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Exploration de “skylines” par SIG

Par Steffen Nijhuis (TU Delft, Pays-Bas)

Ce cours vise à introduire les théories, méthodes et applications des SIG dans l’analyse de visibilité de bâtiments de grande taille. L’enjeu central est d’être capable de répondre à la question : Comment comprendre la visibilité de ces grands bâtiments dans le paysage en s’appuyant sur les capacités de modélisation, d’analyse et de visualisation des SIG dans une perspective de planification et de conception urbaine ?

Thèmes du cours

• Recherches sur l’analyse visuelle de paysages et de la visibilité de bâtiments de grande taille: intégration des concepts de planification, de conception et de gestion urbaine; méthodes et techniques basées SIG
• Approches expertes, psychophysique, psychologiques and phénoménologiques
• Concepts de perception visuelle: caractéristiques perceptives qui déterminent la taille perçue des structures de grande taille (champs et angle de vision, formes et surfaces verticales, courbure de la Terre, contraste entre un objet et son environnement, luminance, conditions atmosphériques);
• Le SIG comme outil de modélisation, d’analyse et de visualisation des “skylines”
• Modèles numériques de paysages : acquisition de données, pré-traitements et visualisation
• Analyse SIG basée visibilité : méthodes et techniques (analyse sur données raster, métriques de paysages, isovists, paysages virtuels 3D, zone de visibilité);
• Aspects de représentation visuelle et de communication
• Exemples d’applications SIG de calcul de zones de visibilité pour des bâtiments de grande taille

Objectivation de la dimension matérielle du skyline : une construction itérative entre géographes et informaticiens

Par Manuel Appert (EVS, Université Lyon 2, France) et Gilles Gesquière (LIRIS, Université Lyon 2, France)

L’objectivation de la matérialité du skyline résulte d’une réflexion construite à partir des travaux menés entre EVS et le LIRIS sur la mesure de la visibilité du skyline. Epistémologiquement différentes [*] des réflexions sur les représentations du skyline issues du programme ANR Skyline, ces recherches n’en sont pas moins complémentaires dans la mesure où en formalisant le skyline pour sa visualisation dans les simulations 3D, elles contribuent à reformuler les éléments constitutifs du skyline, pour le développement d’outils d’aide à la décision en aménagement.

Cette communication témoigne d’une réflexion visant à produire un outil d’aide à l’évaluation de la visibilité des skylines pour l’urbanisme. Elle résulte des aspirations des praticiens et chercheurs d’EVS et du LIRIS qui ont collaboré au programme ANR SKYLINE. Parmi les attentes exprimées figurait la possibilité de caractériser l’impact visuel des constructions sur le skyline, avant de développer des analyses techniquement plus complexes comme les visualisations 3D. Pour les chercheurs et collègues, la proposition est complémentaire des réflexions sur la signification des skylines, par la focalisation sur la probabilité de visibilité des objets et donc, partiellement, de leur perception, dans le skyline matériel.

Une des missions a consisté à produire des outils de mesure de la visibilité de la forme urbaine afin d’apporter de nouveaux moyens d’aide à la décision. Les limites des méthodes et outils existants pour évaluer la visibilité d’un projet (outils et analyses souvent limités à la 2D et aux informations physiques, laissant de côté les informations sémantiques) empêchent une qualification fine de l’impact visuel des projets. Il s’est alors agi d’exploiter le potentiel offert par les référentiels géographiques 3D, dont la production se développe depuis quelques années et qui par ailleurs sont de plus en plus souvent mis en libre accès via des portails open data. Des outils informatiques performants permettent de traiter des données 3D sur des larges étendues et de produire des analyses spatiales et sémantiques plus détaillées afin de nourrir une meilleure compréhension de l’impact visuel des tours sur le skyline. Les méthodes développées ont été élaborées par un collectif de géographes (Manuel Appert et Florence Jacquinod) et d’informaticiens (Gilles Gesquiére, Cyril Briquet, Frédéric Pédrinis) dans une perspective pluridisciplinaire. Elle permet aujourd’hui de proposer des outils d’analyse prenant en compte le terrain, mais aussi le bâti, la végétation, les cours d’eaux, et cela sur des territoires de plusieurs centaines de km² [**]. Ces nouveaux outils complètent aujourd’hui les expertises de géographes, paysagistes et urbanistes sur l’évaluation de la visibilité des projets urbains dont les tours. Ils permettent ainsi d’envisager des approches multi-échelles et multi-critères, en mobilisant des données cadastrales et socio-économiques projetées en 2D.

Grâce à l’utilisation du modèle 3D de la Métropole de Lyon, nous arrivons en effet à préciser la mesure du skyline et les lieux à partir desquels il est visible (Appert, 2016). Ces travaux continuent en affinant ceux menés sur Paris par l’APUR, Rotterdam, (Nijhuis et al., 2011) et Turin (Cassatella, 2013). Nous prenons en compte le dessin précis du bâti et de la végétation à haute résolution et développons de nouveaux indicateurs. Compte tenu du volume d’information à traiter par les algorithmes, seule l’identification supervisée des points de vue et des éléments constitutifs de la vue est aujourd’hui possible, mais l’objectif à moyen terme est d’obtenir l’inter-visibilité généralisée de tous les points vers tous les autres.

Usages des analyses de visibilité et City Information Modelling

Par Florence Jacquinod (France)

Aujourd’hui, les technologies géo-numériques, notamment 3D, sont de plus en plus utilisées au service de la gouvernance urbaine. Les développements importants en matière d’acquisition de données et d’algorithmes et de méthodes pour l’analyse spatiale ouvrent des perspectives nouvelles pour l’analyse et l’exploitation des milieux urbains. À l’échelle de la ville, le recours à des maquettes numériques 3D sémantiques et géolocalisées pose des questions nombreuses en matière de modèles de données en trois dimensions, d’exploitation de données hétérogènes, d’utilisation collaborative, mais également d’interopérabilité. Il s’agit donc ici de mettre en perspective les outils d’analyses de visibilité et leurs résultats avec les usages actuels des modèles 3D urbains (City Information Modelling), afin de comprendre comment ces outils peuvent ou pourraient être intégrées dans des démarches opérationnelles.

Plan du cours

• Introduction sur les CIM 3D et panorama de leurs usages ;
• Utilisations des analyses paysagères dans l’aménagement du territoire : usages et non-usages des technologies et outils existants (diagnostic et évolutions possibles) ;
• Réflexion collective autour des apports possibles des outils vus pendant la semaine.

Voir en couleurs

Par Daniel Siret (AAU, ENSA Nantes, France)

Ce cours est issu d'un travail de thèse de doctorat présenté par Anne Petit, à Nantes, en 2015, sous la direction de Daniel Siret et Nathalie Simonnot. Cette thèse résulte du constat de l’émergence d’un phénomène de coloration vive et inhabituelle de l’architecture dans les paysages urbains contemporains en développement et du manque de connaissance sur les effets induits sur notre perception de l'environnement construit. En outre, il existe très peu de méthodes pour qualifier les couleurs expressives dans la conception urbaine, bien que l'analyse des stratégies de planification de la couleur montre la nécessité d'établir des indications chromatiques en phase amont.

Pour évaluer les multiples variations de couleurs sous l'effet de la lumière, du climat et du mouvement, la thèse d'Anne Petit propose le concept d'effet chromatique sensoriel. A partir d'une enquête réalisée dans la ville de Nantes, un répertoire d'une vingtaine d'effets chromatiques a été défini et organisé en plusieurs catégories (effets sur le champ optique, effets liés au climat et à la lumière, effets psychomoteurs, effets sur l'espace et la forme, effets sémantiques). Des représentations graphiques utilisant des outils d'imagerie numérique ont été proposées pour gérer ces effets dans le cadre d'un projet urbain ou architectural.

Plan du cours

• Introduction sur l'évolution des développements urbains polychromes et leur régulation.
• Présentation de la notion d'effet chromatique et de sa mise en œuvre à travers une étude de cas dans la ville de Nantes en 2015.
• Temps de discussion sur les questions soulevées par l'utilisation des couleurs dans le design urbain.