etude sur la realisation d’un cadastre du sous-sol en trois dimensions

ETUDE SUR LA REALISATION D’UN CADASTRE DU SOUS-SOL EN TROIS

DIMENSIONS

Projet réalisé au sein de l’entreprise GeoDataNetwork, en collaboration avec la Direction Cantonale de la Mensuration Officielle

Dans le cadre d’un Projet de Fin d’Études de l’Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg.

Intervenant : Aurélien Lecomte, diplômant à l’INSA de Strasbourg

ETUDE SUR LA REALISATION D’UN CADASTRE DU SOUS-SOL EN TROIS DIMENSIONS

Introduction

ContexteContexte

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D

- Avantages du SIG 3D

- Avantages du SIG 3D du sous-sol

3 Conception d’un SIG 3D souterrain

- Géodonnées à disposition

- Ressources matérielles et logicielles

- Étapes de la conception du prototype

4 Exploitation de la scène 3D

5 Résultat final

- Problèmes rencontrés

- Prototype final

6 Analyse sur le prototype

- Tests des intersections et règles topologiques

- Analyse des entités

7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

- Données gérées par : la DCMO, les Chemins de Fer Fédéraux (CFF), le Service de Géologie de Genève et l’Office Cantonal de la Statistique (OCSTAT).

- SIG → DCMO, CEVA → CFF

- Sous-sol constitué de nombreux objets :Bâtiments sous-sols, gaz, eau, électricité, chauffage à distance, réseaux d’assainissement, géotechnique, réseaux souterrains…


Introduction

BesoinsBesoins

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Encombrement du sous-sol est considérable

=> Étude sur la réalisation d’un cadastre du sous-sol en 3D

=> Nouvelle vision du sous-sol


Introduction

ObjectifsObjectifs

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

- Recenser les outils, logiciels et études,

- Récupérer les données disponibles,

- Réaliser l’étude attributaire et géométrique des données,

- Élaborer une procédure d’acquisition de données,

- Réaliser un prototype,

- Analyser le prototype,

=> Déterminer si le cadastre 3D du sous-sol est réalisable ou non.


SIG 2D → SIG 3D

Avantages du SIG 3DAvantages du SIG 3D

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

- Réaliser des vues en relief de paysages et bâtiments,

- Draper des orthophotos sur des MNT,

- Calculer des volumes, pentes…,

- Calculer des profils,

- Visualiser des MNT et MNS en 3D…


SIG 2D → SIG 3D

Avantages du SIG 3D du sous-solAvantages du SIG 3D du sous-sol

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

- Visualiser et analyser les réseaux en fonction de leur altitude,

- Calculer des intersections entre les réseaux et autres objets souterrains (bâtis, géotechniques…),

- Visualiser et analyser les couches géologiques...

=> Outils d’aide à la décision


Conception d’un SIG 3D souterrainSommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Géodonnées à dispositionGéodonnées à disposition

- Géodonnées du cadastre souterrain,

- Géodonnées du cadastre,

- Données « chantier »

- Géodonnées géologiques.



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Ressources matérielles et logiciellesRessources matérielles et logicielles

- Matériel informatique performant

- Logiciels de la gamme ESRI (ArcGIS)



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Étapes de la conception du prototypeÉtapes de la conception du prototype

- Mise en forme des données

→ Tri, organisation

- Intégration de données *.dxf sous ArcGIS (Données CEVA)

→ Calcul des altitudes et intégration



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


- Modélisation 3D des entités :Réseau d’assainissement des eaux (RAE)

Attributs nécessaires à la modélisation :

Intégration semi-automatique des altitudes aux extrémités des collecteurs par l’applicatif ET GeoWizards 9.6.



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


- Modélisation 3D des entités :Réseau d’assainissement des eaux

Intégration manuelle des altitudes aux extrémités des collecteurs.



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives



Transformation avec l’applicatif ET GeoWizards 9.6

Ligne du collecteur → Points caractéristiques



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives





Attribution des altitudes



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives





Attribution des altitudes

Points → Lignes 3D



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives



Diamètre des collecteurs



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives



Regards et chambres du RAE

Attributs



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives




Attribut : Champ profondeur



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives




Entités ponctuelles → Zones tampons → Extrusion des chambres



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives



→ Résultat du RAE

→ Attribution de profondeurs en fonction de la CCTSS



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


- Modélisation 3D des entités :Gaz, alimentation en eau potable (AEP), téléphonie, électricité et chauffage à distance

Altitudes des conduites

→ Projection sur le MNT



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives



Diamètres des conduites

→ Graduellement en fonction de l’attribut



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives



Altitudes des vannes

→ Processus identique aux conduites

Modélisation des vannes

→ Symbole 3D de la bibliothèque

→ Création d’un symbole 3D



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


- Modélisation 3D des entités :Géotechnique

Modélisation des pieux

→ Zone tampon

Modélisation des parois moulées et palplanches

→ Attribution de l’altitude

→ Extrusion de la différence d’altitude

→ Extrusion en fonction de la profondeur




1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


- Modélisation 3D des entités :Bâtiments sous-sol et hors-sol

Modélisation des bâtiments sous-sol


Modélisation des parois moulées et palplanches


→ Extrusion de la différence d’altitude

→ Extrusion en fonction de l’attribut (nombre de niveaux sous-sol, fourni par l’OCSTAT)



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


- Modélisation 3D des entités :Bâtiments sous-sol et hors-sol

Modélisation des bâtiments hors-sol


OU

→ Intégration directe en X, Y et Z (Centre ville)

→ Extrusion en fonction de l’attribut hauteur



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


- Modélisation 3D des entités :Tunnel du CEVA

Modélisation du tunnel (Données *.dxf)

→ Calcul des altitudes (profils et pentes)

→ Copie parallèle d’une voie pour axe du tunnel

→ Création de points caractéristiques

→ Création d’un tube 3D et des 2 voies

Remarque : Différenciation avec cadastre réseaux-bâti

=> Échelles différentes

→ Extrusion



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


- Modélisation 3D des entités :Géologie

Intégration des sondages


→ Zone tampon



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


- Modélisation 3D des entités :Géologie

Modélisation des couches géologiques

→ Transformation en raster et attribution de l’altitude

→ Superposition

→ Courbes de niveaux des toits des couches


Exploitation de la scène 3DSommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Spécialistes Système d’Informations Géographiques

→ Logiciel SIG tel que ArcGIS => ArcScene

Non spécialistes Système d’Informations Géographiques

→ Logiciel de type Viewer



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Logiciel de la gamme ESRI : ArcGIS => ArcScene

→ Logiciel spécialiste SIG

→ Données attributaires

→ Traitements de données

→ Modélisation

→ …



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Logiciels type Viewer :

Exemple : Cortona VRML Client, BS Contact VRML…

→ Fichier VRML

→ Lecture seule

→ Disponibles sur Internet, gratuits


Résultat finalSommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Eau, gaz, électricité, téléphonie et chauffage à distance → Projection MNT

RAE → Altitude = 0

Problèmes rencontrésProblèmes rencontrés

- Géodonnées du cadastre souterrain



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Bâtiments 3D → Lourds à gérer


- Géodonnées du cadastre

=> Mais très bonne qualité du rendu



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Données *.dxf , profils types → Calcul manuel des altitudes


- Données « chantier » (CEVA)



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Échelles différentes → 2 prototypes


- Géodonnées géologiques



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

→ Temps de calculs


- Autres problèmes

→ Vidéos

→ Profils en longs

…



1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

→ Passage du CEVA

Prototype finalPrototype final

- Carouge

→ Zone périurbaine


Résultat final

→ VIDEO


- Carouge

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


Résultat final

→ Zone urbaine dense


- Genève Centre

→ Bâtiments 3D à disposition

→ Forte présence de géotechnique


Résultat final

→ VIDEO 1


- Genève Centre

→ VIDEO 2

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

→ MNT, Alluvions anciennes, Riss, Molasse


Résultat final

→ Échelle plus grande => visualisation des variations des couches


- Géologie de Genève et son agglomération

→ VIDEO

=> Sélection effectuée en 2D,

=> Altitude non prise en compte

→ Sélection des entités intersectées


Analyse sur le prototypeSommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

→ Création de lignes à des altitudes différentes

Test des intersections et règles topologiquesTest des intersections et règles topologiques

- Intersections

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

=> Auto-sécance 2D

=> Continuité 2D

→ Visualisation de la sélection


Analyse sur le prototype

→ Création de lignes tests

Test des intersections et règles topologiquesTest des intersections et règles topologiques

- Auto-sécance et continuité

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

=> Faire attention aux altitudes



→ Intersection des réseaux

Analyse des entitésAnalyse des entités

- Entités du cadastre souterrain

→ Auto-sécance des réseaux par règles topologiques

=> Aucun réseau auto-sécant

→ Continuité des réseaux par règles topologiques

=> Aucun réseau discontinu

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

=> Sélection des réseaux trop proches les uns des autres



→ Respect des distances latérales entre réseaux

(Outil « Selection / Select By Location / Are within a distance of »)


- Entités du cadastre souterrain

→ Position des regards au-dessus des réseaux par les règles topologiques

=> Aucune erreur détectée sur les prototypes

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

=> Dépend de l’altitude



→ Sélection des réseaux influencés par le tunnel du CEVA


- Entités « chantier »

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

=> Soustraction des valeurs des pixels de 2 couches



→ Épaisseurs des couches


- Entités géologiques

=> Calcul de l’épaisseur

→ Volumes des couches

=> Outils « Surface - Volume » d’ArcToolbox

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives

=> Soustraction des valeurs des pixels de 2 couches



→ Chevauchement des couches


- Entités géologiques

=> Classification de l’image raster

(Pixels <0 et pixels >0)

=> Visualisation des anomalies

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


Conclusion

→ Données disponibles

RésuméRésumé

→ Création du cadastre 3D du sous-sol possible

→ Modélisation 3D des données possible

=> Nécessité de lever les altitudes ou profondeurs des réseaux et autres objets souterrains pour une modélisation et une représentation du sous-sol exact

Sommaire

1 Introduction

- Contexte

- Besoins

- Objectifs

2 SIG 2D → SIG 3D








5 Résultat final


- Prototype final




7 Conclusion

- Résumé

- Perspectives


Conclusion

→ Création d’une base de données regroupant l’ensemble des données

PerspectivesPerspectives

→ Développer et automatiser les méthodes de modélisation

→ Utiliser le cadastre comme plan d’exécution

=> Créer le cadastre du sous-sol en 3D

→ Extraire des coupes et profils en long

etude sur la realisation d’un cadastre du sous-sol en trois dimensions

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