrent que les données descriptives de la géométrie des objets construits (attributs de profondeur) sont lacunaires. L information géologique demande par ailleurs d adopter des modèles de données permettant de refléter la dimension volumique. Dans des contextes géologiques simples, la juxtaposition de modèles de données 2.5D (modèles numériques d altitude, Figure 3) peut être satisfaisante. Les formations géologiques sont représentées par leurs frontières. Dans les contextes plus complexes (présence de chevauchements, de failles, etc.), la représentation des frontières n est plus satisfaisante: il n y a plus de relation univoque entre la surface modélisée et la formation géologique qui peut alors se trouver sur ou sous cette dernière. Il est alors nécessaire de faire appel à des modèles de données réellement volumiques: par exemple ceux basés sur les voxels ou les tétraèdres. À l heure actuelle, ces modèles sont implémentés dans des logiciels spécialisés (par exemple les modeleurs géologiques), mais leur développement dans les SIG généralistes reste peu avancé. Besoins En octobre 2005, le canton de Genève a fait l acquisition de nouvelles données LIDAR. Cette campagne d acquisition a permis à l administration cantonale de disposer de modèles numériques de terrain d une précision planimétrique de 20 centimètres et d une précision altimétrique de 15 centimètres sur l ensemble du canton. Une enquête4 a montré le fort intérêt des utilisateurs des produits cadastraux à grande échelle pour l intégration de la troisième dimension dans les données SIG du canton de Genève. Fort de cette information, l administration cantonale genevoise a lancé un projet pilote pour l intégration de la troisième

16 dimension dans le cadastre genevois (Vieira de Mello, 2006). Cette étude a permis d évaluer plus précisément le potentiel des données LIDAR pour l introduction de la 3D dans la mensuration officielle de la ville de Genève. Sur la base des réponses obtenues et pour une meilleure organisation et compréhension des besoins de chacun, les résultats du sondage ont été classés en 6 domaines distincts (Carneiro, 2008): Architecture, urbanisme et aménagement du territoire; Services routiers, ferroviaires et aériens; Environnement et énergie; Mobilité piétonnière et cycliste; Sécurité et gestion de situations d urgence; Souterrain: réseaux souterrains, couches géologiques, etc. Pour chacun de ces domaines, une palette d informations 3D pertinentes a été recensée sous forme d indicateurs. En ce qui concerne le sous-sol, le projet de recherche Deep City mené à l EPFL (Blunier, 2009) a par ailleurs permis d évaluer les enjeux d une gestion coordonnée des ressources du sous-sol (espace, géomatériaux, énergie géothermique et eau souterraine) pour le développement territorial. Les défis posés par la gestion de l information spatiale 3D en souterrain ont été évalués dans ce cadre. Aujourd hui, il existe un important déficit de mutualisation de la connaissance du sous-sol. Les données et géodonnées qui le décrivent restent trop souvent hétérogènes dans les formats et descripteurs utilisés, et sont dispersées entre plusieurs sources. Cet état de fait a pour conséquence une faible prise en compte par les décideurs et gestionnaires urbains des possibilités de développement offertes par les ressources du sous-sol et des défis liés à leur valorisation. Les géosciences et l utilisation des SIG peuvent aider à modifier cette situation. Pour cela, il est nécessaire de développer des stratégies de gestion de l information spatiale qui permettent non seulement, de représenter les usages du sous-sol (bâtiments souterrains, infrastructures de réseau, etc.), mais aussi le contexte géologique et hydrogéologique de la ville. Exemple d utilisation Un exemple d utilisation de données 3D (LIDAR) dans le domaine de l environnement et de l énergie est lié au calcul d un indicateur quantitatif d ensoleillement par bâtiment. Dans la Figure 4 on peut visualiser un modèle 3D reconstruit (NDR2 sans façades texturées), avec le résultat de ce type d analyse pour la journée relative au solstice d été. Dans ce cas, chaque toit de bâtiment est représenté avec une couleur différente en fonction du nombre d heures sous exposition solaire directe. Les exemples d exploitation des géodonnées 3D du sous-sol restent peu nombreux. Dans le cadre Fig. 1: Quelques exemples de sources de données disponibles dans la ville de Genève. De gauche à droite : points bruts obtenus par LIDAR aéroporté (classés en fonction de la couverture du sol); orthophoto; modèle brut obtenu par LIDAR terrestre (résolution à 25 cm) d un pont (passerelle de l île). Source de données: DCMO, Genève Plus de précision Niveaux de détail de répresentation (NDR) 3D NDR0 Modèle Digital de Terrain (2.5D) NDR1 Blocs de bâtiments sans structure de toits (3D) NDR2 Bâtiments texturés avec des structures de toits (3D) NDR3 Bâtiments en 3D avec détails architecturaux NDR4 Intérieur des bâtiments (3D) du projet Deep City, un cas d étude sur la ville de Genève a été développé en se basant sur les données et les outils couramment maitrisés. Pour cela, les modèles géologiques et hydrogéologiques réalisés ainsi que les données sur les usages ont été projetés sur des «étages» de profondeur constante. Ce prototype de SIG pour le sous-sol urbain a permis d évaluer les potentialités de valorisation (voir par exemple Figure 5) des différentes ressources et d anticiper les conflits et synergies d usage possibles. Sources de données LIDAR Cadastre, LIDAR aérien LIDAR aérien et terrestre, photogrammétrie Photogrammétrie et LIDAR terrestre (façades de bâtiments), approches hybrides LIDAR terrestre Fig. 2: Différents niveaux de détail de représentation (NDR) 3D en milieu urbain Fig. 3: Modèle 3D géologique à base de modèles numériques d altitude (2.5D) 16 Bulletin e-geo.ch 23 7/2009

17 Fig. 4: Modèle 3D reconstruit (NDR2 sans façades texturées) avec le résultat du calcul d ensoleillement par bâtiment pour la journée relative au solstice d été. Chaque toit de bâtiment est représenté avec une couleur différente en fonction du nombre d heures sous exposition solaire directe. Fig. 5: Évaluation du potentiel géothermique sous forme de conductivité thermique équivalente: données dérivées du modèle géologique 3D Conclusions Cet article montre la diversité d applications possibles pour des données et modèles urbains numériques 3D, sachant qu il existe une multitude d utilisateurs différents avec des besoins spécifiques. Ceux-ci doivent être établis sur la base des cas d étude (comme présenté ici pour la ville de Genève) et ne prétendent bien sûr ni à l universalité, ni à la complétude. D autres villes, différentes par la nature du tissu urbain et par les enjeux de leur développement, feront sans doute émerger d autres besoins et nécessiteront la définition d autres indicateurs. En tous les cas, tout projet de modèle urbain devrait faire l objet d une analyse des besoins approfondie avant que des processus coûteux d acquisition et de modélisation ne soient engagés! En tous les cas, de nombreux défis doivent encore être relevés pour pleinement valoriser les modèles urbains 3D, à l exemple du développement de modèles 3D à la sémantique enrichie (ontologies urbaines 3D, thèmes des actions COST C21 et TU0801), des infrastructures de données et des cadastres 3D, et d interfaces de visualisation et d exploration enrichies. En tous les cas, de nombreux défis doivent encore être relevés pour pleinement valoriser les modèles urbains 3D Par «modèle 3D urbain», on comprend une description de la ville sous forme d objets tridimensionnels assortis de caractéristiques sémantiques pertinentes. 2 Light Detection and Ranging. 3 Conception Assistée par Ordinateur. 4 Enquête réalisée dans l ensemble des cantons suisses sous l égide de la Conférence des services cantonaux du cadastre (CSCC). Références Blunier P. (2009), Méthodologie de gestion durable des ressources du sous-sol urbain. Thèse de doctorat 4404, EPFL, Lausanne Carneiro C (2008), Communication and visualization of 3-D urban spatial data according to user requirements: case study of Geneva. Proceedings of the XXI ISPRS Congress, 3 11 July, Beijing, China. Kolbe T., Gröger G., Plümer, L. (2005), «CityGML Interoperable Access to 3D City Models», In: Oosterom, Zlatanova, Fendel (Eds.). Proceedings of the Int. Symposium on Geoinformation for Disaster Management, 21st 23rd March 2005, Delft, Netherlands, Springer. Vieira de Mello A. (2006), «Projet de levé de la troisième dimension dans la mensuration officielle». Rapport final, Direction Cantonale de la Mensuration Officielle, Octobre 2006, Genève, Suisse.

18 C o p r o d u c t i o n d e g é o d o n n é e s e t d é v e l o p p e m e n t s d e l a 3 D Après le bâti 3D, au tour des ponts et tunnels de prendre du volume Laurent Niggeler, SEMO, ingénieur géomètre cantonal et directeur; Thierry Sangouard, SPATIAL SA, ingénieur géomaticien, directeur Le dernier salon Imagina, qui s est tenu du 4 au 6 février à Monaco, a mis en évidence nettement la tendance vers une utilisation plus pragmatique des outils 3D et de la modélisation des villes en 3D, permettant de multiples applications, notamment en ce qui concerne la concertation publique et l accompagnement de projet. Ce sont les collectivités locales qui sont parmi les premières à prendre le train en marche. Pour certaines d entre-elles, la 3D est un instrument majeur en matière de politiques publiques. Les applications permettent de gérer aussi bien le territoire au quotidien, que de mieux comprendre (et faire comprendre) les projets d aménagement. Mais surtout, la modélisation d un territoire en 3D est un formidable outil d aide à la décision pour les élus. L article paru dans un précédent bulletin d e-geo.ch (octobre 2008), présentait la démarche engagée par la République et canton de Genève en matière de 3D. L acquisition de l ensemble du bâti sous forme tridimensionnelle s est terminée cet été, et les données seront disponibles dès cet automne. Le dicton «l appétit vient en mangeant» peut également s utiliser pour la 3D. Le maquettage de plusieurs projets d infrastructures de transports et d aménagement sont en cours et nécessitent l apport d objets tridimensionnels supplémentaires comme les ponts, tunnels, les candélabres et le mobilier urbain. Le maquettage de ce type de projets est une «mine» d apprentissage pour tous les acteurs concernés tant publics que privés. Cela met en jeu notamment: Des techniques de maquettage De la sémiologie 3D (comment rendre lisible des informations dans un contexte 3D) D adapter la façon de communiquer sur les projets De nouvelles techniques d acquisition de données. Un focus sur ce dernier point est l objet de la suite de cet article et plus spécifiquement pour les ouvrages d art. Etude sur les ouvrages d art en 3D En février 2009, le service de la mensuration officielle du Canton de Genève (ci-après SEMO) et SPATIAL SA lançait conjointement une étude sur les ouvrages d art en 3d visant les objectifs principaux suivants: Récolter et analyser les besoins des usagers actuels ou futurs en matière d ouvrages d art en 3d synthétiser les méthodes techniques 3d à disposition, proposer un modèle de données spécifiques à ce type d objets évaluer les interfaces d échanges, et les possibilités de diffusion sur le web. L étude a débuté par une large campagne de consultation et communication, souhaitée la plus exhaustive possible, auprès des acteurs ou consommateurs actuels ou pressentis. Une cinquantaine d institutions publiques et des privés ont été interviewés parmi lesquels les services, Monuments et Sites, l Urbanisme, la police, les pompiers, les architectes, les ingénieurs civils, les ingénieurs géomètres, Il ressort très clairement de cette enquête, très bien accueillie, que la 3d se profile comme un outil incontournable à moyen terme et deviendra le socle commun de conception pluridisciplinaire. Les ouvrages d art sont un des éléments important du socle 3d et sont utiles non seulement à la visualisation, mais également à la compréhension du territoire et de la maquette et également nécessaire à l analyse spatiale, telle que les axes et l interconnexion en matière de mobilité. Les responsables de la sécurité (pompiers, police) ont besoin d informations précises sur le gabarit des ponts et des tunnels, les volumes d air et toutes autres objets ou informations avec un impact direct sur leur stratégie d intervention. Ouvrages genevois modélisés Tels Que Construits La modélisation d un territoire en 3D est un formidable outil d aide à la décision pour les élus. 18 Bulletin e-geo.ch 23 7/2009

19 De nouveaux services inédits naîtront en aval de ces données, notoirement en e-commerce. Pont Route des Jeunes, canton de Genève Tunnel de Confignon, 1400 mètres en deux fois quatre voies, canton de Genève Intérieur tunnel de Confignon, canton de Genève Pont Rouge, Grand Lancy, canton de Genève Les entretiens auprès des utilisateurs ont également mis en évidence que la 3d doit suivre des mises à jour continues selon un processus très proche de celui existant pour le foncier cadastral 2d. De la vue piétonne vers une diffusion immersive sur le web Force est de constater l intérêt suscité par la 3d de détail ou vue piétonne. De nouvelles technologies brevetées dotées de puissants outils d acquisition d images géolocalisées, et de diffusion sur le web, voient le jour et sont en plein essor. Ce n est sûrement pas un hasard si les voitures de captation Google ont sillonné dernièrement les rues de Genève. Certaines communes du canton seront très prochainement visibles en vue piétonne sur Street-View, l application internet immersive du géant américain. La vue piétonne, géométrique à 360 degrés, dite immersive (promenade au gré de l internaute), sera incontournable par les projets urbains à moyen terme, pour l entretien des Ouvrages d Art, la préparation des interventions pour des services comme les pompiers, la police De nouveaux services inédits naîtront en aval de ces données, notoirement en e-commerce. Dans le cadre de l étude SEMO-SPATIAL SA et afin de tester ces nouvelles technologies, une campagne de couvertures photographiques et vue panoramique a été réalisée, lors de la fermeture du tunnel de Carouge, en avril Les résultats sont disponibles sur le site internet du SEMO. La modélisation des ouvrages d art, une affaire de professionnels Parallèlement à cette étude le service de la mensuration officielle a commandé à un groupement de sociétés la modélisation Tel Que Construit d une quinzaine de ponts et de tunnels sur le territoire genevois. Les précisions à respecter était en planimétrie et en altimétrie de 15 cm. Les ouvrages devaient être modélisés de manière à avoir une bonne apparence en tant qu objet seul, impliquant pour certains, de relever et d appliquer des textures photogrammétriques réelles (PNG canal Alpha). La majorité des ouvrages à mesurer et modéliser, se situent sur réseau autoroutier où un arrêt de la circulation est soit très onéreux soit interdit. La Méthode Laser Scanner Mobile Terrestre, respectant les contraintes sécurité, précision et coûts, a logiquement été retenue par le mandataire. Le Laser Scanner Mobile est géolocalisé schématiquement par un DGPS et une centrale inertielle. L ensemble fournit d excellents résultats (5 cm d emq) mais dérive lorsque le DGPS est inaccessible comme dans les tunnels, par exemple. Une attention toute particulière a donc été apportée pour recaler les nuages de points par des mesures indépendantes, laser fixe, théodolite, et assurer une qualification quantifiée systématique des millions de points mesurés, avant la modélisation finalisée sous 3dstudio. La modélisation et les textures génériques (couleurs résultantes moyennes de clichés HDRI terrain) ou réelles, ont été livrées au format géodatabase multipatch ESRI. L interface 3dstudio (cordonnées locales) ESRI (système national suisse MN03) d importation n existant pas, SPATIAL SA et son partenaire DEPTH SA MONTHEY, l ont développé. Toutes les images d ouvrages d art de cet article sont les résultats de cette campagne d acquisition; ces modèles ont été intégrés dans les maquettes des projets d infrastructures en cours à Genève et répondent pleinement aux besoins. Les modèles et socles tridimensionnels ne sont qu aux prémices de leur vie, laissons l avenir se dessiner et bientôt on ne parlera plus de maquette numérique 3D mais de territoire en 3D, montrant ainsi le fait que la 3D sera devenue un véritable outil de gestion dans de nombreux domaines. Une partie des collectivités territoriales sont prêtes aujourd hui à utiliser la 3D, sous forme de maquette numérique; elles seront un jour prochain prêtes également à travailler en 3D.

20 C o p r o d u c t i o n d e g é o d o n n é e s e t d é v e l o p p e m e n t s d e l a 3 D Géologie 3D et cartographie du territoire David Giorgis, géologe, responsable du cadastre géologique, Etat de Vaud, Office de l information sur le territoire OIT Aménager l espace de façon durable, c est aussi intégrer la troisième dimension du sous-sol et de ses ressources. La modélisation géologique en 3D consiste à décrire et représenter la nature et la géométrie des formations géologiques. Il existe différentes manières d obtenir ces informations. Les plus «faciles» à mettre en œuvre dérivent d observations de surface (cartographie géologique). Il existe également des méthodes indirectes comme celles appliquées par les spécialistes en géophysique qui analysent depuis la surface le comportement ou la propagation de certaines ondes dans le sous-sol afin d en déduire sa structure et sa composition. Mais les méthodes les plus directes pour connaître la constitution du sous-sol concernent les ouvrages de reconnaissance (forages, fouilles, etc.). Ainsi, comme le mentionne le Bureau de Recherche Géologique et Minière en France (BRGM, 2008), «qu elle soit collectée sur le terrain, dans des forages ou de manière indirecte par le biais de la géophysique, l information géologique s exprime par nature dans un référentiel en 3D». Par conséquent, la production d information géologique en trois dimensions apparaît comme une évidence et une suite logique de l évolution numérique de notre société. Jusqu il y a quelques années, la géologie tridimensionnelle était réservée aux institutions, sociétés ou compagnies ayant d importants moyens financiers, informatiques et techniques, en particulier les compagnies pétrolières et minières. Le sous-sol était alors un domaine souvent laissé pour compte dans les systèmes d informations géographiques. Depuis quelques années l évolution des outils informatiques et la disponibilité croissante de nombreuses géodonnées liées au sous-sol ont permis d élargir considérablement le champ d investigation et d application dans ce domaine. Simultanément, les enjeux climatique/ énergétique (promotion de l utilisation d énergies renouvelables et notamment de la géothermie) et démographique (accroissement de la population et de la mobilité > besoin d espace > pression croissante sur l utilisation du sous-sol), ainsi que la mise en place de politiques de développement durable donnent au sous-sol une importance croissante en terme de ressource dont il faut tenir compte dans le cadre du développement territorial (Figure 1). Aménager l espace de façon durable, c est aussi intégrer la troisième dimension du sous-sol et de ses ressources. Fort de ce constat et compte tenu de la diversité des réalisations, initiatives et projets en cours intégrant une composante géologique tridimensionnelle (Figure 2), un workshop a été organisé, durant la journée Géoperspectives 09, pour faire interagir les différents acteurs du sous-sol Energie géothermique Espace et géomatériaux (bureaux privés, milieux académiques, collectivités publiques) et leur faire partager leurs expériences en matière de géologie 3D et de cartographie du territoire. Les enjeux, les méthodes et les problèmes rencontrés, et ont ainsi pu être débattus. Il a notamment été question de la relevance, de la cohérence, de la représentativité et de la disponibilité des données et des interactions possibles entre modeleurs (logiciels de modélisation) géologique 3D et systèmes d information géographique (SIG). En outre, les discussions ont également relevé qu il était justifié de mettre l accent sur les 200 à 300 premiers mètres en raison des nombreuses interactions entre les différents usages du sous-sol. Toutefois, les modèles géologique 3D ne doivent pas uniquement se limiter aux structures «proches de la surface», car ils sont intégrés dans un ensemble géologique plus large qu il est tout aussi important de modéliser. Le succès de ce workshop paraît être révélateur d un «bel avenir» pour la géologie tridimensionnelle. Cependant, comme dans bien des domaines liés à l utilisation des géodonnées, la mise en réseau des données et leur homogénéisation (mise en cohérence de l information géologique) sont des éléments prépondérants pour la conception de modèles géologiques 3D réalistes et cohérents. La mise en réseau des acteurs et par ailleurs l évolution participative des connaissances du sous-sol amélioreront grandement la qualité et le détail des modèles géologiques 3D. A moyen terme, le temps sera venu d avoir un modèle de «base» public Eaux souterraines Fig. 1: Les ressources du sous-sol c est en particulier, de l énergie géothermique, de l eau, des géomatériaux et de l espace à utiliser (infrastructure de transport, espace de stockage, etc.). Les enjeux d une gestion intégrée et globale du territoire, c est maîtriser/ identifier les contraintes de son environnement dans toutes ses dimensions (Réf. Deep City). Il paraît être d un «bel avenir» pour la géologie tridimensionnelle. 20 Bulletin e-geo.ch 23 7/2009