Décloisonner les professions avec une approche pluridisciplinaire pour des territoires zéro carbone

Les outils de modélisation des impacts environnementaux des constructions se multiplient. Leurs résultats sont de plus en plus fins grâce à l’amélioration des modèles et l’augmentation des puissances de calcul. Ils facilitent ainsi la compréhension des effets de ces ouvrages sur leur environnement et les prises de décision techniques. Pourtant, les lacunes observées sur la disponibilité, la qualité et l’exploitation des données, souvent communes à plusieurs domaines d’études, entachent la qualité des résultats. Une méthodologie est proposée pour la construction d’un modèle de données urbain intégrant les contraintes de la multidisciplinarité.

Le besoin de décloisonner les études techniques

La construction ou la rénovation de bâtiments en zone urbaine soulève des problématiques dans des domaines de compétences variés tels que l’évaluation du risque de submersion ou d’inondation, les nuisances sonores, l’impact sur la qualité de l’air, le microclimat, l’économie, la consommation de ressources matérielles, de terrain et d’énergie ou encore la congestion des transports. Les outils métier utilisés pour évaluer ces impacts nécessitent de nombreuses données d’entrée dont la collecte est souvent laborieuse. Leur manque de disponibilité et leur qualité impactent les résultats des études. C'est un des principaux défis à traiter et un constat réalisé dans de nombreux domaines d’études. Pourtant, ces données leur sont quelques fois communes. Une mutualisation de ces données à l’ensemble des acteurs doit faciliter et fiabiliser la réalisation des études. Les efforts pourraient porter sur les études de variantes et les analyses interdisciplinaires. À travers des indicateurs multithématiques, une prise en compte des problématiques antinomiques serait possible (qualité d’air/économie vs performance énergétique, mobilité vs nuisances sonores…).
 

Le potentiel d’ouverture des données et ses limites

Le cadre réglementaire favorise l’ouverture des données depuis la parution de la directive européenne INSPIRE (2007/2/CE du 14 mars 2007), transposée en droit français en 2010, obligeant les autorités à publier les données environnementales géographiques. L’ouverture des données est réalisée régulièrement sur des plateformes dédiées par les territoires concernés (communes, communautés de communes, départements, régions, état). Les données nationales sont en partie communiquées par l’IGN. Aux échelles plus locales, la diffusion des données est réalisée sous un format variable, par de multiples acteurs. L’ensemble des données est structuré dans un Système d’information géographique (SIG). Lors de la réalisation d’un projet de construction, une maquette numérique, aussi appelée Building information model (BIM), peut être demandée par le maître d’ouvrage. Cette maquette est une base de données de l’ouvrage, contenant notamment ses caractéristiques physiques et fonctionnelles. Pour chaque usage métier, ces données brutes sont collectées (selon les sources disponibles) et prétraitées. Par exemple, un logiciel de modélisation de bâtiments au sein d’un quartier nécessite une géométrie 3D (modèle numérique de terrain, géométrie des bâtiments et de la végétation), des caractéristiques des matériaux et des bâtiments, des données climatiques locales,...
 

La construction d’un socle de données hétérogènes

Les données du territoire et du projet sont donc nécessaires pour les études et partiellement disponibles. Leur collecte automatique et leur structuration doivent permettre la réalisation d’études plus rapides et plus fiables. Une définition de cette structuration, appelée TICIM, est proposée : « intégration du BIM, du SIG et d’une base de données urbaine exhaustive et à jour dans un système interopérable permettant le traitement, l’analyse, la simulation et la visualisation dans une approche multidisciplinaire. »

TICIM est donc un socle de données multithématiques à l’échelle du territoire, à partir duquel les données peuvent être échangées entre les acteurs. Il est lié aux sources de données disponibles. Il est connecté aux outils métier par des connecteurs dédiés permettant de fournir et récupérer les données d’entrée et de sortie. Il permet le calcul des indicateurs pertinents et leur stockage. Ces derniers sont accessibles via un tableau de bord.

La méthodologie de construction est constituée de 3 étapes clés : 

1. Le recensement des données nécessaires pour chaque outil métier et leur organisation au sein d’une architecture de la base de données à l’échelle du quartier,
2. La réalisation des connecteurs entre cette architecture et les outils métier nécessaires,
3. La définition concertée des indicateurs et du tableau de bord associé.
    

Un premier pas vers l’interdisciplinarité : qualité de l’air et thermique

Le projet de recherche QAPE O SUD, projet 2021-2024, lauréat de l’appel à projet de recherche AQACIA 2020 de l’ADEME “Comment préparer aujourd’hui la qualité de l’air de demain”. Il réunit 5 partenaires de la région de La Rochelle : l’association Atlantech, la communauté d’Agglomération de La Rochelle, La Rochelle Université à travers son laboratoire LaSIE, l’association ATMO NA et Tipee.  L’objectif général de ce projet est d’étudier l’impact de l’aménagement urbain sur l’exposition à la pollution extérieure et intérieure, tout en intégrant les considérations thermiques/énergétiques. Les trois objectifs techniques sont : 

1. la fiabilisation simulations (qualité d’air extérieure/intérieure (QAE/QAI) et simulation thermique) en assurant une fourniture de données d’entrées robustes, 
2. l’articulation entre les différents outils métier 
3. la construction d’un tableau de bord multithématique. 

La réalisation de ce projet va permettre la validation du concept TICIM intégrant deux premiers domaines d’études complémentaires. 
 

L’application de la méthodologie TICIM 

Le résultat de la méthodologie générale, appliquée au projet QAPE O SUD, est représenté sur le schéma ci-dessous : 
 

Les données nécessaires pour la réalisation des trois études sont les données climatiques, les données de polluants dans l’air et les données des environnements extérieur et intérieur des bâtiments. Les études sont réalisées successivement et permettent d’enrichir les données. Par exemple, l’étude de microclimat (1) permet de fournir un fichier de données climatiques considérant les spécificités du site considéré. Ces données climatiques sont ensuite exploitées pour évaluer la distribution des polluants dans l’air (2) et ainsi, fournir des concentrations locales autour du bâtiment étudié. La modélisation de la qualité de l’air intérieur et de la thermique (3) est donc plus réaliste car elle est alimentée par des données adaptées à l’échelle locale. S’ensuivent le calcul des indicateurs (4) et leur présentation dans un tableau de bord (5). 

Le terrain d’expérimentation

Deux quartiers du territoire rochelais constituent les premiers cas d’étude : Atlantech et Villeneuve-les-salines. Le quartier Atlantech est un quartier composé d’immeubles de logement privé, des bâtiments tertiaires, des bâtiments d’enseignements et des résidences de logement pour étudiants. Ce sont des bâtiments neufs ou réhabilités. L'étude de son aménagement a commencé en 2011 et s’étend sur encore plusieurs années. Le quartier de Villeneuve-les-salines est majoritairement composé de bâtiments résidentiels du secteur privé ou social. Ce quartier est en pleine mutation dans le cadre d'un Projet de Rénovation Urbaine (PRU).

La mise à l’épreuve de la méthodologie développée dans le cadre du projet QAPE O SUD sur ces deux cas d’études va permettre la prise en main de la solution proposée par les décideurs, la prise en compte de leurs avis et ainsi, on l’espère, faciliter la prise en compte de la qualité de l’air extérieure et intérieure dans le cadre des projets d’aménagement urbain.

L’environnement favorable à la réalisation du projet interdisciplinaire

Né d’une ambition commune des acteurs du territoire rochelais, le projet LRTZC (https://www.larochelle-zerocarbone.fr/) vise à faire du territoire de la CDA de La Rochelle un territoire neutre en carbone à l’horizon 2040. Pour cela, tous les domaines sont impliqués : 

C’est dans cet environnement que TIPEE a proposé une opération, au sein de l’axe « efficacité bâti et réseaux », visant à exploiter au mieux les données disponibles à l’échelle du quartier pour accompagner les acteurs des territoires à l’atteinte de cet objectif audacieux. Dans ce cadre, d’autres projets verront le jour dans les années à venir pour inclure d’autres domaines d’études afin d’affiner la précision des données d’entrée et ainsi, les résultats des études.


Référence bibliograhiques : 

Souza, Letícia, et Cristiane Bueno. 2022. « City Information Modelling as a Support Decision Tool for Planning and Management of Cities: A Systematic Literature Review and Bibliometric Analysis ». Building and Environment 207 (janvier): 108403.

Stojanovski, Todor, Jenni Partenen, Ivor Samuels, Paul Sanders, et Christopher Peters. 2020. « Viewpoint: City Information Modelling (CIM) and Digitizing Urban Design Practices ». Built Environment 46 (4): 637 46. https://doi.org/10.2148/benv.46.4.637


Un article signé Cécile Jolas et Manon Rendu de Plateforme TIPEE. 

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