SIGA3D : modélisation, échange et visualisation d'objets 3D du bâtiment et d'objets urbains géoréférencés ; application aux IFC pour la gestion technique de patrimoine immobilier et urbain

This thesis defines a new approach in urban and building facility management. A production and information management process of the building, its immediate environment and urban objects has been defined. It allows to manage these objects throughout their life cycle, in a concept called Urban Facility Management. This technology relies on an Urban Information Model to model all the information of cities and buildings in a dynamic and evolutive ontology. A mechanism for geometric and semantic levels of detail has also been defined to support the scalability of such a system. Indeed, the number of objects to be managed in a scene, compared to a building modeling system, is much higher, as the area of information processing. Also, contextual levels of detail optimize the scene according to semantic criteria.The proposal we made is based on an architecture derived from work in adaptive hypermedia systems. It consists of six layers that aim at solving problems in a systemic form: a connecting layer to data sources, a layer to import these data into the system, a semantic layer, a level of contextualization, a connection layer and an interface layer with the user. This architecture allows the definition of a workflow that we decomposed in an architecture of processes. This one describes how to acquire data from both GIS sources and IFC, but also from CAD in general. Data are then imported into the city information model into an ontology defined using tools from the semantic layer. These tools are composed of a set of operators that aim at defining concepts, relations and logical statements. They are coupled to a mechanism that allows the definition of local contexts used to express contextual levels of details within the ontology. Associated with graphical representations issued from diverse data sources, it become possible to combine several geometric representations, 2D or 3D, to an object of the knowledge base, and choose the representation to be displayed according to semantic criteria. The layer for context management provides contextual information on global data models through a mechanism based on named graphs. Once the ontology is developed, data can be exploited via a graphical engine that has been specially developed and that manages contextual information and levels of details.This architecture of processes has been implemented and adapted to the platform Active3D. Part of the research has been to adapt the formal architecture of the urban information model to the existing architecture. The goal was to provide a solution to the industrial constraints of the project and required performance criteria. The last part of this thesis therefore presents the technical developments necessary to achieve these goalsCette thèse définit une nouvelle approche de gestion technique de biens immobiliers et urbains. Pour cela, un processus de production et de gestion de l’information du bâtiment, de son environnement proche et des objets urbains est défini. Il permet de gérer ces objets tout au long de leur cycle de vie, au sein d’un concept appelé Urban Facility Management, ou gestion technique de patrimoine urbain. Cette technologie s’appuie sur un Modèle d’Information Urbain qui permet de modéliser dans une ontologie dynamique et évolutive toute l’information de la ville et du bâtiment. Un mécanisme de niveaux de détail géométrico-contextuels a par ailleurs été définit afin de supporter la montée en charge d’un tel système. En effet, le nombre d’objets à gérer dans une scène par rapport à un système de modélisation du bâtiment est bien supérieur, tout comme la superficie de l’information à traiter. Aussi, les niveaux de détail contextuels permettent d’optimiser la scène en fonction de critères sémantiques.La proposition que nous avons faite se base sur une architecture dérivée des travaux en systèmes hypermédia adaptatifs. Elle est composée de six couches permettant de résoudre les problématiques de manière systémique : une couche de connexion aux sources de données, une couche d’import de ces données dans le système, une couche sémantique, une couche de contextualisation, une couche de connexion et une couche d’interface avec l’utilisateur. Cette architecture autorise la définition d’un workflow que nous avons décomposé au sein d’une architecture de processus. Celui-ci décrit la manière d’acquérir des données à la fois de sources SIG mais aussi IFC ou plus généralement CAO. Ces données sont importées dans le modèle d’information de la ville au sein d’une ontologie définie à l’aide d’outils présents dans la couche sémantique. Ces outils consistent en un ensemble d’opérateurs permettant de définir des concepts, relations et énoncés logiques. Ils sont couplés à un mécanisme de contextes locaux qui permet de définir des niveaux de détail contextuels au sein de l’ontologie. Associé à des représentations graphiques provenant des sources données, il est ainsi possible d’associer plusieurs représentations géométriques, 2D ou 3D, à un objet de notre base de connaissance, et de choisir le modèle à appliquer en fonction de critères sémantiques. La couche de gestion du contexte apporte des informations contextuelles au niveau des modèles de données grâce à un mécanisme basé sur les named graphs. Une fois l’ontologie mise en place, les données peuvent être exploitées par l’intermédiaire d’un moteur graphique que nous avons développé et qui gère l’information contextuelle et les niveaux de détail.Cette architecture de processus a été implémentée et adaptée sur la plateforme Active3D. Une partie des travaux de recherche a consisté à adapter l’architecture formelle du modèle d’information urbain à l’architecture existante afin de répondre aux contraintes industrielles du projet et aux critères de performances requis. La dernière partie de cette thèse présente les développements techniques nécessaires à la réalisation de ces objectif