Trois professeurs au Département des sciences géomatiques de l’université Laval, Jacynthe Pouliot, Thierry Badard et Sylvie Daniel ont lancé à l’été 2007 une grande consultation sur Internet afin de faire le bilan sur les données, les modèles, les utilisations, les métiers associés au géospatial 3D. Les résultats de ce sondage ont été dévoilés lors du Géocongrès 2007 en octobre dernier. Le questionnaire soumis a permis, après analyse (ils ont été aidés dans cette tâche par Karine Bédard et Vincent Thomas, à l’époque respectivement professionnel de recherche et étudiant de 1er cycle au Département des sciences géomatiques) de mettre en évidence qui travaille actuellement avec la 3D (tant du point de vue de l’acquisition que de la diffusion de la donnée 3D), quelles sont la formation et les compétences attendues des personnes appelées à traiter ce type de données, quelles catégories d’activités sont réalisées, quels sont les logiciels et technologies utilisés, quels sont les développements effectués, quelle est l’ampleur des mandats, etc. Le présent article propose un résumé de certaines tendances observées grâce à ce sondage. Il s’attarde surtout sur le profil des répondants, les connaissances jugées nécessaires pour travailler avec la 3D, les sources des données 3D, les modélisations 3D utilisées, les domaines d’application de la 3D et le marché de la 3D.

Profil des répondants

Le sondage, mené en ligne, a rejoint pas moins de 94 personnes, et ce à travers le monde entier. La plus forte participation est venue de l’Europe (quarante-neuf réponses dont 11 de la France et 9 de la Suède) suivi de l’Amérique du Nord (trente-cinq réponses dont 21 du Canada et 14 des États-Unis) et enfin de l’Asie/Océanie (cinq réponses provenant de l’Australie, la Corée du sud, l’Inde, Taiwan). L’analyse des organismes d’appartenance des répondants a mis en évidence que le sondage a su susciter de l’intérêt, dans des proportions égales, dans les milieux académiques, gouvernementaux et industriels. Quelques réponses nous sont parvenues également, mais dans de plus faibles proportions, d’organismes purement de recherche (donc hors université) et à but non lucratif. Il est intéressant de noter que, bien que la moitié des organisations rejointes par le sondage emploient plus de 50 personnes, seul un petit nombre d’entre elles travaille effectivement avec la 3D (moins de 10 personnes par organisme). Le profil des postes occupés par nos répondants s’est avéré relativement diversifié allant d’enseignant/chercheur, à gestionnaire et en passant par ingénieur et chargé d'études. Mais, ceux-ci admettent un dénominateur commun à savoir un niveau de formation universitaire ou équivalent. En effet, presque la totalité des personnes interrogées possède un diplôme universitaire (dont 79 avec une maîtrise ou un doctorat) soit en géomatique ou en informatique (pour plus de 80% des répondants). Parmi les disciplines représentées autres que la géomatique, on retrouve les sciences de la Terre (trente réponses), l’ingénierie (dix-neuf réponses), les sciences humaines (six réponses) et l’administration et les affaires (deux réponses).

Connaissances requises

L’une des questions du sondage cherchait à mettre en évidence les connaissances jugées nécessaires pour travailler avec la 3D. Parmi un choix de réponses (identifiées à partir de la formation actuellement offerte au Département des sciences géomatiques de l’Université Laval), les connaissances sur les systèmes d’information géospatiale et les systèmes de référence spatiale et les projections se sont classées en premier. Plusieurs ont mentionné que ces connaissances dépendaient des usages (liées à l’application visée par l’exercice de modélisation 3D), et plusieurs ont spécifiquement mentionné la géologie comme domaine d’application. La conception de système, la modélisation conceptuelle de données et la programmation géo-informatique ont aussi été citées à plusieurs reprises comme des connaissances jugées nécessaires. On retrouve donc ici la dimension d’ingénierie liée au domaine de la 3D. Du point de vue des compétences attendues, plus du trois-quarts des répondants ont jugé nécessaire de maîtriser l’informatique (développement et analyse de système), la géométrie/trigonométrie, les mathématiques, la gestion de projet, la présentation orale et écrite et les relations avec les clients.

Sources des données 3D

Si on examine maintenant la donnée elle-même et les sources de données, la photographie aérienne arrive en tête, comme le montre la figure 1. Le Lidar aéroporté commence également à occuper une place prépondérante. Parmi les capteurs à courte portée (distingués en bleu dans la figure 1), le GPS et les photos terrestres sont les sources de données les plus fréquemment utilisées. Ces données proviennent, dans des proportions semblables, de contrats avec des compagnies privées ou des agences gouvernementales. Des moyens « maison » sont aussi parfois employés pour faire l’acquisition des données.

Modélisation 3D

Le sondage a permis de mettre en évidence le type de modélisation utilisée pour assembler ces données 3D en modèles 3D. Il a ainsi été possible de vérifier dans quelle mesure le concept de « modèle 3D » est cohérent/compatible d’une personne à une autre. Le questionnaire proposait les choix suivants en termes de définition associée au modèle 3D : des primitives géométriques possédant simplement des coordonnées x, y, z, des modèles numériques de terrain (MNT), des objets volumiques, des objets extrudés et des images drapées sur des MNT. Nous avons alors constaté que la majorité des personnes, lorsqu’elles parlent de modèles 3D, font référence à des MNT (qui représentent pourtant un assemblage de données surfaciques), confondant ainsi les notions de 2,5D et de véritable 3D. Près de la moitié des répondants nous ont mentionné travailler spécifiquement avec des modèles volumiques, dont les principales catégories sont présentées sur la figure 2. On remarque ainsi que, bien que plusieurs types de modélisation géométrique soient utilisés, dans la plupart des cas, celles-ci se ramènent à des modèles de type fil-de-fer (wireframe), à des représentations par frontière (B-Rep) ou encore à des voxels (volumetric element).

Domaines d’application

La figure 3 présente une synthèse des principaux domaines d’application où sont employées les technologies 3D. On retrouve sans surprise des domaines comme l’ingénierie civile, les infrastructures routières, l’aménagement urbain en tête du classement. Les systèmes d’information géographique, la robotique, la météorologie, la sécurité civile, la défense, la réalité virtuelle ont également été mentionnés mais dans des proportions plus faibles. Le questionnaire a permis de souligner que, dans la majorité des cas d’application (i.e. 88%), les données 3D sont décrites dans un système de référence connu c'est-à-dire qu’elles disposent d’une géolocalisation. Les échelles/étendues spatiales auxquelles ces données se rapportent sont variables mais la tendance semble pencher davantage vers des échelles locale et régionale, comme l’illustre la figure 4.

Malgré la variété des domaines d’application, les tâches associées à l’utilisation des modèles 3D sont relativement semblables et s’articulent, dans 75% des cas, autour de la visualisation des données 3D, de la construction de modèles 3D ou encore du traitement des données/modèles. Les principaux logiciels utilisés pour la réalisation de ces tâches sont proposées à la figure 5. Il est intéressant de remarquer que les produits ESRI sont largement utilisés même si ceux-ci ne permettent pas la création et la manipulation de données volumiques. À noter également, l’utilisation importante d’APIs 3D telles que Microsoft DirectX ou OpenGL, qui laisse sous entendre le développement de solutions 3D maison à partir de ces composants de base.

Marché de la 3D

Finalement, si on s’attarde davantage au marché de la 3D, les réponses au sondage tendent à montrer que la majorité des projets sont réalisés pour des clients provenant du milieu de l’éducation et de la R&D ainsi que du milieu gouvernemental. Plus de 50% des répondants se sont dit satisfaits des projets réalisés. Parmi les raisons évoquées dévoilant un certain degré d’insatisfaction, on peut noter :

• un trop grand écart entre les spécifications du mandat et les capacités techniques
• un manque de conception préliminaire favorisant le rapprochement entre les attentes et l’offre réelle
• une interaction avec l’utilisateur souvent peu optimale
• une exactitude insuffisante de certains algorithmes

Plus de 68% des répondants estiment que le marché de la 3D est en croissance. Ils ont identifié les axes d’amélioration suivants comme les plus prometteurs et essentiels afin de confirmer cette croissance (le nombre de répondants ayant mentionné cet axe est indiqué entre parenthèses):

• Augmenter la performance des outils logiciels (GIS/SGBD) (23), en particulier leur ergonomie et robustesse
• Plus de R&D (21)
• De meilleures méthodes de traitements (plus automatisées), incluant de la vraie 3D (i.e. volumique) et même 4D (19)
• Besoin de standardisation et de systèmes ouverts (18)
• La formation de personnel qualifié (16)

On mentionne aussi le besoin de mieux faire connaître le marché de la 3D et ses avantages (par des démonstrations concrètes), de mieux informer les clients à propos de la 3D pour en dégager des attentes plus réalistes et une meilleure description de leurs besoins. Les gens souhaitent également plus de transferts technologiques entre les universités et centres de recherche vers les compagnies privées, d’augmenter l’accessibilité aux données (en lien avec la problématique de la gestion et du stockage des jeux de données 3D très volumineux), de réduire les coûts et les temps d’acquisition et de traitements des données 3D, d’avoir plus de collaborations entre les divers intervenants de la 3D (i.e. de décloisonner les domaines).

Pour conclure, ce sondage international a connu un vif succès quant au nombre de répondants et à la variété de questions/réponses obtenues. Il est évident que la 3D est d’actualité, les gens y travaillent, veulent en savoir plus et en faire plus. Cependant, ces activités semblent davantage concentrées au niveau de la recherche et du développement, effectuées par un petit nombre de spécialistes, et qu’une certaine méconnaissance de ce qu’est la 3D et ses avantages applicatifs existent. Il est assez évident que les technologies sont là mais qu’elles n’offrent pas encore un degré de maturité élevé quant à la possibilité de créer, de manipuler, d’analyser les modèles 3D. Ces technologies 3D sont peut-être aussi plus ou moins bien maîtrisées et le besoin en formation a été explicitement mis en évidence par les personnes sondées. Rappelons aussi que certaines tendances observées pourraient aussi être influencées par le fait que les personnes sondées provenaient principalement du domaine de la géomatique.

Espérons que les résultats de ce sondage apporteront un éclairage utile aux acteurs actuels de la 3D et à ceux qui aimeraient s’y lancer! Nous voudrions en terminant, remercier tous les répondants à ce sondage et le RCE GEOIDE, qui par l’entremise du projet de recherche GeoTopo3D (http://geotopo3d.scg.ulaval.ca) a participé avec le projet de formation continue sur les normes internationales en géomatique (http://standards.scg.ulaval.ca) au financement de cette enquête. Une présentation des résultats agrégés pour chacune des questions du sondage est disponible, en français et en anglais, au format PDF sur le site web de l’enquête : http://geosoa.scg.ulaval.ca/geo3dsurvey.

Ce texte est l’oeuvre de Jacynthe Pouliot, professeure agrégée et directrice des études supérieures, Thierry Badard, professeur adjoint, et Sylvie Daniel, professeure adjointe, tous trois du Département des sciences géomatiques de l’Université Laval.

Source image du premier paragraphe ici.