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City Information Modeling with QGIS and Python

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CEREMA/CIM

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Towards City Information Modeling

Ce répertoire contient le travail effectué dans le cadre de mon stage de fin d’études M2 GLET à l’Université d’Orléans, ce travail a été réalisé au sein du Groupe Ingénierie de la Donnée et Innovation (GIDI) du Département Territoire, Ville et Bâtiment (DTVB) du Cerema Méditerranée, en collaboration avec le Groupe Aménagement Urbains (GAU), du 15 mars au 30 août 2024.

Mon projet a porté sur l’élaboration d’une démarche de mise en œuvre d’un Open City Information Modeling (CIM) pour des projets d’urbanisme en région Provence-Alpes-Côte d’Azur. Cette démarche comprend la sélection d’outils, des méthodes et de bases de données urbaines ouvertes centrées sur la transition écologique, permettant l’élaboration des maquettes numériques urbaines. Cette démarche a été expérimentée principalement sur le centre-ville de Lorgues, dont le besoin était axé sur la thématique de la marchabilité et la piétonisation du boulevard George Clémenceau, ainsi que sur la commune d’Aix-en-Provence ou des essais ont été effectués.

Pendant ce stage, j'ai réalisé l’inventaire des données mobilisables pour la cartographie fine sur les sites retenus afin de récupérer les données ouvertes depuis les plateformes et les API disponibles et de collecter ldes données sur les terrains suiavants :

  • le territoire d'essai Pôle d’activités d’Aix-en-Provence où j'ai collecté des vues immersives de la rue et enregistré une trace RTK ;
  • le territoire d'étude pricipale de Lorgues où j'ai collecté des vues immersives et j'ai fait des relevés des objets du mobilier urbain pouvant impacter la marchabilité et l'accessibilité des trottoirs ;
  • le territoire du quartier du Faubourg (3 zones : deux parties du Cours Sextius (partie haute et l’intersection avec Rue Van Loo et Rue des Cordeliers) et la Rue Emile Tavan) où j'ai fait des relevés des objets du mobilier urbain pouvant impacter la marchabilité et l'accessibilité des trottoirs. Cette sortie m'a permis de rattraper la sortie terrain de Lorgues en améliorant la précision et la fiabilité des données collectées et comprendre les conditions d'utilisation du Rover RTK tout en observant la qualité du signal selon l'environnement et évaluer le temps d'intervention nécessaire pour requalifier une rue ;

Auteur : Alaeddine JERAD (compte OpenStreetMap)

🔽 Installation

git clone https://github.com/CEREMA/CIM.git
cd CIM
python -m venv venv
venv\scripts\activate
pip install -r requirements.txt

📂 Contenu

open_data      # Données ouvertes, disponibles sur les portails, les APIs comme celle de Mapillary, OSM, etc
terrain_data   # Données terrain
terrain_photos # Echantillon de photos prises sur le terrain
notebooks      # Notebooks Python
qgis_projets   # Projets QGIS contenant les données, les styles et les cartes
qgis-scripts   # Scripts QGIS
livrables      # Livrables (rapport + projet blender)

💾 Données

☁ Organisation des données OpenData

raw pour les données brutes, processed pour les données de raw qui ont été retraitées

data_open                         # Données ouvertes, disponibles sur les portails
  raw                             # Données brutes
  processed                       # Données traitées

🥾 Organisation des données de terrain

Un dossier par sortie terrain

terrain_data                      
  raw
    Aix Faubourg                      # troisième sortie
    Lorgues                           # seconde sortie
    Pole d'activité d'aix en provence # première sortie
  processed
    Aix Faubourg
    Lorgues
    Pole d'activité d'aix en provence

📲 Matériel terrain utilisé

  • le territoire d'essai Pôle d’activités d’Aix-en-Provence : Une voiture ; 1 caméra Gopro Hero 5 + système de ventouse pour la voiture ; 1 chargeur de batterie et un câble USB pour charger la GoPro ; 4 Batteries (1 + 3 secours) ; 1 carte miniSD (64GB) ; 1 Centipede Rover RTK ; 1 smartphone muni de l’application Quik de contrôle des caméras ; 1 smartphone muni de l’application SW Maps pour se connecter avec le Rover RTK afin d’enregistrer et exporter les données collectées

  • le territoire d'étude pricipale de Lorgues : 1 caméra Gopro Hero 5 ; 1 accessoire GoPro Harnais de poitrine ; 4 Batteries (1 + 3 secours) ; 1 Centipede Rover RTK ; 1 mètre ; 1 smartphone muni de l’application Quik de contrôle des caméras ; 1 smartphone muni de l’application SW Maps pour se connecter avec le Rover RTK afin d’enregistrer et exporter les données collectées

  • le territoire du quartier du Faubourg : 1 Centipede Rover RTK ; 1 Smartphone avec le logiciel SWMaps + tests QField + test Lefebure NTRIP Client

⚙ Scripts QGIS

Liste des scripts

Eclairage_bbox.py
Eclairage_DATASUD_bbox.py
Eclairage_mly_bbox.py
Eclairage_OSM_bbox.py

⚠ Prérequis

Création de compte Mapillary

Pour le script Eclairage_mly_bbox.py, il est nécessaire de créer un compte sur mapillary.

Mettre la clé API dans un fichier texte

Mapillary permet de récupérer sur une emprise territoriale :

Le script Eclairage_mly_bbox.py peut être adapté pour récupérer d'autres objets, pour d'autres thématiques.

Installation de librairies Python dans QGIS

Certains scripts QGIS nécessitent, pour fonctionner, d'installer certaines librairies python. Il s'agit en particulier du script faisant appel à Mapillary.

Voici comment installer une nouvelle librairie python dans QGIS sous Windows :

Utilisation

Pour utiliser un script dans QGIS, il faut :

  • Ouvrir QGIS ;
  • Allez dans le menu "Extensions" > "Console Python" pour accéder à l'interface où vous pourrez exécuter des scripts Python ;
  • Ouvrir l'éditeur de scripts : Dans la console Python, cliquez sur l'icône en forme de crayon pour ouvrir l'éditeur de scripts Python intégré à QGIS ;
  • Importer le script : Dans l'éditeur, allez dans "Fichier" > "Ouvrir un script..." et sélectionnez le fichier .py que vous souhaitez importer. Le contenu du script s'affichera dans l'éditeur ;
  • Exécuter le script : Une fois le script importé, cliquez sur le bouton "Exécuter le script". Le script s'exécutera dans l'environnement QGIS, et vous pourrez voir les résultats ou les messages dans la console Python ;
  • Vérifier les résultats : Les résultats seront visibles directement dans la carte.

🐍 Notebooks Python

Les notebooks ont servi à préparer les scripts QGIS. Ils sont dans le dossier notebooks :

Notebook Action Mode d'action
02.1-Eclairage_datasud.ipynb Lampadaires de DataSud OpenData
02.2-Eclairage_OSM.ipynb Lampadaires d'OSM OpenData
02.3-Eclairage_Mapillary.ipynb Lampadaires de Mapillary OpenData
02.4-Eclairage_Mapillary_Par_Routes_Lorgues.ipynb Lampadaires le long des rues de Lorgues OpenData
02.4.a-Eclairage_Mapillary_Par_Routes--mr.ipynb Lampadaires le long des rues de Lorgues (version Mathieu) OpenData
02.5-Objets_Points_Mapillary_Par_Routes_Lorgues.ipynb Objets points Mapillary le long des rues de Lorgues OpenData
03-Education_OSM.ipynb Ecoles sur une étendue géographique donnée OpenData
04.1-Points_Mapillary.ipynb Objets points Mapillary OpenData
04.2-Paneaux_signalisation_Mapillary.ipynb Panneaux de signalisation depuis Mapillary OpenData
05.1-arrets-de-transport-datagouv.ipynb Arrêts de transport depuis DataGouv OpenData
05.2-arrets-de-transport-datasud.ipynb Arrêts de transport depuis DataSud OpenData
05.3-arrets-de-transport-OSM.ipynb.ipynb Arrêts de transport depuis OSM OpenData
05.4-Arrêts-Transport-API-GTFS-DataGouv.ipynb Arrêts de transport depuis API GTFS Data Gouv fr
06-passage_piétons_OSM.ipynb Passages piétons depuis OSM OpenData
07.1-trottoirs_OSM.ipynb Trottoirs depuis OSM
footway:sidewalk		 OpenData
07.2-Présence_trottoir_OSM.ipynb Présence de trottoir
sidewalk': ['both','left','right']		 OpenData
08-rue_piétonne_OSM.ipynb Rue piétonne depuis OSM
'highway': 'pedestrian'		 OpenData
09-Voie_en_zone_de_rencontre_OSM.ipynb Voie en zone de rencontre
'highway': 'living_street', 'maxspeed':'20'		 OpenData
10-Voie_en_zone_30_OSM.ipynb 'zone:maxspeed': 'FR:30','maxspeed': '30' OpenData
11-Voie_en_zone_40_OSM-Copy1.ipynb 'zone:maxspeed': 'FR:40','maxspeed': '40' OpenData
12-Voie_en_zone_50_OSM.ipynb 'zone:maxspeed': 'FR:50','maxspeed': '50' OpenData
13.1-Recalage points Gopro.ipynb (expérimental) Expérience de recalage des points par plus proche voisin Terrain
13-Vérification recalage points Gopro.ipynb Vérification du recalage photo réalisé par JOSM Terrain
14.1-Création de la trace GPX horodatée - Lorgues.ipynb Création d'une trace depuis les points trackpoints collectés depuis SWMaps pour Lorgues Terrain
14.2-Création de la trace GPX horodatée - Pole d'activités.ipynb Création d'une trace depuis les points trackpoints collectés depuis SWMaps pour le Pôle d'Activités Terrain
14.3-Création de la trace GPX horodatée - Rover RTK et GoPro collés.ipynb Création d'une trace depuis les points trackpoints collectés depuis SWMaps pour le Pôle d'Activités avec GoPro et RTK collés l'un à l'autre (vérification des interférences et qualité du signal) Terrain
14.4-Création de la trace GPX horodatée - Rover RTK et GoPro séparés.ipynb Création d'une trace depuis les points trackpoints collectés depuis SWMaps pour le Pôle d'Activités avec GoPro et RTK séparés l'un de l'autre (vérification des interférences et qualité du signal) Terrain
16-Liste_des_objets_Point_Mapillary.ipynb Liste les objets pouvant être détectés par Mapillary Terrain
17-Export-GPKG-Layers-For-JOSM--MR.ipynb Exporte les différentes couches contenues dans un GPKG unique issu de SWMaps Terrain
18-Données-OSM-Alaeddine Récupérer les données saisies par un utilisateur Terrain
19-Audit-Qualité-Données-Aix-Faubourg.ipynb Précision des objets saisis et des zones de saisie Terrain
20-Largeur-Trottoirs.ipynb Récupération des trottoirs, calcul de la ligne médiane et de la largeur du trottoir Terrain

Pour les ouvrir :

Ouvrir l'invite de commandes (cmd)

Puis, lancer jupyter dans le dossier notebooks

cd mondossiercim
venv\script\activate
jupyter notebook

🗺 Projets QGIS

Il s'agit de 3 projets QGIS pour la présentation des objets et traces RTK collectés et récupérés dans le périmètre d'étude de Lorgue, le territoire de rattrapage Aix Faubourg et le territoire d'essai Pole d'activité d'aix en provence.

🤖 Projet Blender

Pour l'instant, le projet blender contient une maquette numérique 3D présentant les données OSM suivantes : MNT, les batiments (avec la forme de toits et des façades) ainsi que les routes.

📷 Recalage des photos avec JOSM

Pour recaler des photos avec JOSM, il faut :

xxx

Recalage des adresses sous OSM Id

xxx

Livrables

📚 Ressources

Vidéos utiles

  • Comment créer un MNT, un MNS et un MNH depuis une donnée LIDAR comme Lidar HD.
  • xxx

OpenStreetMap

Surfaces

Arbres

  • tree_row

🚶‍♀️ Trottoirs

OSM

opensidewalkmap

walkabout

Projets fr

OpenSideWalks

ShareStreets

curblr

Applis mobiles OSM

https://thejeshgn.com/2022/06/10/linked-list-three-android-apps-to-efficiently-contribute-to-openstreetmap/

Points d'accès aux données

  • catalogue.data.gouv.fr
  • API de découverte data.gouv.fr

Services de calculs

  • Isochrones IGN ou OSM

Data Management Plan

BPMN

Business Processing Model Notation (BPMN) : https://en.wikipedia.org/wiki/Business_process_modeling

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City Information Modeling with QGIS and Python

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accessibility mapping cartography city walkability urbanism urban-management

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