e-tourisme et marketing

Posted on 8 décembre 201618 janvier 2017

Une grande majorité des tourismes part en vacances avec son smart-phone voire sa tablette dans les bagages, et délaisse de plus en plus les cartes urbaines classiques au profit d'applications 2D telles que googlemaps etc.

Carte touristique de Berlin en réalité augmentée - source: Yasmin Dadas

L'utilisation de maquettes numériques 3D de bâtiment et de ville sur les appareils mobiles reste lui assez faible malgré son important potentiel (navigation dans les bâtiments, informations et marketing géo-localisées etc...). Avec la progression des technologies de streaming de modèles 3D attendue ces prochaines années, le e-tourisme et e-marketing devraient connaitre prochainement un boom. En utilisant les capteurs des appareils mobiles, l'utilisateur pourra être guidé dans les bâtiments à l'aide de la réalité augmentée, recevoir des informations touristiques et des offres commerciales pertinentes liées à sa position, explorer virtuellement des lieux qui lui sont inaccessibles ou disparus aujourd'hui.

Prérequis : Maquette numérique de ville (LoD2, voire LoD4 pour la navigation intérieure), tracking.

Étude d’ombrage et ensoleillement

Posted on 8 décembre 201618 janvier 2017

L'éclairage naturel est une composante importante de la qualité des environnements intérieurs. Elle l'est aussi à l'extérieur, dans les rues, sur les terrasses de café, le long des promenades etc... En fonction des formes urbaines et de l'orientation des facades, l'accès au soleil et les heures d'ensoleillement varieront fortement.

Software plugin UrbanDayLight - source: Kendal Square Redesign

Les maquettes numériques de ville permettent de prédire l'ombre et l'ensoleillement pour toute facade, fenêtre, balcon ou terrasse, à toute heure de la journée, sous toutes les latitudes. Ombrages, réflexions et éblouissement peuvent y être précisément calculés. Les applications sont utiles et nombreuses : il est possible de prédire les terrasses ensoleillées pour aller prendre un verre en sortant du boulot (objectif de l'app SunnySide par exemple), de connaitre le nombre d'heures annuelles d'ensoleillement d'un appartement avant de l'acheter, de prédire l'impact de la construction d'un bâtiment élevé en milieu urbain.

Il est aussi possible de définir une "enveloppe solaire" dans laquelle un nouveau bâtiment aurait un impact contrôlé sur l'accès au soleil des bâtiments l'environnant. Ce concept de "solar envelope" a été développé pour la première fois par Ralphes Knowles au début des années 2000 afin de favoriser la cohabitation de bâtiments passifs en milieu urbain. Son application offre de nouvelles opportunités esthétiques pour l'architecture et le design urbain.

Envelope solaire et logements à Southpark - source: Knowles

Prérequis : Maquette numérique de ville (LoD2 généralement) et terrain incluant les reliefs environnants.

Intégration d’éoliennes proche d’habitations

Posted on 8 décembre 201618 janvier 2017

La planification d'un parc éolien est un long processus pouvant duré de 3 à 5 ans, de l'identification d'un emplacement avec un potentiel éolien intéressant à la construction. L'étude d'impact et l'acceptation de la population locale impactée par le projet y prend une place essentielle.

Planification collaborative de parc éolien. source: projet 3d-vis

Dans ce contexte, les maquettes numériques de ville et modèles de terrain offrent un excellent support de simulation et de communication, que ce soit pour l'analyse du bruit environnant, de l'ombrage ou de la visibilité du point de vue des habitations environnantes.

Les habitants peuvent avoir ainsi une impression très réaliste de ce qui les attend, et être en mesure de trouver la meilleure solution avec le développeur du projet qui règlera les éventuels conflits et inquiétudes.

Bien sûr, de telles études d'impacts ne se limitent pas qu'aux éoliennes. Elles s'appliquent à d'autres nombreux projets de construction, telle qu'une ligne à haute tension, un barrage ou une tour en centre ville... partout où la transparence et l'acceptation locale joue un rôle essentiel.

Prérequis : Maquette numérique de ville (LoD1 suffisant) et modèle de terrain.

Estimation des besoins thermiques urbains

Posted on 1 décembre 201618 janvier 2017

Alliant données spatiales et sémantiques, les maquettes numériques de ville offrent un excellent support au calcul des besoins de chauffage et de froid des bâtiments à l'échelle urbaine, donnant une estimation par bâtiment bien plus fiable et réaliste que la méthode traditionnelle basée sur les cartes 2D-SIG.

Besoins spécifiques de chaleur dans un quartier de Ludwigburg - source : HfT Stuttgart

Ils permettent en particulier de calculer individuellement les orientation des facades et volumes de chaque bâtiment, informations essentielles pour la modélisation thermique des bâtiments. Les données collectées sur la construction des fassades, toit et fenêtre, ainsi que sur l'usage du bâtiment peuvent y être stockées, via le modèle d'information urbain CityGML Energy ADE. Les données manquantes sont quant à elle généralement estimées en fonction du type et de l'âge du bâtiment, via des librairies spécialisées.

L'incertitude sur l'estimation des besoins de chaleur des bâtiment dépend directement de la qualités des informations collectées. Une étude comparant simulation et mesures de consommation de chaleur a révélé des déviations de l'ordre de 20% ou moins lorsque des données sémantiques riches étaient collectées, et au-delà de 30% sinon.

Au delà du simple fait de modéliser l'état thermique existant des bâtiments, cette méthodologie permet aussi de prédire les économies d'énergie liées à des opération de rénovation à l'échelle urbaine, que ce soit à l'échelle du quartier, de la ville, voire de la région.

Prérequis : Maquette numérique de ville (LoD1 ou LoD2 généralement), fonction et âge de chaque bâtiment, opération de rénovation énergétique, bâtiments vacants.

Initiatives & liens

SIMSTADT, Plateforme de simulation énergétique urbaine

Quelques applications pour des quartiers de Karlsruhe, Ludwigsburg et Rotterdam, entre 200 et 1000 bâtiments.
Estimation des besoins de chaleur, émission CO2 et scénarios de rénovation de ~1000 bâtiments du quartier Bospolder de Rotterdam (Rapport), dans le cadre du projet Européen Music.
Contacts : Romain Nouvel, Volker Coors (HFT Stuttgart).

Plan Énergie Climat Territoire du Comté de Ludwigsburg

Klimaschutzkonzept (Plan Énergie Climat Territoire) des 32 communes du Comté de Ludwigsburg (500.000 habitants)
Partenaires : HFT Stuttgart, Drees & Sommer, Landkreis Ludwigsburg
Contacts : Volker Coors, Romain Nouvel (HFT Stuttgart).

"Citywide urban building energy model" de Boston

Estimation des demandes horaires de gaz et électricité de chacun des 100.000 bâtiments de la ville de Boston
Contacts : Christoph Reinhart, Carlos Cerezo (MIT).

Projet Sunshine

Webportal (lien anglais, requiert une version récente de java)
Coordinateur : Raffaele de Amicis (Fondazione Grapitech)

Propagation des nuisances sonores

Posted on 1 décembre 201618 janvier 2017

Cartedu bruit de Zürich - source : Ville de Zürich

Les maquettes numériques de ville combinées aux modèles de terrain (DGM) offrent une base de donnée adéquates aux calculs de propagation des ondes sonores en milieu urbain.

De telles études sont requises en particulier par la directive Européenne 2002/49/EG relative au bruit dans l'environnement pour évaluer les niveaux de pollutions sonores et mettre en place les actions d'amélioration nécessaires. Les agglomérations de plus de 100.000 habitants sont tenues d'effectuer de telles études tous les 5 ans.

Pour les nouveaux aménagements urbains, cette méthode basée sur les maquettes numériques 3D permet d'optimiser les formes urbaines et tracés des axes de transport afin de limiter la pollution sonore.

Prérequis : Maquette numérique de ville (LoD1 suffisant) incluant DGM, données de traffic routier, féroviaire et aérien ainsi que d'activités industrielles. En option: Données de construction des bâtiments et infrastructures urbaines (en particulier leur coefficient de réverbération).

(Pré-)certification énergétique du parc immobilier

Posted on 1 décembre 201618 janvier 2017

Les diagnostiques de performance énergétique (DPE) sont en France comme dans la plupart des pays Européens obligatoires pour tout logement à vendre ou à louer. Ils consistent en particulier en une étiquette énergie allant de A et G sur une échelle de performance énergétique du logement. Concrètement, un professionnel certifié (Afnor etc.) vient sur place, vérifie le mode de construction, note quelques informations sur le positionnement et la géométrie du bâtiment (mitoyenneté, orientation, disposition des ouvertures), les équipements de chauffage et de ventilation, et rentre tout cela dans son logiciel accrédité qui va généré une note entre A et G, plus ou moins fiable selon la précision des informations données (fonction du temps limité du diagnostiqueur).

Energy Atlas Berlin - source: TU Berlin

Les maquettes numériques de ville n'ont pas vocation à remplacer ces diagnostiqueurs mais peuvent leur offrir des informations précises et un gain de temps précieux, leur fournissant la géométrie exacte du bâtiment (ainsi que l'emplacement des fenêtres pour des modèles de bâtiment LoD3 ou plus) et certaines informations comme l'année de construction /rénovation du bâtiment. Basée sur les données disponibles, une pré-certification énergétique utilisant le moteur de calcul normatif du DPE pourra être réalisé, sans valeur légale mais qui pourra être affiné par le diagnostiqueur en collectant des informations additionelles ciblées.

Aux Pays-bas, cette démarche de pré-certification est appliqué à tous les bâtiments du pays, qui recoivent systématiquement un "energielabel", rendu public via un SIG online. Si aucun diagnostiqueur n'est venu vérifier le niveau énergétique du bâtiment, ce label sera fonction simplement du type et de l'âge du bâtiment, sous-estimant en général l'efficacité réelle du bâtiment pour encourager les propriétaires à réviser cette note par défaut en faisant appel à un professionnel.

Prérequis: Maquette numérique de ville (LoD2 au moins), données de construction (possiblement déduisible de l'âge et le type de bâtiment) et systèmes énergétiques.

Initiatives & contacts

Plateforme de simulation énergétique urbaine SimStadt

Quelques applications pour des quartiers de Karlsruhe, Ludwigsburg et Rotterdam, entre 200 et 1000 bâtiments.
L'algorithme de calcul thermique reprend le bilan thermique mensuel de la norme allemande DIN V 18599, équivalent de la norme internationale ISO 13790
Contacts : Romain Nouvel, Volker Coors (HFT Stuttgart)

Projet Sunshine

Webportal (lien anglais, requiert une version récente de java)
L'algorithme de calcul thermique reprend le bilan thermique mensuel de la norme internationale ISO 13790
Coordinateur : Raffaele de Amicis (Fondazione Grapitech)

Energy Atlas Berlin

Potentiel d’énergie solaire

Posted on 1 décembre 201618 janvier 2017

L'une des plus anciennes applications des maquettes numériques de ville est l'étude du potentiel solaire (aussi appelé atlas solaire, ou encore cadastre solaire), calculant précisément l'énergie solaire incidente sur chaque pente de toit et facade des bâtiments et infrastructures urbaines.

Solar atlas du centre de Vienne - source: projet iScope

À partir d'un certain seuil d'énergie solaire annuelle recue, un toit ou une facade peut offrir un support rentable pour l'installation de panneaux solaires thermiques ou photovoltaiques. L'identification de ces surfaces et l'estimation de l'énergie renouvelable qui peut y être produite est une étape essentielle d'un Plan Climat Énergie Territoire. De nombreuses villes ont mis ces information en ligne via un web-SIG (généralement 2D, parfois 3D).

Les algorithmes de calcul sont basés sur des modèles de ciel (Perez, Hai etc.) et de radiations solaires (modèle de radiosité, ray tracing etc.). Ils prennent généralement en compte des intéractions avec les bâtiments voisins (ombre et réflexion), des reliefs et de la végétation environnante.

Prérequis : Maquette numérique de ville (LoD2 au moins), modèle de terrain lointain en cas de reliefs importants. Éventuellement information de végétation.

Circulation et qualité de l’air

Posted on 22 février 20168 octobre 2018

En ville, le vent peut être une menace pour les infrastructures et objets urbains, ainsi que pour le confort des piétons. D'un autre côté, une bonne circulation de l'air dissipera plus rapidement les polluants et aura un rôle rafraichissant sur les piétons et les bâtiments en été.

Modélisation aérodynamique - source : Virtual Singapore

Les études aérauliques à l’échelle urbaine basées sur des maquettes numériques de ville permettent de prédire la circulation de l'air pour des conditions météorologiques données. Elles utilisent généralement des modèles pronostiques qui calculent avec une très bonne résolution les paramètres direction et vitesse des vents, turbulence, pression, température et humidité dans le champ tridimensionnel. Ces modèles sont particulièrement bien adaptés à des zones de fortes turbulences comme les zones urbaines, ils permettent d’estimer la turbulence aussi bien mécanique que thermique, ce qui permet de savoir si le champ de vent doit contourner un obstacle ou passer par dessus [Maignant, 2007].

Essentielles pour le développement de larges zones urbaines avec de hauts bâtiments et infrastructures, ces études permettent de prédire et maitriser le confort des piétons, en vérifiant l'incidence des vents sur les espaces libres et en identifiant les formes de bâtiments génératrices de phénomènes d’accélération. Parallèlement, il est possible d'utiliser le pouvoir naturel de rafraîchissement des vents dans certaines zones en proie aux phénomènes de canicules l'été, en créant des microclimats en jouant sur les formes urbaines et architecturales.

La circulation de l'air et la morphologie urbaine ont toutes deux une influence directe sur la qualité de l'air, créant des différenciations spatiales en matière de pollution, et ceci dans l’espace tridimensionnel. Des études aérauliques permettront de simuler la distribution et concentration des polluants dûs à différentes sources d'émissions intra-urbaines (e.g. transport, industrie) et de prédire les phénomènes de persistance/dissipation de smogs de particules fines qui en résultent.

Prérequis: Maquette numérique de ville (LoD1 suffit), données météorologiques locales, sources de polluants pour des études de qualité de l'air.