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Interaction SIG et logiciels 3D pour l’élaboration de maquettes du territoire


Session 3D
 


Olivier TRAVAGLINI
olivier.travaglini@hesge.ch

Yacine BENMANSOUR

Olivier DONZE

hepia

Rue de la Prairie 4
CH-1202 Genève
www.hesge.ch/hepia
Tél. +41 (0)22 388 41 59
Fax +41 (0)22 759 95 01

 

Mots-clés, logiciels ESRI utilisés et publics visés
 


Mots-clés : 3D, maquettes virtuelles, aménagement du territoire

Logiciels ESRI utilisés : ArcGIS Desktop

Public visé : Tout public

 

Contexte


De nos jours, les projets de développement urbain nécessitent une importante communication visuelle sous forme d’images de synthèse 3D.

Si les applications SIG 3D telles qu’ArcScene ou ArcGlobe permettent de créer rapidement et simplement des maquettes virtuelles tout en offrant des possibilités d’analyse SIG intéressantes, le rendu graphique de ces applications est très simpliste et ne répond pas de façon satisfaisante au besoin de communication d’un projet d’architecture.

Les applications d’imageries 3D telles que Maya, 3ds Max, Cinema 4D ou autres sont capables de produire des images de synthèse de très haute qualité, mais l’interopérabilité avec les données SIG et le géoréférencement sont difficiles et même si la récupération de la géométrie est possible dans la plupart des cas, les données attributaires sont perdues.

Le groupe Modélisation Informatique du Paysage (MIP) rattaché à la filière Architecture du Paysage de la Haute Ecole du paysage, d’ingénierie et d’architecture s’est fixé comme objectif de développer des outils de génération de maquettes du territoire sur la base d’information SIG, de manière simple et rapide.

Ayant à sa disposition l’ensemble des données du SITG (Système d’Information du Territoire Genevois) – plus de 400 couches SIG aux formats ESRI – ainsi qu’une licence école des produits ESRI, le choix du SIG était simple, de plus les formats ouverts tels que shape ou multipatch allaient considérablement leur simplifier la tâche.

Pour le logiciel 3D, le choix s’est porté sur Cinema 4D, dont la qualité des rendus et la simplicité d’utilisation sont exceptionnelles. C’est également un produit multiplateforme (Mac+PC) et la version de base est à un prix très abordable (env. 600.-- $). D’autre part, Cinema 4D dispose de 3 niveaux de programmation différents qui permettent de pouvoir créer des plug-ins relativement facilement. Ces trois niveaux sont :

Xpresso : Programmation visuelle équivalente au Model Builder d’ArcGIS

COFFEE : Langage de script équivalent de Python dans ArcGIS

C++ : Un sdk en C++ pour la programmation avancée

L’objectif étant de pouvoir générer très rapidement une maquette virtuelle du territoire à large échelle, il fallait pouvoir récupérer de façon automatique les éléments de base d’une telle maquette, à savoir le terrain, les bâtiments et la végétation.

Le groupe MIP a donc commencé à réfléchir aux fonctions qui seraient intéressantes à développer et en a retenu les suivantes :

Importation d’image raster pour le MNT MNS et d’autre raster image comme orthophoto ou fond de plan en utilisant les fichiers de calages pour assurer le référencement.

Importer des shapefiles avec leurs attributs afin d’exploiter ceux-ci pour la mise en forme de la maquette et surtout garder un lien dynamique sur ces fichiers pour pouvoir, à tout moment, utiliser la puissance d’analyse d’ArcGIS et visualiser le résultat directement dans Cinema 4D.

Pour la végétation, deux méthodes ont été développées. La première consiste à récupérer le relevé SIG ponctuel de tous les arbres du canton et d’utiliser les attributs pour le dimensionnement, mais également le type de représentation.

La seconde consiste à utiliser le produit d’un calcul sous Spatial Analyst, à savoir la carte de végétation issue de MNS-MNT-Bâtiments. Le plug-in génère les arbres selon une densité choisie et les dimensionne selon le MNS.

Pour les bâtiments, il existe également deux cas de figure ; soit on possède directement les bâtiments en 3D au format Multipatch et dans ce cas, un simple import de la couche suffit, soit on dispose d’une couche de polygone 2D dont l’attribut hauteur permet de les extruder.

Le format de la Geodatabase n’étant pas ouvert, le groupe MIP est, pour l’heure, contraint de passer par le format shapefile ce qui l’oblige à faire une étape de transformation préalable. Au final, les développements se sont révélés relativement simples à réaliser.

Aujourd’hui, le groupe MIP est donc capable de réaliser une maquette à l’échelle d’une commune géographiquement exacte qui contient, un modèle de terrain avec une orthophoto (ou tout autre fond plan), les bâtiments, la végétation ainsi que le mobilier urbain en quelques heures seulement.

Une fois la maquette faite, il est possible d’y intégrer des projets afin d’obtenir des images conformes à la réalité des futures implantations.

De plus, grâce aux fonctionnalités graphiques de Cinema 4D, cette solution permet de générer à partir de la même maquette, des images de type « maquette blanche », « sketch » ou « photo réaliste ».


Capture d’écran de CINEMA 4D avec les plug-ins développés pour générer les maquettes.


Image de jour d’une partie de commune de Carouge.


Image de nuit de la même zone. L’emplacement des lumières est basé sur la couche SIG de l’éclairage public.


Maquette d’une partie de la commune de Russin.


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