études relatives à l’élaboration du PLU de Paris
lot 1: le paysage général

marché public de prestations intellectuelles
responsable du marché: Mairie de Paris, Direction de l’urbanisme
correspondant à la ville de Paris: P. Denis
(direction de l’urbanisme, sous direction des études et des règlements d’urbanisme)

équipe (TGT mandataire, lauréat du marché):
– J.C. Garcias (urbaniste, TGT)
– C. Tresse (cartographie et mise en page, TGT)
– A. Borie (architecte, urbaniste)
– P. Ecoutin (paysagiste)
– S. Texier (historien)
– O. Wogenscky (photographe)

/ études: 2003

–

/ sommaire
– extrait du CCTP
– inventaire des données cartographiques numériques disponibles au cours de l’étude
– première tentative de réalisation du modèle 3d
– qu’est ce que la base de données topographiques IGN BD Topo?
– exploitation des données de la BD Topo
– les différents essais de cartes et de perspectives créés à partir du modèle 3d
– choix des cartes pour un tirage grand format
– tranche conditionnelle: plan du vélum
– tranche conditionnelle: plan des hauteurs du bâti existant

–

extrait du CCTP

« La forme et l’aspect général de Paris résultent en grande partie de son histoire urbaine, notamment de ses extensions successives et des opérations d’aménagement qui ont remodelé la ville. Élaborées il y a une trentaine d’années environ en réaction aux dispositions du Plan d’urbanisme directeur qui favorisait un remodelage en profondeur du paysage général, les règles d’urbanisme actuelles nécessitent d’être réexaminées compte tenu notamment de l’évolution du bâti dans les communes limitrophes. Afin de coordonner les différentes parties constitutives de l’identité du paysage de Paris et de les harmoniser dans un plan de mise en valeur et de développement, il convient de redéfinir les règles contrôlant la transformation de sa silhouette et de son aspect général en vue notamment de préfigurer la préservation de certains quartiers, la recomposition des tissus dégradés ou évolutifs, en particulier ceux qui sont situés en bordure des communes limitrophes de Paris.
Quelles devraient être les hauteurs plafonds à imposer pour protéger les tissus existants et mieux intégrer les secteurs à réaménager à la silhouette générale de Paris (…)?
Quel devrait être l’aspect général de la ville et de ses différents quartiers (couleurs…)?
Comment assurer la continuité de la silhouette de l’agglomération, des espaces bâtis et libres au droit des communes limitrophes, notamment dans le cadre de l’opération de renouvellement urbain (…)?
Comment aménager les grandes emprises, protéger la diversité des quartiers et réhabiliter les grands ensembles dans le respect du paysage général?
Comment concilier le renouvellement urbain et la protection des sites, qui pourrait exiger le gel des hauteurs existantes? »

–

inventaire des données cartographiques numériques disponibles au cours de l’étude

fonds vectoriels:
– le parcellaire par arrondissement en 1998 (*.dxf), ville de Paris,
– les arbres d’alignement par arrondissement en 1998 (*.dxf), ville de Paris,
– les trottoirs par arrondissement en 1999 (*.dxf), ville de Paris,
– planche des courbes de niveau (*.tif) recalée sur un fond de plan des rues de Paris (*.ai), ville de Paris,
– base de données topographiques IGN BD Topo Vision 3D v1.2 mars 1999, acquise par la ville de Paris pour ladite étude. Feuilles 2214a, 2314n, 2315l et 2414t. Livraison complète en 3D avec 3 coordonnées (x,y et z) par point et tous les fichiers (leg.dxf, vcr.dxf, fte.dxf, hyd.dxf, lid.dxf, bat.dxf, veg.dxf, oro.dxf, alt.dxf, adm.dxf, min.dxf, maj.dxf).

fonds pixelisés:
– photographie aérienne de paris en 20 parties (*.jpg),
– carte du mode d’occupation des sols en 1999 (*.jpg), Iaurif,
– carte de repérage des découpages administratifs de Paris et de sa proche banlieue (*.jpg), Iaurif,
– carte des sites et monuments protégés (*.jpg), Iaurif,
– carte des courbes de niveaux et du mode d’occupation du sol (*.jpg), Iaurif,
– scan de 64 plans du cadastre de Paris (*.tif), ville de Paris,
– scan du plan des courbes de niveaux au 1/10000 (*.tif), ville de Paris,
– scan du plan des servitudes au 1/15000 (*.jpg), ville de Paris,
– scan du plan de composition urbaine de 1978 (*.jpg), Iaurif.

documents généraux:
– Paris et ses quartiers en 2001 (*.pdf), Apur.

–

première tentative de réalisation du modèle 3d

J’ai commencé par poursuivre le travail sur le relief de mes prédécesseurs, en terminant le recopiage des courbes de niveau dans le fichier Autocad existant, et en montant chaque ligne de côte à son niveau ngf. En exportant ces données dans 3ds MAX, j’ai transformé le tout en un maillage tridimensionnel: le relief était prêt.

Si cette première partie du travail ne posait pas de problème particulier, la modélisation du bâti en posait un primordial: aucun document à l’agence ne m’informait sur les contours du bâti, ni sur leurs hauteurs respectives. Je suis donc allée télécharger sur le site http://www.iaurif.org des cartes du mode d’occupation des sols en 1999 (*.jpg) pour Paris et ses communes environnantes.
Après avoir assemblé le tout en une carte couvrant le territoire de l’étude, j’ai séparé chaque type d’occupation (habitat collectif continu, collectif discontinu, continu bas, individuel, collectif préservé, équipement) dans des fichiers différents. Une fois les contours de ces aplats de couleurs numérisés grâce à une succession de transferts dans divers logiciels, j’ai pu les extruder dans 3ds MAX et les joindre au relief précédemment modélisé.
Le résultat fut décevant et ce pour de nombreuses raisons:
– malgré des essais de plaquage de textures sur le relief, la lecture des monts et des vallées était difficilement perceptible surtout lorsque le bâti était présent,
– il manquait toutes les émergences!
– on avait du mal à reconnaître Paris et la banlieue car la numérisation du fichier (de moyenne qualité puisque téléchargé d’internet) avait lissé le bâti et donc énormément atténué la densité de la ville; les percements haussmanniens n’étaient que très peu lisibles,
– le bâti était très haut dans les plaines alors qu’il ne dépassait à peine des points culminants (les bâtiments étant des polylignes fermées ayant toutes un Z=0, et ayant toutes été extrudées de la même hauteur).

Tout ceci devait être amélioré:
– continuation de recherche d’une texture pour une compréhension plus aisée du relief,
– pour ce qui était des émergences, l’assemblage d’un type de carte de l’Apur (tiré du document Paris et ses quartiers en 2001) où figurait l’emplacement des bâtiments importants, de ceux perçant le vélum … (mais uniquement sur Paris), permit le repérage et la modélisation des tours parisiennes,
– si la modélisation de la couronne parisienne ne fut pas améliorée faute de documents, Paris fut entièrement re-extrudé en partant du fichier Autocad du parcellaire,
– j’avais attribué aux bâtiments un Z égal à leur côte d’implantation: ils avaient ainsi toujours la même hauteur d’extrusion mais épousaient beaucoup mieux le relief.

De ce nouveau modèle 3d furent extraits:
– une série de cartes du relief et du bâti,
– quelques perspectives d’ensemble,
– 4 coupes.

Lors de la réunion intermédiaire de la tranche ferme, P. Denis m’apprit que la mairie de Paris avait donné à TGT un document informatique avec, entre autres, les bâtiments et les courbes de niveaux en 3d: il s’agissait de la Base de Données Topographiques 1999, de l’IGN.

–

qu’est ce que la base de données topographiques IGN BD Topo?

Extraits du descriptif de livraison et des spécifications détaillées de l’IGN:
« La Base de Données Topographiques, ou BD Topo, est la base de données la plus complète et la plus précise de la gamme Design. Elle fournit le système de référence de localisation des applications s’étendant du territoire d’une commune à celui du département. Elle se caractérise principalement par sa description exhaustive de l’environnement, par sa précision métrique (champ d’application du 1:5 000 au 1:25 000), sa structure topologique et la saisie de tous les objets en 3 dimensions.
La BD Topo couvrira l’ensemble du territoire métropolitain et les Départements d’Outre Mer.
La BD Topo est partitionnée en 1096 feuilles.
Le cycle de mise à jour varie, en fonction de l’évolutivité des zones, entre 4 ans et 12 ans ; le cycle moyen est de 7 ans.

Les fichiers: la géométrie 3D (ou 2D) des 9 thèmes de la BD Topo est intégrée dans 9 fichiers *.dxf. Chaque fichier correspond à un thème BD Topo, deux fichiers supplémentaires fournissent les écritures et un fichier la légende:
Thème n°1: réseau routier (vcr.dxf),
Thème n°2: voies ferrées, transport d’énergie (fte.dxf),
Thème n°3: hydrographie (hyd.dxf),
Thème n°4: lignes et limites diverses (lid.dxf),
Thème n°5: bâtiments et équipements divers (bat.dxf),
Thème n°6: végétation (veg.dxf),
Thème n°7: orographie (oro.dxf),
Thème n°8: altimétrique (alt.dxf),
Thème n°9: administratif (adm.dxf),
Écritures: toponymie en minuscules (min.dxf),
Écritures: toponymie en majuscules (maj.dxf).
Légende: pour une utilisation sous Autocad (leg.dxf).

Les objets: les objets BD Topo sont de 4 types (ponctuel, linéaire, linéaire orienté, ou surfacique):
– les objets ponctuels, comme par exemple les pylônes, sont codés en « point ».
– les objets linéaires, comme par exemple les éléments de route, ou les murs, sont codés en « polyligne » ouvertes.
– les objets linéaires orientés, comme les talus, les rangées d’arbres orientées, ou les murs de soutènement, sont à droite de la « polyligne » lorsqu’on parcourt celle-ci du premier au dernier point.
– les surfaces, comme les bois, les bâtiments ou les enceintes d’aérodrome, sont codées en « polyligne » fermées. Leurs limites internes (trous) sont codées également en « polyligne » fermées, mais dans un plan spécifique. Pour une classe, le plan OBJET contient la géométrie des objets, et le plan OBJET_ contient la géométrie des trous. Ainsi, BOIS et BOIS_ sont les plans *.dxf associés à la classe BOIS.

Les coordonnées: les coordonnées X,Y et Z sont fournies en unité métrique, avec un chiffre après la virgule  (information décimétrique). Cependant, la précision des coordonnées est métrique. Les coordonnées planimétriques sont dans le système de projection Lambert zone (en projection officielle locale pour l’outre-mer), les coordonnées altimétriques selon le nivellement général de la France « réseau IGN 69  » . L’équidistance des courbes de niveau est de 5 m, sauf en moyenne et haute montagne, où elle est de 10 m.

Généralités sur le Z (altitude du point dans le système de référence): les objets levés sur le terrain, dont le Z est inconnu, se voient affectés d’un Z calculé par interpolation à partir d’un MNT (modèle numérique de terrain), issu des courbes de niveau de la BD Topo.
En BD Topo, il n’est pas possible que deux points M1, M2 ayant la même géométrie planimétrique (X1=X2, Y1=Y2) aient un Z différent. Dans ce cas un seul point commun est saisi. Le Z d’un objet est privilégié par rapport au Z de l’autre, il est appelé « Z prioritaire »; les priorités à respecter lors de la saisie sont notifiées dans chaque fiche. En règle générale, le Z des voies de communications routières, ferrées, des aqueducs et des canaux est prioritaire par rapport au Z de tous les autres objets de la base. Lorsqu’ils se superposent c’est le Z de la « voie » supérieure qui est saisi. Le profil de certaines voies de communication peut donc avoir des « pics », ils seront facilement identifiables par une procédure informatique.
Les bâtiments sont représentés par une face dont le contour correspond aux bords du toit.
Les voies de communication sont saisies au sol.
Le Z des bois, haies, rangées d’arbres, … est celui du sommet des arbres, il n’est pas toujours prioritaire. »

–

exploitation des données de la BD Topo

La BD Topo se composait de nombreux dossiers et fichiers différents, combinés d’une manière qui n’était pas immédiatement saisissable:
– dossier documentation: documents d’explications *.pdf assez rebutants autant par leur nom (dxf12ED2.pdf, s2dz2404.pdf ou encore sh3d3104.pdf) que par leur contenu (582 pages de descriptifs de livraisons et spécifications détaillées)
– dossier données: 4 dossiers (feuilles 2214a, 2314N, 2315l et 2414t), contenant chacun 2 douzaines de fichiers (12 en *.da et 12 en *.dxf).

Recollement des données sous Autocad:
– enregistrement de tous les fichiers *.dxf en *.dwg,
– création de 9 nouveaux fichiers thématiques: il s’agissait de regrouper ensemble, et pour chacun des 9 thèmes, les fichiers *.dwg provenant des 4 feuilles 2214a, 2314N, 2315l et 2414t.
J’avais décidé de n’utiliser, du moins au début, que 2 thèmes, tous deux en 3d:
– Thème n°5: bâtiments et équipements divers (bat.dwg),
– Thème n°8: altimétrique (alt.dwg).

Fabrication du nouveau relief. Grâce aux données du thème n°8, la modélisation d’un relief précis sur une zone plus large que précédemment était maintenant possible. Après un nettoyage du fichier « brut », je l’ai exporté dans 3ds MAX, et transformé le tout en un maillage tridimensionnel: le relief était prêt. Taille du cadrage: 28km de long sur 22km de large.

Fabrication du bâti. Pour permettre le traitement informatique et en faciliter une utilisation avenir, j’ai redécoupé dans Autocad les données du thème n°5, bâtiments et équipements divers:
– d’abord en fonction du découpage administratif de la zone,
– puis en fonction du type de bâtiment.
Les fichiers ont été ensuite envoyés et préparés dans 3ds MAX. Puis, les bâtiments, représentés par une face dont le contour correspond aux bords du toit, ont été extrudés à -150 mètres.

index des communes et arrondissements traités:
– A: Alfortville (alf.max), Arcueil (arc.max), Asnières sur seine (asn.max), Aubervilliers (aub.max),
– B : Bagneux (bae.max), Bagnolet (bao.max), Bobigny (bob.max), Bois Colombes (boi.max), Bondy (bon.max), Boulogne Billancourt (bou.max),
– C: Cachan (cac.max), Charenton le Pont (chr.max), Châtillon (cht.max), Chaville (chv.max), Clamart (cla.max), Clichy (cli.max), Colombes (col.max), Courbevoie (cou.max), Créteil (cre.max),
– D: Drancy (dra.max),
– F: Fontenay aux roses (fro.max), Fontenay sous Bois (fbo.max),
– G: Garche (gar.max), Gennevilliers (gvi.max), Gentilly (gti.max),
– I: Issy les Moulineaux (iss.max), Ivry sur Seine (ivr.max),
– J: Joinville le Pont (joi.max),
– L: La Courneuve (lac.max), La Garenne Colombe (lag.max), Le Kremlin Bicêtre (lek.max), Le Pré Saint Gervais (lep.max), Les Lilas (lel.max), Levallois Perret (lev.max), L’Ile Saint Denis (lil.max),
– M: Maisons Alfort (mai.max), Malakoff (mal.max), Marne La Coquette (mar.max), Meudon (meu.max), Montreuil (mre.max), Montrouge (mro.max),
– N: Nanterre (nan.max), Neuilly sur Seine (neu.max), Nogent sur Marne (nog.max), Noisy le Sec (noi.max),
– P: Pantin (pan.max), Paris 1 (p01.max), Paris 2 (p02.max), Paris 3 (p03.max), Paris 4 (p04.max), paris 5 (p05.max), Paris 6 (p06.max), Paris 7 (p07.max), Paris 8 (p08.max), Paris 9 (p09.max), Paris 10 (p10.max), Paris 11 (p11.max), Paris 12 (p12.max), Paris 13 (p13.max), Paris 14 (p14.max), Paris 15 (p15.max), Paris 16 (p16.max), Paris 17 (p17.max), Paris 18 (p18.max), Paris 19 (p19.max), Paris 20 (p20.max), Puteaux (put.max),
– R: Romainville (rom.max), Rosny sous Bois (ros.max), Rueil Malmaison (rue.max),
– S: Saint Cloud (slc.max), Saint Denis (sde.max), Saint Mandé (sam.max), Saint Maur des Fossés (saf.max), Saint Maurice (sac.max), Saint Ouen (sou.max), Sèvres (sev.max), Suresnes (sur.max),
– V: Vanves (van.max), Vaucresson (vau.max), Ville d’Avray (vav.max), Villejuif (vju.max), Villeneuve la Garenne (vga.max), Vincennes (vin.max), Vitry sur Seine (vit.max).

Les différents types bâtiments:
– bâtiment quelconque,
– bâtiment industriel ou commercial,
– bâtiment religieux,
– bâtiment sportif.

Assemblage. Dans un nouveau fichier 3ds MAX (*.max), j’ai importé le relief et toutes les communes et arrondissements traités précédemment. On voyait donc enfin apparaître les bâtiments avec leur « vrai » hauteur. Le fichier se chargait en une heure, et toute manipulation devait être faite avec précaution, avec un temps de réponse souvent assez long.

Fabrication des textures thématiques (*.psd puis *.jpg). Création d’un fichier contenant différentes couches d’informations issues de la BD Topo (limites administratives, terrains sportifs, industriels, bois, cimetières…) mais également les rivières, canaux… en noir ou en blanc….que l’on pouvait choisir d’afficher ou pas.
Deux utilisations étaient possibles à partir de ce même fichier *.psd:
– une utilisation avant 3ds MAX: en créant un *.jpg à partir de ce *.psd avec les éléments intéressants (comme un fond noir, un contour et les rivières blancs, et les bois (verts) par exemple), puis en appliquant ce *.jpg sur le relief dans 3ds MAX (les deux ayant exactement les mêmes proportions), et en faisant un rendu toujours dans 3ds MAX, ce qui créait une image,
– une utilisation après 3ds MAX: les rendus *.tif venant de 3ds MAX (ayant tous exactement le même cadrage et la même taille en pixels), étaient injectés dans ce fichier *.psd (qui avait également exactement le même cadrage et la même taille en pixels), on choisissait ensuite de rendre visibles ou pas telle ou telle couche d’information, on en faisait un *.jpg.

Fabrication de la texture altimétrique: utilisation dans 3ds MAX uniquement. Pour donner une couleur au relief et/ou au bâti en fonction de la côte altimétrique, création d’un dégradé de couleurs qui était appliquée non pas sur le dessus comme précédemment, mais sur le côté du le relief et/ou du bâti.

les différents essais de cartes et de perspectives créés à partir du modèle 3d

Mise en place d’un réseau de caméras dans 3ds MAX. Echelle demandée par la maîtrise d’ouvrage: 1:10 000. Nous avions depuis le début décidé de montrer Paris entouré de la banlieue. Mais les dimensions d’un tirage au 1:10 000 dépassant les formats de rouleaux de papier, nous avions décidé de sortir les plans au 1:20 000. Pour une bonne résolution de sortie, le rendu du modèle 3d ne pouvant se faire en une fois. J’avais mis en place un maillage de 4×4 caméras orthométriques couvrant la totalité du site. Une fois le rendu terminé de chacune des 16 caméras, il suffisait d’assembler ces 16 images.
Chaque image couvrait 7 km sur 5.5 km, soit 3 190 pixels par 2 505 pixels,
pour un total de 28 km sur 22 km, soit 12 760 pixels par 10 020 pixels.

–

choix des cartes pour un tirage grand format

–

tranche conditionnelle: plan du vélum

–

tranche conditionnelle: plan des hauteurs du bâti existant