Niveaux de précision d’une maquette urbaine

Les niveaux de détail LOD existant dans la maquette numérique de bâtiment trouvent également une définition pour la maquette numérique urbaine (MNU).

Frontière entre MNU et MNB

La définition de la maquette numérique urbaine (MNU) est donc assez similaire à celle de la maquette numérique de bâtiment (MNB).

Lorsque le BIM et la maquette numérique au sens large seront suffisamment ancrés dans les habitudes de travail, c’est-à-dire dans probablement une à plusieurs décennies, on ne se posera probablement plus la question de savoir où se situe la limite entre MNU et MNB. Les standards communs qui existeront permettront de passer d’une échelle à une autre sans difficultés. Mais à l’heure actuelle les logiciels ne sont pas communs aux deux échelles et le passage de l’une à l’autre nécessite des conversions vers de formats de fichiers « tampons ».

S’agissant d’exports/imports cela revient à travailler dans un processus BIM de Niveau 2 : des maquettes échangées par les concepteurs mais sans répercussion en temps réel des modifications apportées par les autres concepteurs dans la maquette commune.

A ce stade la question qui se pose alors est de savoir où se situe la frontière entre MNU et MNB.

Notamment en raison des limites logicielles, il est évident que la maquette numérique urbaine est adaptée aux projets à l’échelle nationale, régionale ou départementale. La maquette numérique de bâtiment est quant à elle bien entendue associées aux objets (composants) d’un bâtiment et de l’ouvrage lui-même. Un ensemble de 2 à 3 bâtiments sera également associé à une MNB. Mais qu’en est-il d’une zone d’activité de 10 bâtiments avec des infrastructures de VRD communes, d’une zone commerciale composée de 20 bâtiments de parkings et de giratoires, d’un quartier ? Pour ces tailles intermédiaires le plus simple et de faire cohabiter les deux types de maquette en fonction de l’usage que l’on souhaite en faire.

1. Modéliser les bâtiments isolements dans des MNB distinctes
   • Permet la conception et la synthèse
   • Permet la gestion de chantier à l’échelle d’un bâtiment
2. Assembler ces bâtiments dans une MNB commune
   • Permet la conception des connexions entre les bâtiments
   • Permet une gestion commune de chantier dans le cas où une même entreprise réalise plusieurs bâtiments,
3. Assembler ces MNB dans une MNU en passant par une conversion IFC / CityGML
   • Permet les simulations à grande échelle (effets de site liés au vent, ensoleillement, propagation acoustique, incidences sur les flux routiers

Au final, il semble donc que la vraie question à se poser n’est pas « quelle est la taille de projet qui sépare MNU et MNB », mais plutôt « quels sont les usages qui seront faits de cette maquette » ?

• Conception et synthèse de bâtiment, gestion de chantier = MNB
• Simulations à grande échelle = MNU

Le standard CityGML

Le standard CityGML est comparable au standard IFC en ce sens où il s’agit d’un format ouvert libre et gratuit dont le principal enjeu et d’assurer l’interopérabilité entre les différents logiciels et acteurs modélisant et exploitant une maquette numérique à l’échelle urbaine.

D’une part il existe le monde SIG (Système d’Information Géographique) qui se définit comme « un système d’information qui intègre, stocke, analyse, et affiche l’information géographique dont les applications sont des outils qui permettent aux utilisateurs de créer des requêtes interactives, d’analyser l’information spatiale, de modifier et d’éditer des données au travers de cartes et d’y répondre cartographiquement ». D’autre part il existe le monde de la gestion technique du patrimoine notamment associé au BIM.

La rencontre des deux mondes a donné naissance au format CityGML promu internationalement par l’OGC (OpenGeoSpacial). Les caractéristiques principales de ce standard sont :

1. Modélisation thématique : le modèle couvre une large gamme de composants urbains tels que (liste non exhaustive) les bâtiments, les réseaux de transport, l’hydrographie, la végétation, le relief du terrain, l’occupation des sols, le mobilier urbain…
2. La gestion du multi-échelle (de la région au bâtiment) avec le concept de LOD. Le même objet peut être représenté avec une géométrie différente à chaque niveau. Les modèles applicatifs ou de simulation peuvent exploiter les données au LOD le plus approprié. CityGML spécifie cinq niveaux (voir figure 1).

Les définitions précises des 5 niveaux de LOD sont :

• LOD0 : régional, représentation du terrain : une ortho-image ou une carte peut être drapée sur un modèle numérique de terrain, avec des données de niveau régional d’occupation des sols, d’hydrographie et de réseaux de transport.

• LOD1 : vue urbaine. Les bâtiments sont modélisés sous forme de bloc à toits plats. Il s’agira d’une extrusion des surfaces inscrites au cadastre dans le cas d’une création manuelle de maquette. Dans le cas d’une acquisition automatique le résultat obtenu par photogrammétrie peut être qualifié de LOD1.5

• LOD2 : quartier, projets. Les bâtiments sont modélisés avec leur structure de toit, et des surfaces délimitatives sémantiquement classifiées. Des objets de végétation, de mobilier urbain et de réseau de transport plus détaillés peuvent également être modélisés.

• LOD3 : modèle architectural (extérieur) et infrastructures ou objets urbains. Les structures détaillées des façades et des toits, balcons, fenêtres sont modélisées, ainsi que les textures « haute résolution », les objets de végétation, de mobilier urbain et de réseau de transport détaillés.

• LOD4 : modèle architectural (intérieur). Ce niveau a été conçu en cohérence avec le modèle IFC. Le LOD4 est donc le niveau de rencontre de la maquette numérique de bâtiment (MNB) et de la maquette numérique urbaine (MNU) : le niveau de détail de la modélisation intérieure des bâtiments est intégralement conservé dans le cadre d’une maquette CityGML LOD4.

Ces niveaux de détails sont illustrés par ces exemples de villes modélisées en 3D.