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SIG 3D - Pourquoi un SIG en 3D ? (1/5)

Pour démarrer cette série d'articles consacrés à l'utilisation de la 3D dans un SIG basé sur la plateforme ArcGIS, je vous propose d'introduire le sujet en parcourant les enjeux et les concepts d'un SIG 3D.



Parce que notre monde est en 3D...

Tout commence par une évidence, notre monde est 3D ! Cela nous conduit donc, depuis longtemps déjà, à utiliser des outils informatiques pour essayer de représenter au mieux une réalité présente ou future en collectant ou en concevant des modèles 3D. Longtemps considérée comme un gadget pour les services "communication", la 3D a opéré une mutation plus géographique. Qu'il s'agisse de répondre à des études dans le cadre de projets d'aménagement ou d'urbanisme, des problématiques de gestion d'équipements techniques, des études environnementales ou des analyses scientifiques, les apports d'une approche 3D au coeur du SIG sont multiples. 


On comprend mieux en 3D

Tout d'abord, nous l'avons tous expérimenté, l'affichage d'un contexte 3D apporte une vision enrichie qui permet de mieux comprendre certains phénomènes. Comment comprendre l'impact visuel d'une nouvelle infrastructure, les déperditions thermiques d'un bâtiment, un cadastre solaire ou l'érosion des sols sur un bassin versant, ... sans une visualisation 3D. Pour appréhender des problématiques spatiales, notre cerveau raisonne plus facilement et plus rapidement avec une visualisation en 3D.

Modélisation urbaine en 3D sur la ville de Lyon dans ArcGIS Pro


On a besoin de concevoir, de gérer et d'analyser en 3D

Les SIG sont avant tout des outils d'aide à la décision, à la planification et à la gestion. Ceci implique de fournir des outils de conception, d'analyse et de gestion intégrant la 3D. En effet, comment envisager des projets d'éco-quartiers, d'efficacité énergétique, d'optimisation de réseaux de transports, de déploiement de fibre optique, d'implantation d'éolienne... sans prendre en compte le relief, l'altitude, le volume, l'exposition, la pente ou encore la profondeur des autres éléments géographiques dont mon infrastructure va dépendre. La 3D est aujourd'hui indispensable dans la plupart des projets d'aménagement au sens large (urbanisme, agriculture, environnement, énergie, transport, ...) et sur l'ensemble du cycle de vie de l'infrastructure (conception, réalisation et exploitation). Que ces différentes phases se fassent directement avec des outils SIG ou avec des outils plus spécialisés, le SIG 3D doit être capable de concevoir ou d'intégrer ces données 3D, d'assurer la gestion du référentiel que constituent ces données (2D et 3D). 

Conception interactive de modèles 3D urbains avec Esri CityEngine

Au delà de la conception et de la gestion des données en 3D, un SIG 3D doit également proposer des capacités d'analyse spécifiquement 3D. En effet, quelle que soit la solution SIG utilisée, certaines problématiques spatiales ne peuvent se résoudre qu'avec des données 3D et des fonctionnalités d'analyse exploitant cette 3D. Un SIG 3D doit, par exemple, être capable de calculer un profil topographique, de calculer des lignes d'intervisibilité en intégrant des obstacles, de calculer des intersections 3D entre des équipements et des volumes réglementaires ou même encore de calculer l'exposition au soleil (ou à l'ombre) d'une facade à telle période de l'année. 

Exemple d'analyses 3D réalisées avec ArcGIS


On communique mieux avec la 3D

Le dernier enjeu de la 3D concerne la communication. Nous venons de l'évoquer, la représentation en 3D facilite la compréhension de phénomène et l'exposition d'idées, d'études ou de projets. La 3D joue donc un rôle important en terme de communication pour une organisation. Elle facilite la discussion, la concertation et au final la collaboration entre différents acteurs d'un projet.

Scène web 3D collaborative présentant un projet d'aménagement
et permettant aux utilisateurs de saisir des commentaires géolocalisés

La 3D constitue également un puissant outil pour présenter et faire comprendre à un large public un projet dont les enjeux peuvent être parfois complexes. C'est d'ailleurs pour cela que de nombreuses maquettes urbaines 3D ont été réalisées en France en relation avec des projets d'aménagement. Généralement, ces initiatives proviennent des services communication des organisations qui ont la charge de ces projets.

Scène web 3D présentant un aménagement avec une
visualisation avant/après projet

Un SIG 3D doit donc permettre non seulement la gestion des données 3D qui alimentent ces scènes 3D (et leur permettent de vivre et d'évoluer) mais aussi permettre la diffusion de ces scènes 3D auprès d'un large public. Cela passe des fonctionnalités permettant la construction de ces scènes 3D à partir des données du SIG, la publication de ces scènes 3D via le web, la fourniture d'applications de consultation 3D simples et légères sur tous types d'appareils, ou encore la mise à disposition de formats d'export ouverts vers des outils d'animation ou de post production vidéo.

Présentation du potentiel d'énergie solaire annuel collectable sur des bâtiments


Présentation d'un réaménagement urbain à l'aide CityEngine et de Lumion


Un SIG 3D, c'est quoi au final ?

L'utilisation de données 3D dans un SIG est donc un enjeu important. Le SIG 3D ne remet pas en cause le SIG 2D que vous gérez depuis des années, au contraire il est un prolongement qui s'appuie largement sur l'existant. En effet, la plupart des données 2D d'un SIG peuvent être exploitées directement dans un contexte 3D. Pour certaines données 2D existantes, elles serviront même de base à la génération de modèles 3D évolués (routes, végétation, relief, bâtiments, équipements urbains, réseaux, ...).

En termes de capacités, le SIG 3D doit permettre la génération et l'intégration de ces nouvelles données 3D et fournir les outils permettant leur gestion (stockage, mise à jour, import/export, ...). Il doit également permettre l'exploitation de ces données 3D, c'est à dire fournir des capacités solides de visualisation, d'interrogation et d'analyse en 3D.

Enfin, un SIG 3D doit permettre l'accès à l'information en 3D bien au delà des postes bureautiques utilisés par les profils experts. Il doit offrir les technologies, aussi bien coté serveur que coté client, pour permettre au plus grand nombre la visualisation et l'interrogation des données 3D, quel que soit le contexte de l'utilisateur (anywhere, anytime, on any devices).



Dans les prochains jours, je vous proposerai de voir dans le détail ces différents aspects du SIG 3D et comment ils s'implémentent concrètement dans la plateforme ArcGIS.

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