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Les usages de la 3D auprès du Grand Public


Introduction

Auparavant, un objet ou un lieu se représentait en plan et en coupe. Depuis, les outils informatiques et la notion d’infographie se sont développés. Après la conception et le dessin assisté par ordinateur, la représentation en 3D par ordinateur a été inventée. Aujourd’hui, du cinéma à l’aéronautique en passant par les jeux vidéo, nous utilisons de plus en plus ces nouvelles techniques de conception d’objet en trois dimensions.

Dans notre étude appliquée au Génie Urbain, nous étudierons uniquement le support de représentation 3D le plus adapté aux problématiques des villes : la maquette numérique 3D. Considérée comme un outil de travail et de technique quasiment incontournable aujourd’hui, nous essayerons de comprendre l’intérêt et l’utilité de la rendre Grand Public.

Quels sont les usages de la maquette numérique 3D démocratisée ? Quel est l’intérêt pour les villes d’obtenir ce type de maquette et de la rendre accessible pour tous ? Quelle peut être la valeur ajoutée auprès du Grand Public d’une telle maquette ? En cas de démocratisation, quelles simplifications de représentation pouvonsnous faire pour la rendre la plus compréhensible possible ?

Après avoir établi les définitions utiles à ce rapport, les logiciels informatiques utilisés, les projets existants et l’intérêt des villes d’aujourd’hui à la démocratiser, nous proposerons de nouveaux usages de celle-ci.


I.La 3D aujourd’hui au service des villes

I.1 Qu’est-ce qu’une maquette numérique 3D 

I.1.1. Quelques définitions incontournables

La maquette numérique 3D est une représentation géométrique d’un objet ou ensemble d’objets réalisée sur ordinateur de façon à l’analyser, le contrôler et en simuler certains comportements. Elle est notamment utilisée dans les domaines de l’aéronautique, de l’automobile, de la défense et de la construction. Son utilité et son usage son principalement de modéliser et de concevoir.

Le BIM (Building Information Modeling) désigne la maquette numérique 3D appliquée au domaine de la construction. Il s’agit d’un logiciel permettant l’élaboration d’un processus d’intégration, de production, de gestion et de visualisation de données. Un modèle de bâtiment ou d’ouvrage créé à partir de ce logiciel n’est pas qu’un catalogue d’objets positionnés dans l’espace ; il comprend aussi une description des relations entre objets et de leurs propriétés. Par son émergence, les relations entre les différents corps de métier de la maîtrise d’œuvre et des entreprises sur le chantier sont en pleine mutation. Cela amène l’organisation des projets de construction à changer, avec l’apparition du travail collaboratif où une réelle interaction se crée entre les divers intervenants d’un chantier.

Le système d’information géographique (SIG) est un système d’information conçu pour recueillir, stocker, traiter, analyser, gérer et présenter tous les types de données spatiales et géographique. Il permet par exemple de représenter les objets existants dans un lieu donné. Les exemples les plus connus de SIG sont Google Earth et AutoCAD Map 3D.

La réalité augmentée désigne les systèmes informatiques qui rendent possible la superposition d’un modèle virtuel 2D ou 3D à la perception que nous avons naturellement de la réalité et ceci en temps réel. Elle désigne les différentes méthodes qui permettent d’incruster de façon réaliste des objets virtuels dans une séquence d’images. Elle s’applique aussi bien à la perception visuelle qu’aux perceptions tactiles ou auditives.

I.1.2. La différence entre la maquette numérique 3D et le BIM

Le rôle de ces deux outils reste fondamentalement le même : fournir une représentation 3D d’une construction. Cependant, ils se différencient par leur finalité, leur niveau de rendu et leur échelle.

Le BIM est utilisé par des professionnels et englobe les modélisations de toutes les techniques liées à la conception de l’objet : réseaux, structures et autres corps d’états techniques. Le rendu 3D du modèle est donc très détaillé avec énormément d’informations techniques puisque le modèle a pour finalité la
conception et la production d’une construction. Sa visualisation 3D est donc à l’échelle de la parcelle et des bâtiments environnants.

A la différence du BIM, la maquette numérique 3D Grand Public se doit d’être épurée, représentative de l’enveloppe de la construction avec très peu de détail architectural, structurel ou technique. Par ce niveau faible du détail, elle permet tout autant la modélisation à l’échelle de l’objet que d’une ville tout entière. D’autre part, elle n’a pas nécessairement pour finalité la réalisation de l’objet représenté mais peut être utilisé comme moyen d’échange avec la population.

I.1.3. L’intégration des SIG et de la réalité augmentée

- Le SIG inclu dans la maquette numérique 3D Grand Public

Actuellement, presque tous les métiers peuvent utiliser le SIG. Les problématiques auxquelles nous devons faire face ont toutes un lien étroit avec la géographie : la gestion de l’eau, l’environnement, la résilience urbaine. Nombreux sont les domaines concernés par le SIG.

Malgré son nombre incalculable d’applications, nous constatons qu’il est peu intégré à des supports 3D. Énormément de données concernant les SIG territoriaux ont été produites et continuent d’être produites, mais seulement en 2D, par manque de moyens, de techniques et de compétences. Les supports restent pour l’instant 2D. La 3D est peu incluse dans les projets Grand Public.

Toutefois, la maquette numérique Grand Public a plus d’intérêt que le BIM à inclure un SIG. Les informations géographiques vont aider le Grand Public à la compréhension de notre maquette. Les utilisateurs pourront mieux cerner le territoire, se repérer, se géolocaliser, situer l’infrastructure modélisée dans son contexte environnant, obtenir les caractéristiques des éléments géographiques représentés et les événements qui s’y produisent. Fournir des informations géographiques à notre maquette a donc une plus-value certaine sur ses usages.

- La maquette numérique 3D Grand Public combinée à la réalité augmentée

Les applications de la réalité augmentée permettent une meilleure utilisation de la 3D. Elle peut rendre notre environnement plus palpable en stimulant nos sens. Elle est idéale pour toucher un large public. Y incorporer notre maquette numérique 3D Grand Public apporte vraisemblablement une valeur ajoutée dans le mesure où la perception que l’on en a, est considérablement améliorée.

I.2. Les logiciels de la maquette numérique 3D

Selon le niveau de détail attendu, nous utiliserons plus certains logiciels de modélisation que d’autres. Il y a trois cas de figures selon la finalité :

  • La finalité de modélisation est d’ordre technique : on utilisera un logiciel complet comme Revit ;
  • La finalité de modélisation est d’ordre esthétique : on se basera sur le fichier revit initialement créé que l’on épurera ensuite avec des logiciels de visualisation ; soit on modélisera directement la maquette avec des outils moins complets tel que Sketch Up.

Dans de nombreux cas, les maquettes numériques 3D Grand Public sont des modèles BIM épurés à l’aide de logiciels de visualisation 3D, comme c’est le cas par exemple de celle du Grand Paris Express.

Une fois la maquette numérique réalisée, il faut la rendre accessible au Grand Public. Ainsi, différents moyens de communication sont mis en place.  On y trouve :

  • Des interfaces, disponibles sur site web, proposant soit des parcours prédéfinis, soit un libre accès à l’ensemble de la maquette réalisée ;
  • La réalité augmentée, permettant de contextualiser une maquette numérique 3D dans son environnement réel ;
  • La vue immersive à 360° via des lunettes, fournissant une lecture dans l’espace d’un projet virtuel.
  • Les tables tactiles, sur le même principe que les interfaces ;
  • Les vidéos de présentation, donnant des images de la construction mais réduisant le Grand Public à un simple spectateur sans possibilité de manipulation de l’objet virtuel.

Cet ensemble d’outils permet la visualisation de projet afin que le Grand Public puisse se projeter, s’immerger et ainsi y adhérer.

I.3. La politique des villes sur le service urbain pour les habitants

Aujourd’hui, de nouvelles perspectives voient le jour quant à l’échange entre habitants et décideurs. Avec le développement des nouvelles technologies, la communication et l’information est plus rapide. Les élus peuvent donc se rapprocher de leur population et être plus accessibles. Nous allons voir que la maquette numérique 3D peut pour les élus être un media à adopter pour communiquer sur les projets de génie urbain.

Lors d’un projet d’aménagement, les décideurs des villes souhaitent le faire valoir auprès de leur population. Afin d’apprécier au mieux le projet en question, il faut trouver des médias de communication adaptés. La maquette numérique 3D accessible au Grand Public pourrait l’être. En effet, avec sa maniabilité, ce support permet de réellement se projeter dans le projet.

I.4. Les projets existants de maquette numérique 3D Grand Public

- Projets à grandes échelles

Différents projets actuels ont fait le choix de constituer une maquette numérique 3D Grand Public. C’est le cas par exemple du Grand Paris Express. La Société du Grand Paris (SGP) a confié à Vectuel la création d’une maquette numérique 3D de l’ensemble du futur réseau de transport francilien. Cette maquette numérique 3D accessible permet de véhiculer l’information et de médiatiser le projet auprès du public afin que chacun y adhère.

Au même titre que la Société du Grand Paris, la ville de Cannes a également mis à disposition de sa population une maquette numérique 3D. Créée par Thales Alenia Space, la maquette représente de manière réaliste le territoire de Cannes. Le but était d’obtenir un support autour duquel toute personne utilisant la ville pourrait collaborer. Comme le Grand Paris Express, la maquette de Cannes peut informer des projets publics la population avec un double enjeu : sa concertation et sa sensibilisation pédagogique architecturale et urbanistique.

Le plus de cette maquette accessible pour tous est qu’il permet à n’importe quel habitant d’implanter des projets personnels et analyser leur intégration paysagère. Si bien que cet outil est devenu obligatoire pour la présentation d’un nouveau programme à la ville.

- Projet individualisé

Contrairement aux deux précédents projets, URBASEE n’est pas une maquette numérique. URBASEE est une application en ligne développée par Artefacto, une entreprise qui fonde son cœur de métier dans la conception et la production d’outils de communication 3D. Elle est la pionnière en matière de réalité augmentée 3D extérieure.

Cette application permet l’interaction via une maquette numérique 3D entre un client et un concepteur/constructeur de maison.

L’utilisation de l’application se fait en 3 étapes simples qui consistent à d’abord créer des modèles 3D de maisons, les charger sur son espace URBASEE pour enfin montrer ces modèles aux clients. Cela leur permet de suivre la conception 3D de leur future maison et d’échanger plus facilement avec le concepteur sur tout type de sujet, qu’il s’agisse du design ou de la structure de l’édifice. Cela permet donc d’assurer une meilleure qualité de service et de produit. On a ici une réelle valeur ajoutée de la maquette numérique.


II.Les usages d’une maquette pour un habitant

II.1. Notre démarche de réflexion

Notre recherche sur les “usages de la maquette numérique 3D” vise à démocratiser la maquette numérique afin de la mettre au service des constructions urbaines et de ses usagers : le Grand Public. Afin d’identifier les usages potentiels nous allons procéder en trois étapes :

  1. Définir les infrastructures, les lieux que représenterait la maquette numérique 3D ;
  2. Lister des usages potentiels selon la construction, le lieu ;
  3. Analyser des points communs et des différences selon les différentes constructions définies.

Cela permettra d’aborder les questions suivantes :

  • Quelles informations pourraient être valorisées par une maquette numérique 3D ?
  • Quels usages pourraient avoir la maquette 3D d’une construction urbaine lorsqu’elle est mise à disposition de tous ?

Afin d’y répondre, on s’intéressera aux transports, aux parkings, aux musées et bibliothèques et aux commerces.

II.2. Nos analyses

- Structures et usages théoriques associées

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Recensé dans les 5 types de structures, l’usage essentiel pour un habitant d’une maquette numérique 3D est de se repérer et se localiser. Vient ensuite le signalement de problèmes techniques qui auraient un impact sur celui-ci et l’information de certains évènements ponctuels. Nous allons maintenant nous pencher sur la démocratisation de la maquette numérique 3D en étudiant ses usages réels via les projets cités auparavant.


 III. Le potentiel de la de mocratisation de la maquette nume rique 3D

III.1. Liste des usages réels

- Projets et usages réels associés

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- En résumé

Les usages les plus courants pour une maquette numérique 3D accessible au grand public sont :

  • Aide à la décision ;
  • Communiquer et promouvoir ;
  • Concevoir et planifier ;
  • Conduire un projet de façon optimisée et collective ;
  • Évaluer les risques naturels et la sécurité ;
  • Visualiser les détails, architecturaux, impact sur l’environnement, aménagement ;
  • Simulations d’activité ;
  • S’immerger ;
  • Permettre d’adhérer au projet.

III.2. La comparaison entre les usages réels et potentiels

Dans le tableau suivant nous avons mis en relation les usages potentiels avec nos exemples concrets de projets. On distingue trois types d’usages :

  • Les usages qui fonctionnent et qui sont déjà mis en place dans les projets (indiqués par la lettre O) ;
  • Les usages qui fonctionnent et qui sont susceptibles d’être intégrés à ces projets (indiqués par la lettre S) ;
  • Les usages qui ne fonctionneraient pas dans ces projets (indiqués par la lettre N).

De plus, on y met en évidence l’implication de la SIG dans ces différents usages et selon les projets.

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Au vu de ce tableau, le SIG est quasiment utilisé dans tous les usages potentiels listés plus haut. Il est donc vraisemblablement incontournable au sein d’une maquette numérique 3D pour le grand public.

Parmi, notre liste d’usages potentiels très peu d’entre eux sont déjà mis en place. Par contre on voit qu’il y a un réel potentiel d’amélioration en termes d’exploitation de ces maquettes en y ajoutant de nouveaux usages tels que les nôtres.

III.3 Intérêt de partager une maquette numérique 3D avec tous

Nous venons de voir que ces maquettes ne sont pas exploitées au maximum de ce qu’elles peuvent offrir. Non seulement, elles ont une multitude d’usages, aucunement restreints à la communication. Mais en plus, elles peuvent être bénéfiques aux utilisateurs durant l’ensemble du cycle de vie d’une construction : conception, réalisation, exploitation.

Une fois le projet achevé, sa maquette numérique peut devenir une interface entre usagers et exploitants du site.

En effet, elle constituerait une source d’informations virtuelles du site pour les usagers et une base de données pour l’exploitant. Plus précisément, les usagers pourraient acheter, se renseigner, se cultiver, signaler un problème directement à partir de la maquette numérique 3D.


 Conclusion

Lorsqu’on parle de maquette numérique 3D, il faut avant tout, faire la différence entre maquette numérique adaptée au Grand Public et le BIM destiné aux professionnels et experts. Ce dernier possède plus de détails et de données techniques.

La création d’une maquette numérique 3D Grand Public va donc se faire soit à partir d’un fichier BIM puis des outils de visualisations pour simplifier le rendu, soit à partir de logiciels de modélisation moins précis.

Par ailleurs, aujourd’hui énormément de projets touchent les usagers. La politique des collectivités territoriales tend vers la participation, la collaboration et l’implication des habitants dans les différents projets et décisions de la ville.

L’enjeu de la maquette numérique 3D est donc de créer une interface entre gestionnaires et usagers de la ville. L’échange, le dialogue, la concertation peuvent alors être favorisés par le biais de cette maquette. Car, c’est un outil facile de compréhension qui a un pouvoir fédérateur.

Mais la maquette numérique 3D possède quand même certaines limites lors de sa conception. Les concepteurs doivent se poser les bonnes questions quant à l’usage de celle-ci. Ils doivent s’assurer de la valeur ajoutée de rendre accessible une maquette numérique 3D au Grand Public. Il faut aussi qu’ils prennent en compte les paramètres de coûts, des données transmises et de la pertinence entre échelle et détails.

Pour finir, avec les technologies qui évoluent, les détails, les données, les outils de la maquette numérique s’amélioreront. Les limites seront donc repoussées laissant à l’utilisation de la maquette numérique 3D par le Grand Public une marge d’évolution et de développement.

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