SIG en génie civil : applications, avantages et opportunités futures

Un système d’information avancé comme le SIG joue un rôle fondamental à chaque étape du cycle de vie d’une infrastructure. Les bénéfices de l’intégration entre SIG et génie civil sont nombreux.

Mais en détail, qu’est-ce que le SIG pour le génie civil ? Dans cet article, nous allons mieux le comprendre et découvrir quels sont les avantages de cette intégration et quelles sont les principales applications.

Intégration BIM et SIG pour les infrastructures

Qu’est-ce que le SIG et quel est son rôle dans le génie civil ?

SIG est l’acronyme de Système d’Information Géographique et c’est un système conçu pour acquérir, stocker, manipuler, analyser, gérer et communiquer tous les types de données géographiques. Ces données sont associées à des cartes thématiques et forment une base de données d’informations numériques qui peuvent concerner différents domaines multidisciplinaires.

Une interface SIG typique, par exemple, est une carte numérique d’une zone contenant plusieurs niveaux de données spatiales qui permet aux utilisateurs d’examiner et d’analyser les modèles ainsi que ses données graphiques et non graphiques avec un niveau de précision et de clarté qui serait difficile à obtenir dans tout autre format.

Pour créer des cartes thématiques SIG, il existe des outils spécifiques et un logiciel BIM-SIG qui vous permettent de géolocaliser des modèles d’information BIM sur des cartes SIG et de créer des bases de données informatives riches de manière simple.

Création de cartes thématiques SIG issue du logiciel usBIM

En bref, le rôle du SIG en génie civil est de créer un moyen de visualiser et d’analyser les données liées à un lieu spécifique.

Littéralement, toute information pouvant être associée à une carte, sous forme d’adresse ou de coordonnées géographiques, peut constituer une interface SIG. Des cartes thématiques SIG fournissent des informations socio-économiques sur un quartier particulier, les écosystèmes d’une zone avant le début d’un nouveau projet autoroutier, l’étude du trafic, les événements météorologiques, les données sismiques, etc.

Toutes ces informations convergent dans un unique conteneur numérique accessible à tous, sécurisé et toujours disponible, et pouvant être mis à jour au fil du temps.

Caractéristiques clés du SIG qui le rendent essentiel pour les projets d’ingénierie civile

Le SIG joue un rôle crucial dans les entreprises d’ingénierie civile et de construction. La visualisation précise des données géospatiales améliore les relevés et facilite la sélection du site, rendant possible une évaluation réelle des impacts environnementaux.

La visualisation permet aux ingénieurs civils d’identifier des modèles et des tendances, de comprendre les relations et problèmes potentiels qui pourraient ne pas être évidents, et de planifier les urgences, favorisant ainsi des économies de coûts et une efficacité temporelle.

Cela garantit un soutien constant à toutes les étapes du cycle de vie de l’infrastructure, et la capacité de coupler les données avec les cartes géographiques permet aux ingénieurs de nombreux usages dans leur profession, comme nous le développerons ci-dessous.

Comment le SIG est utilisé en ingénierie civile

Avec l’aide du SIG, le secteur de l’ingénierie civile, partie intégrante du secteur AEC, a considérablement amélioré le développement planificateur et projet. En général, les usages du SIG en ingénierie civile sont principalement : 

• séléction du site et planification de l’utilisation du territoire ;
• conception et gestion de l’infrastructure ;
• évaluation de l’impact environnemental ;
• gestion des catastrophes et atténuation des risques.

Analysons-les en détail.

Sélection du site et planification de l’utilisation du territoire

Le premier pas de tout processus de conception commence par l’analyse et le relevé du site, et le SIG, en cartographiant des données provenant de sources satellitaires, aide les ingénieurs civils à mieux comprendre la position sur laquelle ils travailleront, en identifiant celle qui est optimale pour leurs objectifs.

Les outils de relevé actuels (station totale, drone, scanner laser, etc.) ont favorisé l’élaboration de données extrêmement précises et l’intégration croissante avec des logiciels de modélisation numérique : CAD, BIM (Modélisation de l’information du bâtiment), SIG.

Dans le monde de l’ingénierie civile, en effet, le SIG est de plus en plus connecté à la méthode BIM et cette intégration représente un grand saut évolutif dans le secteur de l’ingénierie civile, surtout pour la conception et la gestion des ouvrages d’infrastructure.

Avec l’augmentation de l’utilisation du BIM, en effet, l’échange d’informations numériques entre les outils BIM et SIG augmente également. Par exemple, le BIM peut utiliser les données SIG acquises lors des relevés initiaux du site pour la conception et la réalisation de l’ouvrage. De même, un relevé numérique as-built de l’ouvrage réalisé géolocalise avec précision des informations géométriques, le type de matériaux, les phases de projet, les coûts, la consommation énergétique du bâtiment, le nombre d’utilisateurs, etc.

Fondamentalement, les deux systèmes stockent des informations spatiales et, avec une intégration adéquate, peuvent éviter les duplications de données. On parvient à donner vie à une véritable smart city SIG, modelée grâce à l’intégration des deux systèmes et riche de tout type d’information.
Ainsi, on donne vie à une planification urbaine, régionale, nationale et mondiale réelle, efficace et efficace.

Conception et gestion des infrastructures

L’utilisation des SIG en génie civil peut faire économiser considérablement du temps et des coûts opérationnels et administratifs. Les outils SIG sont désormais couramment utilisés pour jouer un rôle significatif dans divers types de développement des infrastructures.

Dans la conception ou la restructuration des infrastructures, les ingénieurs se trouvent souvent confrontés à de nombreuses incohérences géographiques qui surgissent au sein des villes et l’utilisation des systèmes d’information géographique (SIG) aide et soutient la conception des services publics, des transports, des réseaux publics, de la logistique, des énergies renouvelables mais ne se limite pas à cela.

Le SIG est également très important en tant qu’outil de gestion des ressources essentielles une fois que l’infrastructure est en place.

La gestion efficace des réseaux et des ressources des services publics est essentielle pour garantir une fourniture fiable du service. Le SIG fournit des informations en temps réel sur les performances du réseau, les conditions des ressources et les besoins de maintenance. En intégrant le SIG avec des capteurs IoT et des analyses prédictives, les services publics peuvent optimiser leurs opérations, réduire les temps d’arrêt et améliorer le service client.

La gestion efficace des ressources permet de donner vie à un ensemble de nombreux Gestion des actifs SIG, processus de gestion patrimoniale de nombreuses ressources physiques différentes.

Évaluation de l’impact environnemental

L’évaluation de l’impact environnemental est une étude qui est effectuée pour évaluer les conséquences environnementales potentielles d’un projet, qu’elles soient positives ou négatives, en s’assurant que les problèmes sont anticipés et abordés au début du processus de planification.

Les applications du SIG en génie civil sont vastes pour cette phase du projet.

L’analyse des conditions environnementales du site avec des cartes SIG, en stratifiant des informations sur les émissions atmosphériques, la composition du sol, les sources d’eau, la topographie, les relevés altimétriques, l’érosion, etc. permet aux ingénieurs civils d’évaluer mieux leurs relations et les effets en chaîne qu’un nouveau développement pourrait avoir, les orientant vers des solutions plus durables.

L’analyse de l’utilisation des sols et la planification optimale des ouvrages et des infrastructures pour minimiser l’impact sur l’environnement est une approche cruciale pour réduire l’occupation des sols agricoles et limiter la fragmentation des habitats naturels, se configurant comme des études de base pour développer de véritables plans de croissance urbains durables.

Si vous êtes intéressé à approfondir ces thématiques, je vous conseille également de jeter un œil à l’article “SIG et sciences environnementales : analyse, applications et pratiques de durabilité”.

Gestion des catastrophes et atténuation des risques

Dans la gestion des catastrophes et l’atténuation des risques, le SIG occupe un rôle fondamental : 

• il est important dans la évaluation des risques avec la création de cartes des dangers. Celles-ci sont essentielles pour identifier les zones à risque de catastrophes naturelles, telles que les inondations, les tremblements de terre, les ouragans et les incendies. Le SIG peut prévoir la probabilité de divers événements catastrophiques, en analysant les données historiques et les conditions environnementales actuelles, permettant aux autorités de concentrer leurs ressources sur les zones les plus vulnérables. Par exemple, si une zone est sujette à un risque de glissement de terrain, le SIG peut être utilisé pour modéliser le comportement du glissement de terrain et identifier toutes les zones à risque de glissement ;
• il est également très utilisé en combinaison avec des systèmes de surveillance et d’alerte qui collectent des données en temps réel à partir de capteurs et de satellites pour les analyser et évaluer la présence ou non d’une catastrophe imminente. Par exemple, dans les zones sujettes aux tremblements de terre, le SIG peut être utilisé pour surveiller l’activité sismique et prévoir les impacts potentiels en fonction de la position des failles et de la densité de population ;
• essentiel est ensuite pour la planification de la réponse aux catastrophes : il fournit des cartes détaillées et des analyses spatiales des zones touchées aux secours, identifiant les régions les plus gravement touchées et les emplacements des infrastructures critiques, telles que les hôpitaux, les écoles et les routes. En coordonnant les opérations de secours, il garantit l’attribution efficace des différentes ressources.

Quelles sont les principales applications du SIG en génie civil

Le génie civil est une discipline qui couvre de nombreux domaines d’intérêt et comprend une vaste gamme de compétences, y compris celles liées au développement et à la maintenance des infrastructures. On travaille avec une grande quantité de données provenant d’une large variété de sources et des systèmes de gestion et d’analyse des informations recueillies sont indispensables.

Le SIG soutient le génie civil car il fournit les outils pour la création, la gestion, l’analyse et la visualisation des données associées au développement et à la gestion des infrastructures. En pratique, il permet de gérer les données, les rendant facilement compréhensibles, analysables et partageables avec les autres parties prenantes du secteur de la construction.

Les applications du SIG en génie civil concernent différents domaines, notamment : 

• structurel – les ingénieurs civils peuvent utiliser le SIG pour inclure dans leurs projets une multitude de données analytiques et historiques de la zone. L’analyse structurelle est l’une des applications SIG les plus utilisées. Par rapport aux données tabulaires, la cartographie SIG présente une série d’avantages, comme la possibilité d’identifier d’éventuels problèmes dès la phase de projet en utilisant des superpositions interactives et des modèles 3D ;
• environnemental – le SIG fournit des informations environnementales sur le terrain, les sources d’eau et d’autres éléments naturels, créant tous les niveaux de superposition de cartes nécessaires pour aider les ingénieurs à mener des analyses et des évaluations sur l’impact environnemental. Dans les cartes d’analyse, toutes les données sont mises en système et il est possible de choisir des solutions moins impactantes et de prévoir les désastres naturels ;
• transports – le SIG dans l’ingénierie des transports permet la superposition d’une énorme quantité de données caractérisées également par une forte dynamique ;
• eaux usées/eaux pluviales – les données de modélisation hydraulique et hydrologique peuvent être intégrées avec les programmes SIG pour examiner et prévoir la demande et le besoin en eau. Le SIG combine les données relevées avec celles historiques qui peuvent être visualisées en utilisant la cartographie 3D, qui inclut des niveaux de données graphiques et numériques accessibles d’un simple clic ;
• analyse du site – le SIG analyse et intègre rapidement une variété d’images et de données en créant des superpositions de données pertinentes sur l’activité économique, le flux des transports et l’expansion de la population, etc., afin de restituer rapidement une image claire et complète du site d’intérêt ;
• détection topographique – le SIG se révèle être un outil essentiel dans la détection topographique car des mesures précises sont nécessaires pour créer des systèmes de cartographie précis. Les données sont sauvegardées et restent facilement accessibles pour une utilisation dans des projets ;
• intégration BIM – l’intégration entre le BIM et le SIG génère des workflows capables d’échanger des données d’un système à l’autre sans perte d’informations, interrogeant les données au sein d’une unique base de données. Une approche fondée sur la centralité des données génère une vision plus approfondie de l’œuvre et du contexte urbanistique et naturaliste de référence, permettant un processus décisionnel informé, un plus grand engagement des parties prenantes et des processus plus rapides et efficaces. Grâce à ce nouveau type d’approche, les données SIG enrichissent d’informations le modèle BIM et le BIM à son tour alimente les données des systèmes d’information SIG. Appliquer systématiquement le critère du jumeau numérique même pour les infrastructures permet de rassembler dans un unique conteneur le modèle géométrique de l’œuvre, les fiches techniques mais aussi les données SIG relatives au territoire dans lequel se trouve l’infrastructure (les informations sur la météo, les données sismiques, etc.).

Quels sont les avantages du SIG en génie civil

Les avantages de l’utilisation d’un système d’information géographique en génie civil incluent : 

• processus décisionnel amélioré : prendre des décisions devient un processus plus simple et conscient car des informations spécifiques et détaillées sont présentées ;
• amélioration de la qualité du projet : l’œuvre s’avère cohérente avec l’espace environnant et n’impacte pas l’environnement car elle est créée à partir de données spatiales réelles ;
• optimisation des ressources : réduction des coûts et augmentation de l’efficacité sont la conséquence directe d’un processus bien planifié, analysé et partagé ;
• meilleure communication : organiser les informations de manière à ce qu’elles soient facilement visualisables rend tout le processus compréhensible et facilite la communication et l’interopérabilité entre les professionnels (techniciens, donneurs d’ordre, administration publique, etc.) ;
• base de données accessible : tous les utilisateurs autorisés peuvent accéder facilement aux données sur une base de données depuis n’importe quel endroit et à tout moment.

Défis et limites du SIG en génie civil

Nous avons donc compris à quel point le SIG est important pour le génie civil, mais il faut dire qu’à ce jour, il existe encore malheureusement certains défis et certaines limites à l’implémentation du SIG pour les entreprises, parmi lesquels il y a certainement le coût assez élevé.

La complexe interconnexion des différents composants qui composent un système SIG en effet requiert des outils matériels et logiciels très puissants, surtout pour le développement de modélisations et d’analyses avancées et de plus, au-delà des coûts du matériel et des logiciels, il y a la nécessité d’avoir du personnel humain entièrement formé, ce qui est coûteux à former et à acquérir.

Cependant, la valeur que le SIG peut fournir aux entreprises est de loin supérieure aux coûts.

Un autre défi est lié à la présence souvent de données incohérentes et non standardisées : la qualité et la disponibilité des données peuvent varier selon la source, l’échelle, la résolution, l’exactitude et la fiabilité des données.

Les logiciels SIG utilisent principalement des bases de données spatiales, mais des données incohérentes proviennent principalement de catégorisations différentes, donc même si vous avez le bon outil, tout dépend toujours de l’exactitude de vos données de référence. L’analyse spatiale et la modélisation peuvent également requérir des compétences avancées, et peuvent comporter des hypothèses, des simplifications et des erreurs qui peuvent influencer la validité et la fiabilité des résultats.

Bien que l’utilisation du SIG facilite la communication spatiale, cette communication peut être influencée par l’interprétation subjective. Le choix des symboles, des couleurs, des échelles et des formats peut créer des préjugés, des interprétations erronées ou des confusions parmi le public.

Le futur du SIG en génie civil : tendances et opportunités

Mais quelles sont les tendances futures du SIG en génie civil ? Découvrons lès toutes ensemble : 

• intégration de l’intelligence artificielle (IA) dans les technologies SIG : elle est progressivement devenue le cœur de la recherche et de l’application en géosciences ces dernières années. L’apprentissage automatique est un type de moteur qui permet à un ordinateur d’effectuer une tâche qui nécessite normalement un certain niveau d’intellect humain, et cela est ainsi appliqué aux algorithmes de traitement et d’analyse des données spatiales du SIG ;
• intégration des Big Data dans les technologies SIG : avec l’avènement du cloud computing, les entreprises peuvent stocker d’énormes quantités de données dans le cloud et ces grands ensembles de données permettent au SIG d’analyser des modèles et de faire des prévisions basées sur beaucoup plus de données ;
• intégration de l’impression 3D avec les technologies SIG : l’impression 3D est aujourd’hui utilisée pour réaliser des objets plus petits, mais aussi plus grands. L’industrie SIG exploitera ce type de technologie pour produire des résultats physiques et durables, par exemple en imprimant des modèles de paysages ou de géographies lors des projets ;
• intégration de la technologie BIM avec les technologies SIG : des standards comme CityGML sont considérés comme des moteurs importants qui servent d’exemple de l’intégration réussie entre les deux technologies. En effet, le BIM aidera le développement futur du SIG 3D en termes de modélisation et de visualisation ;
• intégration de la réalité augmentée (AR) avec les technologies SIG : la réalité augmentée est une technologie émergente qui permet aux utilisateurs de voir des objets virtuels superposés à des environnements du monde réel.

En superposant des informations spatiales et numériques dans le monde physique, le SIG trouve ainsi sa plus grande expression dans l’AR et son avenir réside en elle.