Développement d’une approche collaborative pour la gestion des digues interconnectées avec les infrastructures urbaines et la végétation

Les infrastructures urbaines, y compris les ouvrages de défense, forment des réseaux complexes et interconnectés essentiels au maintien des fonctions vitales d’une société. La réduction des budgets des autorités locales, les problèmes de gestion des risques et le vieillissement des infrastructures sont tous des défis majeurs actuels. De plus, le contexte de gouvernance évolue avec les lois MAPTAM et NOTRe et, la compétence GEMAPI. Face à cette situation, la gestion des actifs d’infrastructure (IAM) vise à maintenir, exploiter et renouveler efficacement les infrastructures et, par conséquent, à fournir un certain niveau de service (protection contre les inondations[1], transport, collecte des eaux usées, etc.) efficace à court et à long terme. Chaque infrastructure est actuellement gérée de manière indépendante avec peu de considération pour les interactions physiques ou fonctionnelles ; les données sont stockées et gérées de manière isolée et souvent incompatible[2] et les approches IAM en silo sont les cas les plus courants[3] [4]. La mise en œuvre de stratégies de gestion collaborative dépend largement de la capacité à gérer les interconnexions des infrastructures, en termes physiques et informationnels. Le système considéré dans DIBIM est constitué de digues supportant diverses infrastructures (réseaux d’eau, énergie, routes, etc.) et de la végétation. Les digues apportent une contribution majeure à la gestion des risques d’inondation. Les gestionnaires de ces infrastructures doivent structurer et coordonner leurs approches IAM pour assurer une gestion durable, rapide et efficace du système : cela apparaît comme une nécessité encore plus importante face aux défis liés au changement climatique, contraintes budgétaires, sécurité et sobriété. Dans le même temps, les évolutions associées à la transition numérique dans le domaine de la construction[5] favorisent la structuration et l’échange des données nécessaires à la maintenance des infrastructures d’une part, et d’autre part, une modification des organisations pour rendre les flux d’informations plus efficaces en utilisant une approche collaborative[6] [7]. Partant de ces deux considérations, le projet DIBIM vise à proposer une approche collaborative pour la gestion des systèmes urbains - ici composés de digues interconnectées avec les infrastructures urbaines et la végétation - à l’égard des enjeux techniques et économiques via la structuration, l’exploitation et le partage de données en BIM entre les différents gestionnaires.

Le système étudié, les acteurs, les outils impliqués ainsi que les problèmes que ce projet cherche à résoudre sont résumés à la figure suivante.

https://filesender.renater.fr/?s=download&token=89f0721e-3ffd-4660-a2eb-1adac4fceb71

Le projet de recherche DIBIM est structuré en trois Works Packages présentés à la figure suivante :

https://filesender.renater.fr/?s=download&token=89f0721e-3ffd-4660-a2eb-1adac4fceb71

La thèse s’inscrit plus particulièrement dans le Work Package 3 « Structuration des données et interopérabilité ».

L’objectif de ce Work Package 3 (WP3) est de proposer un outil collaboratif pour la gestion des digues en interaction avec les infrastructures urbaines et la végétation dans le périmètre spatial des digues. Cet outil sera basé sur un modèle numérique représentant la réalité physique et alimenté par les différents gestionnaires. Ce WP sera construit sur les résultats des deux premiers WPs ainsi que sur la littérature, la recherche et les outils existants. Le WP3 comprend : (1) la structuration des données et leur origine pour la modélisation 3D des digues, des infrastructures et de l’environnement urbain, (2) la formalisation du flux d’informations entre les gestionnaires à travers cet outil collaboratif, (3) l’automatisation de la modélisation 3D dans un modèle numérique d’informations géométriques et alphanumériques, (4) le développement de l’interopérabilité entre les logiciels existants et les développements réalisés dans le cadre de ce projet et (5) la formalisation des attentes des gestionnaires quant aux fonctionnalités de l’outil collaboratif en intégrant la notion de sobriété numérique.

Le développement de cet outil sera basé sur un travail collaboratif et itératif avec le consortium et les autorités locales. L’outil collaboratif développé sera illustré et validé par des études de cas définies avec les autorités locales. L’outil résultant sera testé par les gestionnaires pour s’assurer qu’il répond à leurs attentes.

Les résultats attendus de ce WP3 sont :

• Structuration des données, leur origine et analyse multi-échelles :
  • Spécificatins pour une future version d’IFC qui intégrera les caractéristiques des digues, de l’infrastructure urbaine et de la végétation en vue des cas d’usages définis par les gestionnaires ;
  • La frmalisation des sources d’information permettant de renseigner les paramètres de ces IFC ;
  • Analyse de la cmplémentarité entre les approches SIG et BIM ;
• Formalisation du flux d’informations entre les gestionnaires :
  • La revue des utils existants, leurs fonctionnalités et leurs intérêts dans la gestion des flux d’information ;
  • Un mdèle de flux de données d’entrée jusqu’à ce que l’outil collaboratif soit mis à disposition des gestionnaires ;
• Automatisation de la modélisation qui donnera la structuration des données alphanumériques nécessaires à la gestion à long terme des digues ;
• Développement de l’outil interopérable basé sur trois types d’outils :
  • SIRS-Digues : d’ù seront extraites les données de géolocalisation et de caractérisation des digues et des infrastructures ;
  • Outils de mdélisation, tels que REVIT, pour obtenir le modèle 3D – intégrer les paramètres définis dans WP1 – et exporter vers IFC. Les données peuvent provenir des digues du SIRS ou d’autres bases de données de gestionnaires ;
  • Platefrmes collaboratives de stockage et de partage des données avec des droits d’accès différenciés selon les attentes des gestionnaires.
• Développement des cas d’usages attendus, tels que :
  • Identificatin de l’état des digues, un code couleur pourrait donner une vue d’ensemble spatiale de l’indicateur de performance des digues, à l’échelle souhaitée par l’utilisateur ;
  • Lcalisation, description et quantification des travaux d’entretien de la végétation sur la base de l’expertise formalisée dans le WP1 ;
  • Assistance au phasage des travaux sur les infrastructures, en utilisant la maquette numérique du WP3 : lcalisation, quantification, planification, plan de circulation pour l’exécution des travaux, etc.

Placé sous la tutelle de l’Université Clermont Auvergne et du CNRS (institut principal INSIS, instituts secondaires INS2I, INP), l'Institut Pascal est un laboratoire de recherche interdisciplinaire s'inscrivant dans les domaines stratégiques des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes : Génie des Procédés, Mécanique, Robotique, Physique des Sciences de l'Information, Santé. Le CHU de Clermont-Ferrand est tutelle secondaire de l'unité. L'Institut Pascal est membre de Clermont Auvergne INP, qui regroupe trois écoles d'ingénieurs ISIMA, POLYTECH Clermont et SIGMA Clermont.

L'Institut Pascal développe des systèmes innovants et intelligents par une approche intégrative systémique et multi-échelle, s'appuyant sur des champs scientifiques identifiés : électromagnétisme, fiabilité, génie des procédés et des bioprocédés, génie civil, imagerie, matériaux, mécanique, microsystèmes, nanophysique, perception, photonique, robotique, séparation et fonctionnalisation de biomolécules, technologies interventionnelles et diagnostiques médicales.

L’Institut Pascal est composé de 5 Axes de recherche :

•    Génie des Procédés, Energétique et Biosystèmes (GePEB) - Claude-Gilles DUSSAP

Réacteurs et bioréacteurs, Photoprocédés, Bioénergies, Ecosystèmes clos artificiels, Bioraffineries.

•    Image, Systèmes de Perception, Robotique (ISPR) - Omar AIT AIDER

Image, Perception artificielle, Commande pour la robotique.

•    Mécanique, Génie Mécanique, Génie Civil, Génie Industriel (M3G) - Hélène CHANAL

Mécanique, Matériaux, Structure, Machines.

•    Photonique, Ondes, Nanomatériaux (PHOTON) - Guillaume Malpuech

MicroSystèmes, Nanosciences, Nanostructures, Photonique, Compatibilité Electromagnétique.

•    Thérapies Guidées par l’Image (TGI) - Jean-Jacques Lemaire

Guidage par l’Image (pelvis, abdomen, cerveau), Techniques endovasculaires, Endoscopie et Vision par ordinateur, Analyse d’impact. 

L’équipe encadrante s’inscrit dans l’axe M3G et a des compétences en méthodes d’analyse des risques, en méthodes d’aide à la décision multicritères, en méthodes de traitement des données incertaines, en méthodes d’évaluation des performances environnementales, en méthodes d’évaluation du bilan carbone, dans le domaine du bâtiment et des travaux publics, dans le domaine du BIM (Building Information Modeling).

Equipe d’encadrement de la thèse : l’équipe d’encadrement sera composée de personnels de l’Institut Pascal, de RECOVER (https://recover.paca.hub.inrae.fr/) et du Lab’URBA (https://laburba.univ-gustave-eiffel.fr/).

Environnement de la thèse : la thèse s’inscrit dans le projet ANR DIBIM (2025-2028) portant sur l’approche collaborative (BIM) pour la gestion des digues interconnectées avec les infrastructures urbaines et la végétation : focus sur les aspects techniques et économiques.

Le(La) candidat(e) recherché(e) doit avoir des compétences en génie civil / génie urbain, en analyse des risques et en BIM / SIG. Le(a) candidat(e) doit avoir réalisé lors de sa formation un stage de recherche et développement d’au moins 5 mois.