Intégration d’ensembles de données géospatiales haute résolution existants en vue de la création d’un modèle urbain en 3D de Louvain-la-Neuve : Modélisation des arbres en 3D et analyse des ombres

Details

Supervisors

Defourny, Pierre ; Radoux, Julien

Faculty

Faculté des bioingénieurs

Degree label

Master [120] : bioingénieur en sciences et technologies de l'environnement, à finalité spécialisée

Abstract

frFace aux enjeux thermiques croissants liés à la densification urbaine et au phénomène des îlots de chaleur urbains, ce travail développe une méthodologie d’intégration de la végétation urbaine dans le modèle tridimensionnel de Louvain-la-Neuve, à partir de données géospatiales à haute résolution. Deux axes structurent celui-ci, la modélisation des couronnes d’arbres urbaines d’une part, la simulation des ombres portées et leur confrontation avec une image infrarouge thermique aéroportée, d’autre part. Une méthodologie combinant la détection des maxima locaux sur un MNSn issu de données LiDAR ALS, la classification par Random Forest et l’optimisation détecte 1 293 arbres dans la zone d’étude, avec un F1-Score de 0,7. La combinaison du LiDAR et de l’indice spectral s’avère indispensable. De même que la qualité des données d’entraînement qui s’est révélée plus déterminante que le choix de l’algorithme. L’ajout d’exemples négatifs représentatifs ayant entraîné une chute de 75 % des faux positifs. Les couronnes sont modélisées comme des demi-ellipsoïdes intégrées au modèle de bâtiments LoD2 existant, validées par cross-validation spatiale (F1-Score = 0,693) et validation de terrain sur 50 points confirmant la présence physique de 100% des arbres tirés aléatoirement dans les détections. Un algorithme de lancer de rayons simule les ombres sur quinze pas de temps le 19 mars 2012. La validation par confidence building produit un F1-Score de 0,732. Grâce à cette algorithme et aux modèles développés dans le premier axe, Il a été observé que la végétation contribue à 72 % de l’ombrage journalier en été. La confrontation avec la radiance thermique nocturne ne permet pas de confirmer formellement l’hypothèse testée. Des analyses complémentaires mettent en évidence certains facteurs confondants, tels que la réémission thermique des façades et l’inertie thermique du béton. Ce travail pose les bases d’un jumeau numérique urbain intégrant la végétation comme composante thermique, ouvrant la voie à des simulations pour la gestion durable de Louvain-la-Neuve.