[Francophone] Sujet de thèse SIG3D

Mon Jul 2 08:38:00 EDT 2007

Chers abonnés à la liste OSGeo.

Je vous prie de trouver ci-joint une proposition de sujet de thèse dans 
le domaine des SIG3D sur internet pour laquelle nous avons obtenu un 
financement de la Région Alsace. Merci de bien vouloir diffuser cette 
proposition à des candidats susceptibles d'être intéressés par le sujet.

*SUJET DE THESE*

*Implantation et gestion tridimensionnelle de modèles patrimoniaux et 
urbains dans un SIG 3D (Système d'Information Géographique 3D) sur 
Internet.*

Directeur : Pr Pierre GRUSSENMEYER,

Encadrement : Mathieu KOEHL

Laboratoire MAP-PAGE UMR 694 CNRS/MCC

INSA de Strasbourg

24, Boulevard de la Victoire

67084 STRASBOURG Cedex

Description des travaux :

Le sujet de thèse proposé ci-dessus s'inscrit dans l'axe de recherche 
« modélisation 3D des objets topographiques et modèles 3D urbains » de 
l'équipe MAP-PAGE de l'INSA de Strasbourg. L'expérience de l'équipe en 
termes de modélisation d'objets urbains à partir d'images aériennes et 
terrestres a permis de valider une chaîne de traitement, dans laquelle 
la géométrie des modèles générés repose sur un semis de points obtenu de 
façon semi-automatique.

Dans ce même contexte, la thèse d'Emmanuel Alby (2006), architecte, sur 
le relevé d'objets architecturaux basé sur la combinaison des techniques 
d'acquisition (photogrammétrie et laser) a représenté une contribution 
importante dans la problématique des modèles tridimensionnels 
architecturaux au sein des modèles urbains.

Une autre thèse, menée actuellement (2005 -- 2008) par Fayez 
Tarsha-Kurdi tend à démontrer l'apport considérable de la donnée laser 
terrestre et aérienne à la détection d'objets urbains et plus 
particulièrement des bâtiments. En effet, les recherches menées doivent 
permettre de passer à un processus de construction totalement 
automatisé. Ce processus a pour point de départ la détection automatique 
du contour des toits à partir du traitement de nuages de points obtenus 
par des mesures scanner-3D aussi bien terrestres qu'aériennes.

Enfin, une troisième thèse, débutée récemment grâce à un financement 
d'une bourse de la Région Alsace (2006-2009), a permis de lancer les 
premières réflexions sur l'acquisition et l'intégration de degrés de 
détails plus fins, notamment au niveau des façades, dans ces mêmes 
modèles.   

L'ensemble de ces recherches a comme objectif la création de modèles 
tridimensionnels

 architecturaux et urbains.

/ /

Un second axe de recherche poursuivi depuis plusieurs années se focalise 
sur les systèmes permettant de gérer en aval ces modèles 
tridimensionnels générés : il s'agit des systèmes d'information 
géographique. Ces derniers atteignent de nos jours une bonne maturité 
dans la gestion des données bi-dimensionnelles et sont très répandus 
dans les collectivités territoriales pour la gestion des données 
techniques. Le marché de ces systèmes est d'ailleurs dominé par un petit 
nombre d'éditeurs majeurs. Mais depuis plusieurs années, l'avènement des 
outils/logiciels libres fonctionnant sous un environnement internet 
permettent de proposer une alternative intéressante et en constante 
évolution. Des exemples comme le « Géoportail » (IGN) ou « GoogleEarth » 
proposant un accès libre a des données nationales ou mondiales ainsi 
qu'à des outils cartographiques 3D. Les enjeux des outils développables 
dans l'environnement internet sont de premières importances.

Notre proposition de sujet de thèse tient compte de ces enjeux et 
comprend les étapes suivantes :

·        traduction d'un modèle de données spatiales adapté aux 
contraintes des modèles tridimensionnels urbains,

·        implantation de ces modèles dans une base de données spatiale,

·        définition de nouveaux outils de gestion de ces données 
spatiales tridimensionnelles dans un environnement internet

·        mise à disposition d'une plate-forme de SIG-3D sous internet 
pour la gestion interactive des modèles 3D obtenus.

Le modèle de données spatiales à concevoir devra pouvoir supporter les 
différents niveaux de données partant de nuages de points très 
volumineux sous forme brute, jusqu'aux façades finement détaillées en 
modules géométriques architecturaux, en passant par des niveaux 
intermédiaires permettant une visualisation performante.

L'implantation de ces modèles dans une base de données spatiale aura 
pour premier objectif de tester l'adéquation des bases de données 
spatiales avec les contraintes multi-dimensionnelles, multi-échelles, 
multi-niveaux du point de vue de la géométrie (et de la topologie). A ce 
stade, il s'agira d'intégrer l'apport considérable en connaissances que 
pourra apporter l'association de ces données graphiques avec des données 
descriptives et documentaires pour la gestion des bâtiments, tant du 
point de vue technique que patrimonial.

La définition des nouveaux outils de gestion de données spatiales 
tridimensionnelles sera portée sur une plate-forme dans un environnement 
aux limites sans cesse repoussées. L'environnement internet offre, en 
effet, actuellement des outils de développement avancés permettant 
d'allier souplesse, interactivité, performance et universalité.

C'est ce dernier concept qui servira de fil conducteur et qui aura pour 
objectif de déboucher sur la proposition d'une plate-forme de SIG-3D 
sous internet permettant l'intégration, puis la gestion interactive des 
modèles 3D-urbains.  

Ce sujet s'inscrit dans le prolongement des travaux réalisés 
actuellement par notre équipe de recherche et permettra de disposer d'un 
outil ouvert et partageable de gestion de données spatiales et 
descriptives, évolutif dans un environnement ouvert.

  //

Discipline / mot clés : /Géomatique, SIG 3D, Modélisation, Intégration 
de données multi-sources, internet./

_Publications de l'équipe relatives au sujet_ :

KOEHL M (2003). Modèles et méthodologies de saisie pour maquettes 
numériques 3D. /Revue de l'Association Française de Topographie/ ,ISSN 
0290-9057, 4^ème trimestre 2003, n°97, p. 31-37.

KOEHL, M., GAÏOTTI, V. (2004). Geometric and thematic enrichment of 
frontages in 3D city-models. XXth Congress of the International Society 
for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS),

Geo-imagery bridging Continents, Istanbul 12-23 July 2004. /Int. 
Archives of/

/Photogrammetry and Remote Sensing/, ISSN 1682-1777, Vol. XXXV, part B3, 
pp. 547-552.

DARWISH, O. (2006). Maquettes numériques 3D. Etude et définition d'un 
modèle adapté au milieu urbain. /Master 2 Recherche GER Géographie 
Environnement Risques, parcours Environnement Urbain et Interfaces/

Faculté de géographie et d'aménagement, ULP - Strasbourg 1, 58 pages. 
(Sujet encadré par Mathieu KOEHL).

GRUSSENMEYER, P., ALBY, E., MEYER, R., RAMPAZZO, M., (2006). 3D building 
model as an interface for a Web Information System. Case study of the 
Pontonniers high school in Strasbourg. ISPRS Comm. V  Symposium, 
Dresden, Sept. 25-27, Germany/. Int. Arch. of Photogrammetry and Remote 
Sensing// and Spatial Information Sciences/, Vol. XXXVI, Part 5, ISSN 
1682-1750, 6p.

/ /

_Justification de l'intérêt scientifique du sujet_ :

Depuis plusieurs années, la communauté scientifique travaille activement 
à la mise à disposition d'outils de gestion SIG sur internet. Les 
éditeurs majeurs proposent également des interfaces pour une large 
diffusion des données vers des clients distants. Mais ces applications 
fonctionnent exclusivement en 2D, les seules outils 3D de ce types étant 
conçus presqu'exclusivement pour la simple visualisation des données.

L'avènement des bases de données spatiales intégrant des données 
géométriques au même niveau que les données descriptives et 
documentaires propose une ouverture vers la 3D entièrement intégrée. Les 
perspectives de la 3D intégrée sont infinies, mais le pas n'est pas 
encore près d'être franchi, les modèles intégrant à la fois des données 
géométriques et de la topologie 3D complète présentant une complexité 
encore inabordable. Néanmoins, l'intégration de topologies 3D 
incomplètes adaptées aux besoins de gestion permet d'envisager de 
nouvelles fonctionnalités tant du point de vue de l'accès aux données 
que du traitement et de l'analyse de celles-ci.

Des sujets d'études semblables, mais se limitant pour l'instant à la 2D 
ont déjà permis de mettre en place des collaborations avec les services 
informatiques de la Communauté Urbaine de Strasbourg dans le cadre d'un 
projet de fins d'études sur les services web géographiques (P. Boué, 
2006) et avec l'Institut de Géodésie (Domaine SIG) de l'Université 
Technique de Munich (D) spécialisé dans la normalisation de l'OGC (/Open 
Geospatial Consortium/). Une autre étude menée par un étudiant de 
l'Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II de Rabat (Maroc) montre 
la reconnaissance de notre équipe dans ce domaine, tout comme le projet 
de recherche technologique sur les outils web 3D menés par une équipe 
d'étudiants pour le compte d'un cabinet de géomètres en Suisse.

Le récent colloque international 3DGéoInfo (2006) à Kuala-Lumpur dont 
les thèmes principaux concernaient entre autres les données et modèles 
de données 3D, l'apport de la 3D dans le domaine de la planification 
urbaine, les avancées dans le domaine de la  visualisation et l'analyse 
3D a montré que les pistes de recherches proposées ici font partie des 
axes majeurs des évolutions futurs des SIG et de leurs applications. 
Enfin, les différentes thématiques abordées lors des colloques organisés 
par FOSS4G (/Free and Open Source Software for Geoinformatics - 
http://www.foss4G2006.org/) montrent le dynamisme de la recherche dans 
le domaine des SIG basés sur le web mais ne proposent encore que des 
balbutiements concernant les SIG-3D.

_Financement :_

Thèse financée par la Région Alsace (Net mensuel : ? 1200 EUR / mois / 3 
ans)

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_Candidature :_

Envoyer CV détaillé à : Mathieu KOEHL

mathieu.koehl at insa-strasbourg.fr

Tél : + 33 (0) 3 88 14 49 08

Bien cordialement,
Mathieu KOEHL
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