Ce projet aborde différents domaines de recherche qui n’ont pour l’instant jamais été associé : acquisition tridimensionnelle, segmentation géométrique, modélisation sémantique, enrichissement de données 3D et diffusion du modèle enrichi par l’utilisation d’un SIG . Notre objectif est d’établir une chaine complète allant de l’acquisition 3D jusqu’à l’exploitation en ligne du modèle virtuel enrichi de plans-reliefs.
Acquisition numérique de maquettes urbaines anciennes
La numérisation de maquettes répond à des spécificités uniques. Les techniques et outils mis en œuvre doivent être suffisamment précis et maniables pour pouvoir relever des maquettes de grandes dimensions mais qui représente des éléments architecturaux qui, au 1/600 dans le cas des plans-reliefs, mesurent de quelques dizaines de centimètres pour les plus grands (cathédrale) à moins d’un millimètre pour les plus petits (menuiserie ou moulure par exemple) (El-Hakim & Beraldin, 2002). Qui plus est, les problèmes d’accessibilité aux zones centrales des maquettes et la haute densité d’objets dans les parties urbaines provoquent de nombreux effets de masques qui rendent impossible l’acquisition de nombreux éléments. Au terme de cette étape d’acquisition tridimensionnelle, le nuage de points générés peut être traité afin de créer un réseau de triangles formant un maillage continu (Figure 1, a). Néanmoins, les applications possibles de ces maillages sont limitées à des vidéos ou des navigations de survol car aucune interaction précise basée sur le contenu (bâtiment, rue, ouvrage, édifice, ..) n’est possible avec ces modèles.
Segmentation géométrique
Il s’agit de mettre en oeuvre des processus visant à corriger les approximations citées précédemment en procédant à des segmentations géométriques des données relevées. Au lieu de définir et de stocker de grandes quantités de données géométriques sous forme de points comme pour un modèle polygonal (un maillage), on leur substitue un modèle mathématique, une instance d’un objet paramétrique (Figure 1, b). Partant de l’hypothèse que les éléments composant un bâtiment sont majoritairement des surfaces planes, une segmentation automatique du nuage de points en un ensemble de segments plans représentant une entité à part entière doit être mise en œuvre. Puis, les contours de ces segments plans doivent être détectés (ouvertures, éléments saillants).
Modélisation sémantique d’information du patrimoine bâti
La rétroconception, reconstruction basée sur les connaissances, est un traitement intervenant dans le cadre de la modélisation basée sur la réalité que l’on oppose traditionnellement à la CAO (Guidi et al, 2007). C’est un processus d’analyse d’un objet architectural numérisé dont on cherche à identifier les composants à partir de connaissances formalisées. Cette formalisation des connaissances sur le domaine auquel appartient l’objet étudié, ou connaissances a priori (Bey, 2012 ; Guidi et al., 2007), décrit chacun des composants du domaine en leur donnant un nom et en définissant ses relations avec les autres entités du modèle de connaissance ainsi que ses règles de construction. Les contraintes décrivant les relations entre les composants de l’objet permettent de reconstruire le modèle segmenté : de le modéliser sémantiquement et donc d’y apporter une strate de significations. L’étape suivante est l’ajustement d’objets géométriques paramétriques métier sur le modèle segmenté. La reconstruction basée sur les connaissances produit ainsi un modèle géométrique organisé selon une logique sémantique. Au lieu de définir et de stocker de grandes quantités de données géométriques sous forme de points comme pour un modèle polygonal (un maillage), on leur substitue un modèle tridimensionnel sémantique décrivant un objet architectural (Figure 1, c).
Figure 1. Modèle polygonal ou maillage (a), modèle tridimensionnel (b), modèle sémantique (c)
Enrichissement et exploitation du modèle tridimensionnel
Alors que la plupart des projets de numérisation de maquettes historiques de ville se contentent de proposer des visualisations vidéo ou interactives sans interaction avec le modèle virtuel, quelques projets ont pour objectif la création ou l’enrichissement de systèmes d’informations plus ou moins riche et opérant à l’échelle du territoire (Both 2015 ; Pfeiffer et al., 2013 ; Sangouard, 2011 ; Sedlacek et al., 2013). Pour la valorisation de patrimoine s’exprimant à l’échelle de territoire comme les plans- reliefs, deux approches coexistent : les systèmes d’information et les moteurs de jeu comme Unity et UDK. Ces derniers figurent parmi les technologies mises en avant pour une diffusion optimale de contenus 3D par le programme européen 3D-Icon. Bien que visuellement supérieurs aux systèmes d’information géographique, les moteurs de jeu ne permettent pas de stocker, de manipuler et de diffuser des informations connexes aux modèles 3D sans devoir recourir à des scripts pour accéder à des informations distantes. Hormis Google Earth, dont on a précisé l’arrêt du développement du Google Map Engine et par conséquent de l’activité SIG professionnelle, il existe encore très peu de plate formes capables de fournir des capacités 2D et 3D suffisamment ouvertes et accessibles pour favoriser la diffusion de maquettes territoriales.