Gestion et visualisation multiscalaire du territoire au bâtiment : Application à la Gestion et Maintenance assistée par Ordinateur - Thèses de l'INSA Lyon
Theses Year : 2024

Multi-scale management and visualisation of equipments in buildings and territories : An application in Computerized Maintenance Management System

Gestion et visualisation multiscalaire du territoire au bâtiment : Application à la Gestion et Maintenance assistée par Ordinateur

Abstract

Cities and the objects that make them up, such as buildings, water, electricity and road networks, have increasingly precise digital twins that play an important role in understanding territories. The growing use of Geographic Information Systems (GIS), Building Information Model (BIM) and City Information Model (CIM) has led to the creation of a large number of geospatial representations of these urban objects, made up of geometric and semantic data, structured by numerous standards. These representations provide a variety of thematic and spatial information to describe what these objects are physically, functionally and operationally. A better understanding of these urban objects can be provided by applications enabling users to access, visualize and analyze these urban objects using these different representations.In this thesis, we focus on multiscalar interactive web navigation and visualization of multiple representations of the same object. We will consider various heterogeneous standards for representing the interior and exterior of a building and a city. Our first two contributions enable the creation of navigable and contextual views of these heterogeneous representations in a single web context, using approaches based on data integration methods. To this end, we propose a methodology and an open-source tool, Py3DTilers, for extracting, manipulating and visualizing the geometry of geospatial data, as well as a model-based semantic data integration methodology, to ensure that all the information present in these data can be brought and understood by the users. Our third contribution is the formalization of the concepts of Variant - instance or set of instances representing the same entity- and Variant Identifier to reference and navigate through a set of representations of the same object. Finally, our last contribution focuses on the choice of geometric representation of an object to be displayed, depending on the users' 3D context. We propose a study of the levels of detail described in different geospatial data standards, as well as a metric for describing the complexity of a geometric representation to enable this choice.Finally, this thesis was carried out in partnership with Carl Software - Berger-Levrault, a publisher of computer-aided maintenance software and asset management solutions. Particular attention was paid to interoperability (use of standards), reusability (creation of shared software architecture based on open-source tools) and reproducibility of the proposed solutions. This thesis aims to improve the understanding of equipment to facilitate its maintenance and management, by allowing the 3D visualization of equipment and the exploitation of the knowledge that can be found in various representations. This is achieved by establishing a natural link between equipment representations existing in this domain and various geospatial data sources.
La ville et les objets qui la composent, comme les bâtiments, les réseaux d'eau, électriques ou routiers, agrémentent aujourd’hui de véritables jumeaux numériques toujours plus précis jouant un rôle important pour la compréhension des territoires. L’avènement de l'utilisation de Systèmes d'informations Géographiques (SIG), de Modèles des Données du bâtiments (BIM - Building Information Model) et de la ville (CII \ - City Information Model) a entrainé la création d'un nombre important de représentations géospatiales de ces objets urbains, constituées de données géométriques et sémantiques, structurées par de nombreux standards. Ces représentations apportent diverses informations thématiques et spatiales pour décrire ce que sont ces objets physiquement, fonctionnellement, et opérationnellement. Une meilleure compréhension de ces objets urbains peut être apportée par des applications permettant aux utilisateurs d'accéder, de visualiser et d'analyser ces objets urbains en utilisant ces différentes représentations.Dans cette thèse, nous nous intéressons à la navigation et visualisation interactive multiscalaire sur le web de multiples représentations d’un même objet. Nous prendrons en compte différents standards hétérogènes permettant la représentation de l'intérieur et de l'extérieur d’un bâtiment et d’une ville. Nos deux premières contributions permettent la création de vues navigables et contextuelles de ces représentations hétérogènes dans un même contexte web à l'aide d'approches reposant sur des méthodes d'intégration de données. Pour cela, nous proposons une méthodologie et un outil open-source, Py3DTilers, pour extraire, manipuler et visualiser la géométrie de données géospatiales, ainsi qu’une méthodologie d'intégration de données sémantiques basée modèle, afin de garantir que toutes les informations présentes dans ces données soient disponibles. Notre troisième contribution est la formalisation du concept de variant -instance ou ensemble d'instances représentants le même objet- et une proposition de son utilisation pour référencer et naviguer dans un ensemble de représentations d’un même objet. Enfin, notre dernière contribution s’intéresse au choix de la représentation géométrique à afficher d'un objet selon le contexte utilisateur. Nous proposons une étude des niveaux de détails décrits dans différents standards de données géospatiales ainsi qu'une métrique permettant de décrire la complexité d’une représentation géométrique pour permettre ce choix.Enfin, cette thèse s'est déroulée en partenariat avec la société Carl software - Berger-Levrault, éditeur de logiciels et de solutions de gestion et maintenance assistée par ordinateur. Un intérêt tout particulier a donc été porté à l'interopérabilité (utilisation de standards), la réutilisabilité (création d'architecture logicielle partagée basée sur des outils open-source) et la reproductibilité des solutions proposées. L'objectif au travers de cette thèse est d'améliorer la compréhension des équipements pour en faciliter la maintenance et la gestion. Cela est permis grâce à la mise en place d'un lien naturel entre les représentations d'un équipement existantes dans un outils de gestion d’équipements et dans diverses sources de données géospatiales, la visualisation 3D de ces objets et l'exploitation des connaissances que l'on peut retrouver dans ces représentations.
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tel-04712358 , version 1 (27-09-2024)

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  • HAL Id : tel-04712358 , version 1

Cite

Clément Colin. Gestion et visualisation multiscalaire du territoire au bâtiment : Application à la Gestion et Maintenance assistée par Ordinateur. Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain. Université Lumière - Lyon II, 2024. Français. ⟨NNT : 2024LYO20010⟩. ⟨tel-04712358⟩
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