Modélisation de l’information urbaine (MIU) : la révolution numérique pour les villes intelligentes

Les villes du monde entier font face à des défis croissants dans la gestion de l’efficacité opérationnelle des services urbains et l’amélioration de la qualité de vie des citoyens. Dans ce contexte, la modélisation de l’information urbaine (MIU) en anglais (City Information Modeling (CIM)) s’avère être un puissant allié dans la transformation des villes en lieux plus intelligents et fonctionnels.

Cet article explorera comment l’intégration entre le Building Information Modeling (BIM) et la MIU révolutionne la gestion urbaine et permet des décisions plus éclairées, grâce à l’utilisation de plateformes en ligne qui gèrent des modèles BIM, des cartes SIG et des jumeaux numériques géospatiaux de villes entières.

Qu’est-ce que la modélisation de l’information urbaine (MIU) et quel est son rôle dans les villes intelligentes ?

Pour faire face au changement des villes et à la difficulté croissante de gérer des scénarios urbains de plus en plus complexes, hétérogènes et à grande échelle, naît la MIU, Modélisation de l’Information Urbaine.

Cette approche étend le concept de Building Information Modeling (BIM) de l’échelle du bâtiment unique à la ville, englobant diverses phases de la planification et du cycle de vie des systèmes urbains dans leur ensemble et offrant une vision holistique de la ville. Un modèle CIM, tout comme un modèle BIM, est un conteneur d’informations et inclut diverses données relatives par exemple aux infrastructures, services publics, transports, environnement et bien plus encore. Ce système synergique d’informations permet une planification plus complète, éclairée et durable pour le développement urbain futur.

En effet, le cœur du MIU réside dans la planification et la gestion des espaces urbains : c’est un puissant outil qui permet aux urbanistes et planificateurs d’avoir une vision multidimensionnelle des villes, de simuler et d’analyser différents scénarios, de prévoir les impacts des projets urbains et de prendre des décisions plus conscientes.

En pratique, la MIU a été conçu comme une fusion de la méthodologie BIM avec le SIG et le résultat est un modèle qui recueille et organise toutes les informations dans une base de données qui constitue la clé pour la gestion des villes intelligentes.

Par villes intelligentes, ou smart city, on entend une ville qui gère les ressources de manière intelligente, économiquement durable, énergétiquement autonome et soucieuse de la qualité de vie et du bien-être de ses usagers.

Pour atteindre ces objectifs, la modélisation de l’information urbaine s’appuie sur une vaste gamme de technologies, systèmes, outils, modèles et normes qui sont proposés et mis en œuvre dans le cadre de la planification et de la gestion des villes. La MIU est la clé pour obtenir des informations directement à partir du modèle virtuel pour surveiller les performances des actifs et prendre des décisions appropriées pour maintenir les services demandés par les citoyens.

Gestion des villes intelligentes

Avantages pour la gestion de la modélisation de l’information urbaine

L’utilisation du MIU par les planificateurs et les urbanistes révolutionne totalement la manière de concevoir, garantissant de nombreux avantages au flux de travail.

En utilisant la MIU, il est possible de donner vie à un environnement centralisé : toutes les informations, les produits et les systèmes sont visualisés en relation les uns avec les autres et en relation avec l’espace environnant, améliorant la collaboration, le partage et la gestion des informations entre les différentes équipes impliquées.

En effet, la MIU est une technologie coopérative : elle acquiert des données géospatiales prélevées par des capteurs placés partout et les combine avec des ensembles de données SIG, promouvant une approche collaborative. Cela permet la conception coordonnée de l’ensemble des quartiers et des bâtiments individuels, permettant des services intégrés et des plans de maintenance coordonnés pour des ressources spécifiques.

La MIU améliore également la productivité et l’efficacité ; en effet, si avec le développement de projets traditionnels, des informations étaient souvent perdues entre une phase et l’autre du processus de construction, la modélisation des informations de la ville empêche cela en centralisant les informations et en garantissant leur partage total.

En plus d’économiser du temps et de l’argent et de maximiser les résultats, mettre en commun les ressources et promouvoir une plus grande coopération améliore également les services publics en les intégrant mieux avec des données et des analyses en temps réel, une composante cruciale de la smart city.

La gestion de la ville avec des modèles MIU aide également à réduire les désagréments qui se produisent lors du développement d’un projet d’infrastructure, en développant des itinéraires et des zones alternatives pour éviter les embouteillages, la pollution et d’autres problèmes.

Enfin, la modélisation d’un véritable jumeau numérique de votre ville augmente certainement la sûreté de la ville et réduit les risques. Imaginez pouvoir identifier des erreurs ou des incidents avant qu’ils ne se produisent en testant virtuellement les structures et les aménagements urbains ! De nombreux scénarios de risque sont ainsi évités ! 

Technologies clés qui permettent la modélisation des informations sur la ville

Si modéliser une structure ou un bâtiment est assez rapide et simple avec le BIM, pour modéliser l’espace urbain de manière précise, il est nécessaire d’interagir avec plusieurs technologies clés.

La modélisation des informations sur la ville doit combiner sans problème de nombreux ensembles de données collectées auprès de diverses sources et c’est ici que le BIM, le SIG, le LiDAR et l’IoT entrent en jeu : 

1. la première chose à faire lorsque l’on utilise le CIM pour créer un modèle virtuel d’un contexte urbain est de consulter la cartographie SIG. Cet outil de cartographie numérique stocke des données institutionnelles, historiques et spatiales sur les propriétés, les structures et les terrains. Lorsqu’il s’agit de localiser les positions exactes des structures les unes par rapport aux autres, le SIG peut être utile dans le processus de modélisation des informations urbaines. De plus, ces dernières années, l’intégration entre le SIG et le CDE (Common Data Environment) pour la création et la gestion des modèles de la ville se répand de plus en plus, tirant parti des capacités d’analyse spatiale et de gestion des données ;
2. le pas suivant est de penser à la fonction du BIM. La méthode la plus efficace pour obtenir l’image la plus précise de chaque structure lors de la création d’une toute nouvelle ville est de la construire initialement en utilisant le Building Information Modeling (BIM). Si les bâtiments sont de construction récente, il est très probable qu’ils aient été conçus et construits en utilisant le Building Information Modeling (BIM) ;
3. si en revanche les bâtiments sont anciens, il est beaucoup plus probable que leurs plans soient sur papier et qu’ils manquent à la fois de modèles BIM et d’autres modèles de support numérique. Et c’est ici que le pas suivant entre en jeu. Avec les technologies modernes de scan rapide pour enregistrer les géométries internes et externes des structures, comme le LiDAR (Light Detection and Ranging) ou la photogrammétrie, il est possible de résoudre le problème. Les bâtiments plus anciens peuvent alors être simplement reliés au modèle CIM en créant des modèles 3D d’eux.

Toutes ces données, tous ces modèles et toutes ces informations peuvent ainsi être combinés dans le CIM, qui pourra alors être utilisé et modifié pour suivre et évaluer automatiquement les activités en temps réel dans les villes réelles, donnant vie à un modèle dynamique qui s’adapte au comportement changeant du temps et de l’homme.

L’intégration de BIM et MIU pour une planification urbaine plus intelligente

Nous avons dit que l’intégration entre le Building Information Modeling (BIM) et le City Information Modeling (CIM) représente un pas significatif dans la transformation des villes en lieux plus intelligents et efficaces. En effet, cette intégration crée un environnement où les informations relatives à la construction et à l’infrastructure urbaine sont gérées de manière centralisée et structurée, permettant une gestion plus précise et informée des ressources urbaines.

Voici quelques aspects clés de cette intégration : 

• centralisation des données – l’intégration de BIM et MIU permet la création d’un modèle tridimensionnel complet de la ville, qui comprend à la fois des informations détaillées sur les bâtiments et les infrastructures ainsi que des données relatives au contexte urbain. Ce modèle centralisé devient une ressource fondamentale pour toutes les parties impliquées dans la gestion urbaine, des gouvernements locaux aux professionnels de la construction ;
• collaboration efficace – un avantage crucial de l’intégration de BIM et MIU est la possibilité de collaborer en temps réel sur une seule source de données. Les gestionnaires, ingénieurs, architectes et urbanistes peuvent travailler ensemble pour planifier, exécuter et surveiller des projets urbains avec une vision partagée. Cette collaboration améliore la cohérence et la qualité des décisions prises, réduisant les erreurs et les gaspillages ;
• décisions informées – la disponibilité de données détaillées et à jour permet de prendre des décisions plus éclairées. Par exemple, les gouvernements locaux peuvent utiliser les modèles CIM pour évaluer l’impact de nouveaux projets urbains sur l’environnement, sur l’infrastructure existante et sur la qualité de vie des citoyens. Cela permet d’éviter des décisions réactives et de planifier stratégiquement l’avenir de la ville ;
• suivi et maintenance – l’intégration de BIM et MIU fournit des outils avancés pour le suivi des performances des actifs urbains. Par exemple, les capteurs IoT peuvent collecter des données en temps réel sur les bâtiments et l’infrastructure, permettant une analyse constante des conditions et la planification de la maintenance préventive. Cette approche réduit les coûts de gestion à long terme et augmente l’efficacité opérationnelle ;
• soutenabilité – l’intégration de BIM et MIU est essentielle pour la création de villes durables. Ces modèles permettent d’évaluer l’impact environnemental des projets urbains et de développer des stratégies pour réduire la pollution, améliorer l’efficacité énergétique et promouvoir la mobilité durable. La durabilité est devenue un objectif prioritaire pour de nombreuses villes, et BIM et CIM sont des outils essentiels pour atteindre ces objectifs.

Pour approfondir, lisez aussi «Du BIM au CIM».

Comment mettre en œuvre la modélisation de l’information (MIU) dans les projets urbains

Dans les projets urbains, le City Information Modeling peut être mis en œuvre tout d’abord à différentes étapes de conception telles que : 

• planification, où à partir de modèles détaillés de zones urbaines, il est possible de simuler différents scénarios et de tester l’impact de nouveaux projets de développement sur l’environnement environnant ;
• conception, où insérer dans le modèle CIM de nouveaux projets d’infrastructures ou de structures et vérifier l’impact sur l’espace environnant ;
• gestion et maintenance, pour gérer et entretenir les bâtiments et les infrastructures de manière plus efficace dans les zones urbaines.

En même temps, il est d’une grande aide pour divers études de conception : 

• sur les transports : routes, ponts et autres éléments des infrastructures de transport sont traités en détail dans les modèles CIM, permettant aux parties prenantes de voir les effets des modifications suggérées et d’identifier les possibilités d’améliorer les performances. Les modèles CIM, par exemple, peuvent être utilisés pour optimiser la conception du réseau routier et simuler le flux de trafic, ce qui réduira la congestion et raccourcira les temps de trajet ;
• sur les réseaux d’eau : les détails du système d’approvisionnement en eau, de distribution et de traitement peuvent être inclus dans les modèles CIM, permettant aux parties prenantes d’optimiser l’utilisation de l’eau et de réduire les dépenses ;
• sur les réseaux énergétiques : les modèles CIM sont utiles pour simuler la consommation d’énergie et identifier les zones où l’efficacité peut être augmentée, comme les smart grids et les systèmes de stockage d’énergie ;
• sur les impacts environnementaux : réduction des émissions, optimisation des parcs, des espaces verts et des espaces publics sont tous des thèmes mis en œuvre dans une MIU ;
• sur la réduction des déchets et des matériaux polluants : en optimisant le processus de construction, il est possible de réduire l’utilisation de matériaux polluants.

Le rôle des jumeaux numériques dans la modélisation des informations urbaines

Le rôle des « jumeaux numériques » dans les villes intelligentes est d’une importance fondamentale, surtout en relation avec l’Internet des objets (IoT). Ces jumeaux numériques représentent une réplique numérique précise d’une ville réelle, incluant des bâtiments, des infrastructures, des réseaux de transport et d’autres éléments urbains.

Grâce à l’interconnexion avec des dispositifs IoT disséminés dans toute la ville, les jumeaux numériques peuvent acquérir des données en temps réel à partir de capteurs et de dispositifs connectés, permettant aux gestionnaires de surveiller, analyser et optimiser le fonctionnement de la ville de manière extrêmement détaillée. Cela facilite la planification urbaine, la gestion des ressources et la réponse à des situations d’urgence, contribuant à créer des villes plus efficaces, durables et habitables. Les jumeaux numériques, intégrés avec l’IoT, jouent un rôle crucial dans l’évolution des villes intelligentes, permettant une prise de décision plus informée et une meilleure qualité de vie pour les citoyens.

Gestion des villes intelligentes avec des systèmes IoT

Dans le cas présent également, plateformes IoT permettent de contrôler des dispositifs IoT directement depuis le modèle BIM/CIM, à distance et en temps réel.

Les jumeaux numériques permettent de : 

• améliorer la planification et la conception urbaine dans une ville intelligente ;
• augmenter l’efficacité opérationnelle des services publics ;
• prévoir et optimiser les opérations urbaines ;
• garantir une plus grande implication des citoyens ;
• optimiser la gestion des ressources ;
• améliorer la résilience et la gestion des risques.

Pour découvrir comment créer le jumeau numérique d’une ville, nous vous conseillons de lire l’article «Jumeau Numérique d’une ville : qu’est-ce que c’est, pourquoi est-ce important et comment le créer».

City Information Modeling : le futur des villes intelligentes

CIM naît comme un véritable développement du concept de BIM car il repose sur la gestion d’un modèle 3D, mais à l’échelle urbaine et avec une approche centrée sur les données. Cette intégration offre une vision systémique de la ville, permettant à différentes figures professionnelles de collaborer et d’opérer en temps réel sur une unique source de données, améliorant la planification, l’exécution et la maintenance urbaine. En pratique, CIM combine les avantages du BIM, tels que la visualisation et l’analyse des données, avec ceux des Systèmes d’Information Géographique (SIG), comme la localisation spatio-temporelle. CIM incorpore des informations BIM et GIS, rendant disponibles et référencés toutes les données urbaines. Cette approche révolutionne la manière dont les villes affrontent les défis de l’urbanisation rapide et de la croissance démographique.

Pour la gestion optimale des villes intelligentes, il est désormais indispensable de combiner les informations et les avantages découlant de l’application des technologies BIM, GIS et CIM.

Comme nous l’avons vu, le concept de CIM implique la modélisation des informations de modèles urbains et infrastructurels, en utilisant une grande quantité de données multidisciplinaires. En intégrant ces données avec celles provenant des Systèmes d’Information Géographique (SIG) et du BIM (Modélisation de l’Information du Bâtiment), il est possible de générer un système structuré qui relie l’infrastructure à son contexte urbain et dans lequel tous les modèles BIM sont géoréférencés sur une carte.

Cartes SIG intégrées au processus BIM

Dans la pratique, une vaste quantité de données est intégrée pour mener des processus harmonisés, afin de prévenir les erreurs et de favoriser une planification des décisions plus efficace. Pour ce faire, il existe des logiciels BIM-GIS qui vous permettent de charger et de visualiser directement sur une carte GIS, les modèles BIM et de développer des analyses avancées sur les relations entre le bâtiment et le contexte.

Parmi les perspectives futures pour l’application du CIM, il y a surtout des technologies numériques comme l’intelligence artificielle (IA) et l’Internet des Objets (IoT).

Ces développements permettront une plus grande intégration des données et une gestion urbaine plus efficace, facilitant la création de villes « intelligentes » où infrastructures, transports, énergie et services sont interconnectés, améliorant ainsi la qualité de vie et réduisant l’impact environnemental.

De plus, il est possible de se doter de solutions à la pointe de la technologie pour créer et gérer des jumeaux numériques géospatiaux des projets en intégrant des données GIS avec des modèles IFC openBIM.

En conclusion, ce processus permet de prendre des décisions éclairées pour tous les acteurs impliqués et de simplifier les choix planifiés. Par exemple, il représente le système idéal pour déterminer la position optimale d’un bâtiment spécifique en fonction de son objectif et des modifications potentielles dans l’environnement urbain environnant (comme la proximité des écoles ou des moyens de transport public).

En outre, il est possible de réaliser des simulations pour la gestion de situations d’urgence, telles que des incendies, des attaques terroristes ou des catastrophes naturelles, en prévoyant des itinéraires d’évacuation, des plans d’évacuation et des zones de sécurité.