[PDF] SIGA3D: modélisation échange et visualisation dobjets 3D du

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Mémoire de Thèse

Mémoire de Thèse

Présenté pour obtenir

Clément Mignard

SIGA3D : Modélisation, change et Visualisation d'Objets 3D du Bâtiment et d'Objets Urbains

Composition du jury

Rapporteur

Pr. Tahar Kechadi, Professeur ă l'Uniǀersity Collğge of Dublin, Irlande, Rapporteur

Directeur de thèse

PCo

Archimen.

SIGA3D

Mémoire de Thèse

Remerciements

sa thèse est son " eille la nuit et traǀaille la journĠe. Pour l'aǀoir

maintenant vécu pendant plus de trois ans, je puis vous le confirmer et vous annonce la venue de mon

Chacune d'entre elles

plus apporté durant cette thèse, je tiens à remercier Christophe Nicolle, mon directeur de thèse. Il est

m'a de l'application informatique J'adresse Ġgalement mes remerciements sincğres aux membres de mon jury de thèse Professeur ă l'Uniǀersity Collğge of Dublin, Rapporteur) pour aǀoir acceptĠ d'ġtre edžaminateurs. . J'ai eu beaucoup de plaisir à travailler avec eux. Le cadre de L

SIGA3D

J'adresse un grand merci à la société lat/lon en Allemagne pour notre collaboration au sein du projet européen

Pour finir, je tiens ă remercier mes proches. Tout d'abord Éloïse . Ce n'est

Mémoire de Thèse

Résumé

ette thèse définit une nouvelle approche de gestion technique de biens immobiliers et urbains. Pour

production et de gestion de l'information du bątiment, de son enǀironnement

proche et des objets urbains est défini. Il permet de gérer ces objets tout au long de leur cycle de vie, au

géométricoa par ailleurs ĠtĠ dĠfinit afin de supporter la montĠe en charge d'un tel systğme. En

d'import de ces donnĠes dans le système, une couche sémantique, une couche de contextualisation, une couche de connexion de sources SIG mais aussi I

basĠ sur les named graphs. Une fois l'ontologie mise en place, les donnĠes peuǀent ġtre edžploitĠes par

l'architecture existante afin de répondre aux contraintes industrielles du projet et aux critères de performances

C

SIGA3D

Mémoire de Thèse

Abstract

his thesis defines a new approach T

SIGA3D

Mémoire de Thèse

Liste des

ADE Application Domain Extensi

Voir Voir Voir Voir

Institut national de l'Information

Géographique et forestière

Voir Voir Voir Voir Voir Voir Voir

SIGA3D

Mémoire de Thèse

Table des

Liste des abréviations, sigles et acronymes

1 Interopérabilité et Génie civil

2 Active3D et le "

3 Le projet SIGA3D

4 Organisation du document

Chapitre 2. Contexte

1 Le modèle des IFC

1.1 Pourquoi les IFC

1.2 Prés

1.3 Exemple

1.4 Les IFC en pratique

2 Les ontologies

3 Active3D

4 Active3D 2004

4.1 Modélisation de la connaissance

4.2 C

4.2.1 Définition de la brique "

4.2.2 Définition de la brique "

4.2.3 Les opérateurs de graphe

4.2.4 Élément de structure des contextes

4.2.5 Exemple appliqué à la gestion de patrimoine immobilier

5 Active3D 2011

1.1 Organisation des données

1.2 Gestion des coordonnées

1.3 Historique et origine des

1.3.1 Les systèmes de référence géodésiques

1.3.2 Les systèmes de coordonnées

1.3.3 Le repère

1.3.4 Définition du datum

2 Modélisation Urbaine

2.1 IFG

2.2 L'intĠgration des IFC dans CityGML

2.3 Un framework de conǀersion 3D conĕu par l'uniǀersitĠ

2.4 Framework pour la conversion automatique de BIM (IFC) en CityGML

2.5 Une ADE CityGML

2.6 The Unified Building Model

2.7 Limites et conclusion

3 La 3D dans les SIG

3.1 Premiers pas vers la troisième dimension

3.2 La topologie en 3D

3.2.1 La topologie dans les IFC et CityGML

3.2.2 Gestion d'un ensemble de donnĠes important

SIGA3D

Niveaux de détails (Levels of Details)

3.2.4 Le découpage (culling)

4 Normes.

4.1 Présentation des normes géographiques

4.1.1 Les normes sur les ontologies

4.1.2 ISO 19110

4.1.3 ISO 19150-

4.1.4 ISO19107

4.1.5 ISO 19108

4.1.6 ISO19136

4.2 Conclusion

5 La multireprésentation dans les SIG

5.1 La multireprésentation en cartographie

5.2 La multireprésentation dans les ontologies

5.2.1 Ontologie géographique / évolutive

5.2.2 MADS et ses applications aux ontologies géographiques

5.2.3 La multireprésentation en 3D

6 Conclusion

Chapitre 4. Extension d'Active3D à la modélisation urbaine

1 Modélisation des données et Géométrie

2 Modélisation des données et multireprésentation sémantique

2.1 Pre

2.2 Les classes et propriétés

2.2.1 Déclaration contextuelle de classes

2.2.2 Déclaration contextuelle de propriétés

2.2.3 Les prédicats

2.2.4 Les opérateurs

3 La c

3.1.1 Le systemGraph

3.1.2 La validité du et dans le modèle

4 Conclusion

Chapitre 5. Architecture SIGA3D

1 Niveau 1 -

2 Niveau 2 -

3 Niveau 3 -

4 La gestion spatiale des objets urbains

5 Niveau 4 -

5.1 Le contexte

5.2 La gesti

6 Niveau 5 -

7 Conclusion

1 Les processus autour de l'Urban Facility Management

1.1 Processus de modélisation

1.3 Processus d'import

Mémoire de Thèse

Processus de géoréférencement

1.5 Stockage des données

1.6 Les processus de streaming et de visualisation

2 Le projet européen SIGA3D

2.1 Préparation technique d'Active3D

2.2 Gestion des coordonnées

2.3 Modélisation du terrain et gestion des objets urbains

3 Implémentation SIGA3D

3.2 Stockage du graphe de scène

3.3 DĠfinition de l'ontologie

4 Conclusion

Chapitre

Mémoire de Thèse

Liste des figures

Figure 1. Classification des objectifs du projet SIGA3D Figure 2. SchĠma de l'architecture IFC2x4 RC2 (Source: IFC2x4 RC2 Final Online Documentation)

Figure 3. Structure des classes IFC (Source

Figure 4. Un étage et un mur sont reliés par un élément de relation IfcRelContains Figure 5. Exemple de liens directs entre les éléments sémantiques Figure 6. Famille de formalisme par domaine d'Ġtude

Figure 7. Pile des langages du web

Figure 8. Placement de C

Figure 9. Architecture de C

Figure 10.Hiérarchie des graph

Figure 12. Exemple de SystemGraph

Figure 13. Exemple de SpaceSystem pour Active3D

Figure 14. Exemple de bâtiment

Figure 15. Application de CDMF ă un systğme de suiǀi des modifications d'un bątiment Figure 16. Définition de deux modèles de données avec C Figure 17. Une scène 3D correspondant au contexte de plomberie Figure 18. Les types de représentations graphiques des données géographiques Figure 20. Description des objets géographiques au niveau sémantique et Figure 21. La topologie pour une meilleure cohérence de données Figure 22. Approximation du géoïde par deux ellipsoïdes (global et local) Figure 23. Système de coordonnées sphérique Figure 24. Écarts à la transformation standard sur l Figure 25. Approche de la modélisation urbaine par les SIG. Figure 26. Processus de reconstruction en deux étapes (Nagel et al., 09) Figure 27 Transformation de modèles IFC en CityGML (Kolbe et al., 2009) Figure 29. Les étapes pour développer un UBM Figure 30. Exemple de MNT habillé avec une orthophoto pour plus de réalisme (IGN).

Figure 31. La topologie dans les IFC

Figure 32. Exemple de niveaux de dét

Figure 33. Fonctionnement des niveaux de détails hiérarchiques

Figure 34. Les LoD dans CityGML

Figure 36. Les schĠmas conceptuels de l'ISO 19107 Figure 37. Structure de l'élément geometricCollection en GML

Figure 38. GML et les normes

Figure 39. Exemple de généralisation cartographique (données issues du Geoportail)

Figure 40. Relations topologiques

Figure 41. Couplage GIS et BIM avec SI

Figure 43. Positionnement des niveaux de détail contextuels de SIGA3D Figure 44. Exemple de relation spatiale (inclusion tangente) entre deux modèles de données

SIGA3D

Figure 46. Exemple de graphe acyclique orienté

Figure 48. SIGA3D : détail de la couche de modélisation des données Figure 49. SIGA3D : détail de la couche de modélisation du contexte Figure 50. Edžemple de dĠfinition d'un modğle de donnĠes (city district 1)

Figure 51. Architect

Figure 52. Exemple de pièces à importer dans l'ontologie SIGA3D

Figure 53. Illustration d'octree sur deux niveaux

Figure 54. Exemple de correspondance entre la vue figée et le graphe de scène

Figure 55. Exemple de

Figure 56. Urban Facility Management, processus métier et gestion Figure 57. Architecture des processus de l'application Active3D avant le projet SIGA3D

Figure 58. Architecture de processus

Figure 59. Outil de géoréférencement

Figure 60. Processus de géoréférencement. Figure 61. Processus de géoréférencement : positionnement des points de référence

Figure 62. Snapshot of the SIGA3D platform

Figure 63. Rendu dans la même scène de deux sites dont les systèmes de coordonnées sont locaux

Figure 64. Ill

Figure 65. Exemple de repositionnement

Figure 66. Illustration d'un problème dû au manque de topologie

Figure 67. Architecture de collaboration SIGA3D

Figure 68. Exemple de bâtiment simple : affichage 3D et graphe de scène..

Figure 69. Fonctionnement du lien

Figure 70. Comparatif des moteurs de rendu JME et Ogre4J.

Figure 71. Architecture logicielle 3

Figure 72. Extrait du modèle conceptuel de la base de données relationnelle stockant le graphe de scène

Figure 73.

Figure 74. Représentations

Figure 75. Comparatif d'une représentation explicite par Trimesh et d'une représentation par primitive

Figure 76. Exemple de

Figure 77. Lien entre le modèle graphique et le modèle sémantique

Figure 78. Le géoréférencement

Figure 79. Mise en interface MemoryModel/EngineCore Figure 80. Extrait du schéma conceptuel de base de données de la GTP

Figure 81. Correspondance entre

Mémoire de Thèse

Liste des Tableaux

Tableau 1.

Tableau 2. Liste des opérateurs contextuels de logique de description. Tableau 3. Performance du calcul d'empreinte 2D en fonction de la rĠsolution de l'image Tableau 4. Performances du moteur par rapport au poids des fichiers et taille des géométries

SIGA3D

Mémoire de Thèse

Liste des Scripts

Script 1 Exemple de fichier IFC

Script 2. Exemple de syntaxe RDF/XML

Script 3. Exemple de Syntaxe OWL

Script 4. Exemple de Syntaxe SWRL

Script 5. Exemple de Définition de Hiérarchie OWL Script 6. Exemple de création de modèles avec DMF Script 7. Edžemple d'une mise ă jour de modğle de donnĠes. Script 8. Exemple de définition de géométries avec GML.

Script 9. Edžemple de dĠfinition d'un concept estampillĠ, d'aprğs (Benslimane et al., 2003)

Script 10. Extension de la grammaire des Logiques de Description pour la multireprésentation sémantique

Script 11. Exemple de relations topologiques

Script 12. Définition des espaces de n

Script 13. Définition de dmf:Class contextuel

Script 14. Définition de dmf:localContext

Script 15. Edžemple de description contedžtuelle d'une ǀue d'un Bątiment

Script 17. Définition de dmf:Property

Script 18. Edžemple de dĠfinition d'une propriĠtĠ contedžtuelle ΗcontenirΗ

Script 19. Définition de prédicats dmf

Script 2

Script 21. Edžemple de description d'un Ġtage aǀec des prĠdicats contedžtuels Script 22. Correspondance des prédicats unaires contextuels avec la logique de description

Script 23. Exemple de définition de la multi représentation des cardinalités avec les prédicats

Script 24. Équivalence des prédicats binaires contextuels en logique de description

Script 25.

Script 26. Edžemple de l'utilisation de dmf:[c1,..,cn]Imp Script 28. Edžemple d'utilisation contedžtuelle de l'opĠrateur dmf͗And Script 29. L'opĠrateur contedžtuel dmf΀c1, .., cn]And Script 30. Edžemple d'utilisation de dmf:[c1,..,cn]Or Script 31. L'opĠrateur contedžtuel dmf:[c1,..,cn]Orquotesdbs_dbs28.pdfusesText_34

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