Créez votre propre maquette 3D avec des données ouvertes!

La création d’une maquette 3D peut sembler un projet d’envergure. D’abord, il faut avoir une couche d’empreinte des bâtiments, avoir fait un relevé aérien pour la zone d’intérêt, bien s’y connaître dans les outils de géotraitement 3D, et minimiser la pesanteur de la donnée pour qu’elle soit diffusable dans ArcGIS Online ou le portail d’ArcGIS Enterprise. Dans ce billet de blogue, nous allons vous démontrer que le processus n’est pas aussi laborieux que vous le croyez et que, pour la majorité des municipalités au Québec, vous avez déjà les données à votre disposition, et ce, gratuitement.

Vous avez sûrement déjà vu des maquettes 3D hébergées dans certains de nos produits Esri. Par exemple, il y a ArcGIS Urban, un produit qui permet de transformer la conception et l’aménagement urbain dans les villes intelligentes afin de répondre à plusieurs enjeux comme la disponibilité des logements, les objectifs de durabilité et les fluctuations économiques qui obligent les villes à mieux planifier l’avenir (voir démonstration interactive ici).

Parallèlement, il y a aussi le produit ArcGIS CityEngine qui permet la modélisation conceptuelle et la création de bâtiments et de villes en 3D de manière efficace et rapide, grâce à l’application de règles procédurales (voir démonstration interactive ici). 

De plus, vous avez sûrement aussi entendu parler de l’intégration du BIM (Building Information Modeling) avec les SIG afin d’ajouter de l’information contextuelle telle que les zones inondables et la géologie tout au long d’un projet de construction (voir démonstration interactive ici). Cette intégration fait même partie de la feuille de route gouvernementale pour la modélisation des données du bâtiment (2021-2026) publiée par le gouvernement du Québec.  

Le but ici n’est pas de présenter chacune de nos solutions 3D. On vise simplement à vous démontrer que si vous avez une licence ArcGIS Pro Advanced avec les extensions 3D Analyst et Spatial Analyst, vous êtes déjà en mesure de créer votre propre maquette 3D, et ce, en peu de temps.

Dans les sections qui suivent, nous allons d’abord vous présenter les ArcGIS Solutions, une galerie de solutions représentant les flux de travaux les plus communément utilisés dans l’industrie des SIG. Par la suite, nous allons vous montrer comment acquérir les données nécessaires pour la création de votre maquette 3D et, finalement, nous allons vous démontrer comment personnaliser la texture de vos bâtiments. 

À des fins démonstratives, nous avons créé deux maquettes 3D. La première maquette représente le projet InnoVitam de la Ville de Québec, un projet axé sur la santé préventive et durable qui rassemble le commercial, le résidentiel, les entreprises et les espaces verts (voir maquette 3D ici). 

La deuxième maquette est représentative du plan directeur de revitalisation du centre-ville de Trois-Rivières afin de démontrer l’infrastructure souterraine en 3D (voir maquette 3D ici). 

Attention : la conception des maquettes 3D InnoVitam et de Trois-Rivières a été entièrement réalisée par Esri Canada et elles ne sont aucunement affiliées avec la Ville de Québec ni la Ville de Trois-Rivières. Les données proviennent toutes de Données Québec.

ArcGIS Solutions – 3D Basemaps

Comme mentionné, les ArcGIS Solutions consistent en une galerie de solutions prêtes à emploi utilisant les flux de travaux les plus communément utilisés dans le domaine des SIG. La solution utilisée lors de la création de nos maquettes s’appelle 3D Basemaps. Pour plus d’information, vous pouvez aussi vous référer à ce blogue publié par une collègue, Maggie Samson d’Esri Canada. 

Explorez les différentes tâches disponibles dans la solution. Vous pouvez créer votre maquette 3D à partir de données LiDAR brutes, comme le montre la formation Extraire des bâtiments 3D à partir de données lidar, ou bien à partir de produits dérivés comme un modèle numérique de terrain (MNT) et de surface (MNS) en suivant les étapes de la formation Extraire des bâtiments 3D à l’aide de la photogrammétrie. Pour les maquettes de Québec et de Trois-Rivières, nous avons utilisé le processus photogrammétrique.

Couche d’empreinte des bâtiments

Lorsque vous allez déployer la solution 3D Basemaps, vous allez télécharger un projet ArcGIS Pro contenant plusieurs tâches bien détaillées. L’une des premières tâches consiste à estimer la hauteur des bâtiments et la forme des toits. Pour cela, il nous faut la couche des empreintes de bâtiments surfacique pour la zone d’intérêt. Nous avons fait l’acquisition des couches d’empreinte de bâtiments à partir de Données Québec. Les données peuvent provenir de plusieurs sources incluant les municipalités, le ministère des Ressources naturelles et des Forêts (MRNF – anciennement le ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs) ou Ressources naturelles Canada (RNCan).

Modèle numérique de terrain et de surface

Afin de déterminer la hauteur approximative des bâtiments et la particularité des toits, nous avons téléchargé les modèles numériques de surface (ou canopée) et de terrain provenant du ministère des Ressources naturelles et des Forêts. Les produits dérivés du LiDAR sont générés dans le cadre du Projet d’acquisition de données par le capteur LiDAR à l’échelle provinciale. Les produits dérivés possèdent 1 m de résolution spatiale et consiste en la majorité du Québec méridional (sud du 52e parallèle). Les produits sont divisés en plusieurs feuillets pour le téléchargement. Vous pouvez accéder à l’application Forêt ouverte afin de télécharger les produits dérivés issus du LiDAR. Si vous utilisez une autre source pour les modèles numériques, on suggère une résolution minimale de 2 m pour le processus photogrammétrique. 

Ajouter des textures

Une fois que la maquette 3D est créée, vous pouvez modifier la symbologie et texture. Lors du déploiement de la solution 3D Basemaps, un dossier « rule_packages » possédant plusieurs symbologies 3D est téléchargé localement. Les règles procédurales (.rpk) sont générées par ArcGIS CityEngine et permettent de symboliser vos bâtiments selon les valeurs attributaires. Notez bien qu’ArcGIS CityEngine est seulement nécessaire si vous voulez créer vos propres règles procédurales.

Vous pouvez trouver d’autres règles procédurales dans l’atlas d’ArcGIS Online (exemple ici). Une fois que vous êtes satisfait du produit, suivez les étapes de publication dans la solution afin de diffuser la scène dans ArcGIS Online ou le portail d’ArcGIS Enterprise.

Remarque de clôture

Et voilà! Vous venez de créer votre première maquette 3D à l’aide de données entièrement ouvertes. L’avantage de la méthodologie que nous venons de démontrer est bien sûr que la donnée est gratuite et que si vous avez déjà les extensions en main, vous pouvez commencer à développer vos maquettes dès maintenant.

Si vous cherchez une précision supérieure à celle démontrée dans ce billet de blogue, vous pouvez créer une maquette à partir de vos propres données LiDAR ou bien en faisant l’acquisition de la donnée brute dans des sites d’achat comme Géoboutique (MRNF). En utilisant des nuages de points LiDAR, vous pouvez tirer le maximum de la solution 3D Basemaps en créant des modèles 3D de ponts, d’arbres, de niveaux d’eau et aussi de lignes aériennes de transport d’électricité.

N’oubliez surtout pas qu’il existe déjà des données 3D OpenStreetMap pour les arbres et les bâtiments et que vous y avez déjà accès dans ArcGIS Online, peu importe votre licence ArcGIS. Cependant, les données sont maintenues par un groupe de bénévoles à travers le monde et il y a de fortes chances qu’elles manquent de précision dans votre zone d’intérêt. De plus, vous êtes limité dans les modifications que vous pouvez apporter aux données puisqu’elles ne vous appartiennent pas.

Peu importe où vous en êtes dans votre stratégie de SIG 3D, l’objectif de ce billet de blogue était de vous montrer que la création de maquettes de bâtiment 3D et aussi de l’infrastructure peut se faire aisément et peut être une première étape pour faciliter la transition de votre organisation vers les jumeaux numériques et la ville intelligente.