Génération automatique d’environnements virtuels urbains complexes

L'essor des technologies numériques constitue pour les entreprises de la construction, bâtiment et Travaux Publics (BTP), un enjeu majeur. La maquette numérique, par exemple, procure à tous les acteurs d'un chantier une visibilité en temps réel des différents aspects mis en jeux. Dans de nombreux domaines, il est donc nécessaire de modéliser en 3D des immeubles, des bâtiments industriels, des ensembles immobiliers, des villes ... Le BIM (Building Information Modeling, ou building information model, en français modélisation des données du bâtiment) est un ensemble de technologies et de processus d'intégration, de production, de gestion et de visualisation de données des modèles de construction du BTP.

Plusieurs voies existent pour éviter aux concepteurs en architecture, aux urbanistes ou aux graphistes de fastidieuses opérations manuelles pour la création de ces environnements, des techniques de génération automatique ont été développées en complément (ou en substitution) des logiciels de modélisation et de conception assistée par ordinateur (CAO) qu'ils utilisent pour créer ces environnement virtuels. De nombreux systèmes procèdent à la génération de ces environnements 3D à partir du monde réel : les scanners 3D ou les prises de vue stéréoscopiques permettent en effet de reconstruire des objets, des bâtiments et des environnements 3D à partit des données géométriques et photométriques acquises.

Dans un autre approche, les techniques de modélisation procédurales permettent de générer automatiquement des environnements 3D complexes en utilisant des déclarations de propriétés ou de contraintes issues de règles métier et des techniques issues de la Vie Artificielle. Les données issues de ces systèmes d'acquisition ou de génération peuvent être enregistrés et gérées dans les systèmes d'informations géographiques et les logiciels de cartographie ou dans une suite logicielle BIM. Les données de ces applications informatiques et les métadonnées associées qu'ils contiennent sont également exploitables pour générer ou modifier les environnements 3D.

Parmi toutes les méthodes procédurales qui ont été utilisées pour aborder la question, les grammaires de formes sont particulièrement efficaces face au problème d'encodage des connaissances sur les formes et leur reproduction. Le but de la thèse est de générer des environnements urbains en 3D incluant des données issues de l'existant et de nouveaux édifices à travers l'utilisation des grammaires de formes. En partant d'une interface graphique, de données géographiques et de descripteurs, le but est de générer les règles encodant les informations d'apparence des bâtiments de manière semi-automatique. A l'issue de ce processus, un fichier BIM de ces bâtiments au format standard IFC pourra être généré.