Préparation et publication de données géographiques en 3D sur le web

20 septembre 2017

Office fédéral de topographie swisstopo

Préparation et publication de données géographiques en 3D sur le web

Loïc Gasser

20 septembre 2017


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20 septembre 2017


Programme et fil rouge

• Swisstopo et l’accès aux données

• Comment utiliser les données de Swisstopo, où se

renseigner

• Production et publication des données de terrain

• Production et préparation des services 3D (bâtiments,

arbres, ponts, noms …)

• Roadmap pour les services 3D

• Workshop, Cesium et son utilisation avec les services de

geoadmin

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Infrastructure fédérale de données géographiques (IFDG)

• «geo.admin.ch» et «map.geo.admin.ch»

• Des données géographiques pour tous

• BUTS

• Rassembler

• Optimiser

• Mettre en réseau

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Loi sur la géoinformation (2008)

• Le présente loi vise à ce que:

Les autorités fédérales, cantonales et communales, les milieux

économiques, la population et les milieux scientifiques

disposent

rapidement, simplement et durablement

de géodonnées mises à jour, au niveau de

qualité requiset d’un coût approprié, couvrant le territoire de la Confédération

suisse

en vue d’une large utilisation.

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Quels données sont disponibles gratuitement?

• Mise à disposition des données gratuitement au public au

case par cas.

• Dépend des ordonnances sur la géoinformation

• Catégories A, B et C (https://www.admin.ch/opc/fr/classified-

compilation/20071088/index.html#app1ahref1)

• Dépend du responsable et producteur des données

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https://www.admin.ch/opc/fr/classified-compilation/20071088/index.html#app1ahref1

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Quels données sont disponibles gratuitement?

WMTS

• 41 couches nécessitent un «swisstopo web access»

• 396 couches en libre accès (http://api.geo.admin.ch/api/faq/index.html#which-layers-

are-available)

• Swisstopo au moins 12 Mio de francs par année doit provenir

de la vente de produits

• Emoluments pour les couches de fonds sont réglés par la loi. (https://www.admin.ch/opc/fr/classified-compilation/20091586/index.html)

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http://api.geo.admin.ch/api/faq/index.html#which-layers-are-available

https://www.admin.ch/opc/fr/classified-compilation/20091586/index.html

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Comment accéder aux services payants de Swisstopo?

• Swisstopo web access – WMTS https://shop.swisstopo.admin.ch/fr/products/geoservice/swisstopo_geoservices/WMTS_info

• Accès libre jusqu’à 25’000 mégapixels par an

• Estimations pour une carte en plein écran:

• ~ 5’000 visiteurs/an 2’400 CHF (100’000 megapixels)

• ~ 50’000 visiteurs/an 12’000 CHF (1’000’000 megapixels)

• Vous ne payez pas lors du développement (gratuit en

localhost)

• Arrangements pour cantons et autres offices fédéraux

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https://shop.swisstopo.admin.ch/fr/products/geoservice/swisstopo_geoservices/WMTS_info

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Qui contacter, se renseigner?

• Questions relatives aux produits, accès au service de profile

et de hauteur

• [email protected]

• Questions techniques, développement etc..

• https://api.geo.admin.ch

• [email protected]

• Code source

• https://github.com/geoadmin

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mailto:[email protected]

https://api.geo.admin.ch/

mailto:[email protected]

https://github.com/geoadmin

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Données et services

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Service de terrain

swissALTI3D(MNTs et données LIDAR)

Service «3DTiles»

swissTLM3D(forêts, arbres isolés)

swissBUILDINGS3D 2.0(bâtiments avec toits)

swissNAMES3D(noms de places, villes, quartiers…)

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3D: Préparation des données de terrain

Vidéo

https://youtu.be/7W5qQ4YZUfU

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Terrain: stratégie de publication

• Utilisation de la pyramide TMS (Tile Map Service)

• Standard Open-Source

• Système de coordonnées géodésique WG84 (décimale

Lon/Lat, EPSG:4326)

• Standard développé à l’origine pour le WMTS (Web Map

Tile Service) en 2D

• Découpage régulier de l’espace géographique

Adresse d’une tuile {Z}/{X}/{Y}

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Terrain: stratégie de publication

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DHM25:

Modèle numérique de terrain

à 25 mètres (grille régulière)

BL:

Modèle dérivé des points

LIDAR (avec lignes de

rupture)

Zoom 0Nb tuiles 0Modèle altimétrique

et niveaux de détail

x 4

par

niveau

DHM25:

Filtre Altimétrique à

256 mètres

Nb tuiles

19 Zoom 8

BL:


64 mètres

BL:


0.5 mètres

map

.geo

.ad

min

.ch

Nb tuiles

798 Zoom 11

Nb tuiles

5’536’224 Zoom 17

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Format de diffusion des données de terrain

• Surface continue en 2.5D composées de triangles (TIN

triangulated irregular network)

• 2 formats sont actuellement supporté par CesiumJS

(librairie cliente opensource utilisées pour la 3D)

• Formats binaires

• Heightmap-1.0

• Quantized-mesh-1.0

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Heightmaps

• Input data: MNT Maillage régulier (64 x 64 noeux)

• Avantages:

• Simple à produire et à comprendre

• Outil open-source à disposition permettant de préparer les

données

• Inconvénients:

• Mauvaise représentation des changements abruptes

d’altitude (falaises, lit d’une rivière etc…)

• Zone plates et zones accidentées sont traitées de la

même manière

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https://github.com/geo-data/cesium-terrain-builder

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Quantized-mesh

• Input data: TIN Maillage irrégulier

• Avantages

• Excellente représentation des détails du terrain (route,

rivière, barrage etc…)

• Moins de triangles pour représenter les surfaces plates

• Inconvénients

• Pas d’outil open-source for produire des tuiles dans ce

format

• Complexe et difficile à débugger

• Difficulté supplémentaire quand à la production des

données de base

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Quantized-mesh encodeur/décodeur

• Développement «in-house»

• Création d’un libraire python open-source (https://github.com/loicgasser/quantized-mesh-tile)

• Workflow (https://github.com/geoadmin/3d-forge)

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https://github.com/loicgasser/quantized-mesh-tile

https://github.com/geoadmin/3d-forge

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Drapage des couches 2D sur le terrain

• Nous avons 3.5 milliard de tuiles pré-générées en projection

Suisse (WMTS)

• Toutes les couches pré-générées en 2D doivent également

disponible en WGS84

• Pré-générer toutes les couches en WGS84 coute chers en

temps et en main d’oeuvre

• Mises à jours longues et fastidieuses

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Tiles CH03 Tiles WGS84

2D Map 3D World

Reprojectionusing Mapproxy

Terrain 3D

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3D Tiles

• Spécifications open-source (https://github.com/AnalyticalGraphicsInc/3d-tiles)

• Implémentation open-source dans Cesium

• Streaming d’objet 3D

• Indexation explicite des donnée

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https://github.com/AnalyticalGraphicsInc/3d-tiles

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3D Tiles: Structure spatiale des données

• Quadtrees (4 children per tile)

• Octrees (8 children per tile)

• K-d trees (2-n children per tile)

• Grids

But

• Créer une subdivision spatiale équilibrée pour des données

distribuées de manière hétérogène dans l’espace

géographique.

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[1] https://github.com/AnalyticalGraphicsInc/3d-tiles#tile-metadata

[1]

[1]

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3D Tiles: Structure spatiale des données

• Les tuiles enfant ne sont pas indexées

• Permet une subdivision non-uniforme des données

• Arbre avec des frontières lâches afin de préserver la

cohérence spatiale des données

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[1]

[1]

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3D Tiles: «Tilesets» et HLOD

Hierarchical Level of Detail (HLOD)

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{

"boundingVolume": {

"region": [

-1.2419052957251926, ...

]

},

"geometricError": 43.88464075650763,

"refine" : "ADD",

"content": {

"boundingVolume": {

"region": [

-1.2418882438584018, ...

]

},

"url": "2/0/0.b3dm"

},

"children": [...]

}

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3D Tiles: «Tilesets» et HLOD

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3D Tiles: raffinement par addition

Vidéo

https://youtu.be/925JoJyi8UE

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3D Tiles: formats

• Utilise glTG (GL Transmission Format)

• Un seul «webgl render call par tuile»

• Décodage rapide dans le naviguateur

• Tuiles légères et donc téléchargement rapide

• Le format final dépend du type de donnée à traiter

• Instanced 3d model .i3dm

• Batched 3d model .b3dm

• Vector .vctr

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3D Tiles: formats

Batched 3D models

• Parfait pour représenter des modèles 3D hétérogènes

• Possibilité d’attribuer des propriétés différentes par

modèle

• Exemples d’utilisation:

• Bâtiments

• Ponts

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Cas d’utilisation: bâtiments

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3D Tiles: formats

Instanced 3D models (.i3dm)

• Optimisé pour le rendu d’un grand nombre de modèles 3D

avec peu ou pas de differences entre eux

• Les propriétés sont stockées au niveau de l’instance du

modèle, le même modèle peut être référencé par différentes

instances

• Exemples:

• Les arbres

• Les feux de circulation

• Les lampadaires extérieurs

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Cas d’utilisation: arbres

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3D Tiles: formats

Vector (.vctr)

• Points, polylignes et polygones

• Conçu pour remplacer KML

• Exemples:

• Noms de lieux

• Mise en évidence de zones

• Mise en évidence de certaines routes

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Cas d’utilisation: Noms

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Road map

• Fin 2017: Version beta avec arbres et noms

• Début 2018: go live avec les ponts et tous les bâtiments de

Suisse

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Questions?

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WORSHOP!!

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Comment utiliser nos services 3D?

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Smapshot (HEIG-VD - http://smapshot.heig-vd.ch/)

http://smapshot.heig-vd.ch/

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Comment utiliser nos services 3D?

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SuisseMobile (https://map.schweizmobil.ch)

https://map.schweizmobil.ch/

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Workshop: v0.0

Fichier HTMl ou directement dans codepen:

<html>

<head>

<link href="https://cesiumjs.org/Cesium/Apps/Sandcastle/templates/bucket.css" rel="stylesheet">

</head>

<body>

<div id="cesiumContainer" class="fullSize"></div>

<script src="https://code.jquery.com/jquery-3.2.1.min.js"></script>

<script src="https://cesiumjs.org/releases/1.36/Build/Cesium/Cesium.js"></script>

<script src="demo.js"></script>

</body>

</html>

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Workshop: v0.0

(function() {

var init = function() {

var viewer = new Cesium.Viewer(‘cesiumContainer’);

return viewer;

};

window.onload = function() {

var v = init();

};

})();

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Workshop

• Rendez-vous tous sur

https://github.com/geoadmin/workshop-cesium3d

• Cesium Doc

https://cesiumjs.org/Cesium/Build/Documentation/index.html

• 2 façon de suivre ce workshop

1. https://codepen.io/

2. Utilisez localhost et git

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https://github.com/geoadmin/workshop-cesium3d

https://cesiumjs.org/Cesium/Build/Documentation/index.html

https://codepen.io/

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Workshop: v1.0Zoomer sur la Suisse

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…..

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Workshop: v1.0Désactiver tous ces boutons…

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Workshop v1.1Utiliser des données de Swisstopo

Terrain Provider

Doc:http://api.geo.admin.ch/services/sdiservices.html#terrain-service

Raster WMTS Provider

Doc:http://api.geo.admin.ch/services/sdiservices.html#wmts

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http://api.geo.admin.ch/services/sdiservices.html#terrain-service

http://api.geo.admin.ch/services/sdiservices.html#wmts

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Workshop v1.1Utiliser des données de Swisstopo

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…..

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Workshop v1.2Qu’est-ce que le brouillard?

• Une des manière les plus efficaces de charger moins de

données de réduire les coûts et améliorer les

performances est d’utiliser le brouillard

• https://cesiumjs.org/Cesium/Build/Documentation/Fog.html

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https://cesiumjs.org/Cesium/Build/Documentation/Fog.html

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Workshop v1.3Changer de couche de fond?

http://wmts20.geo.admin.ch/EPSG/4326/1.0.0/WMTSCapabilities.xml

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http://wmts20.geo.admin.ch/EPSG/4326/1.0.0/WMTSCapabilities.xml

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Workshop v1.4Ajouter les bâtiments?

http://api.geo.admin.ch/services/sdiservices.html#d-tiles

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http://api.geo.admin.ch/services/sdiservices.html#d-tiles

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Workshop v1.5Position de la caméra

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Workshop v1.5Position de la caméra

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Workshop v1.6Voler à une position de votre choix!

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Workshop v1.7Ajouter un KML!

KMLshttps://gist.githubusercontent.com/davidoesch/b4b7adb4736ca92e630881c69af33e

f0/raw/6df9ae2b5e0d1bf57de4f1939b9e67dc961bd299/direttisma_kmltest.kml

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https://gist.githubusercontent.com/davidoesch/b4b7adb4736ca92e630881c69af33ef0/raw/6df9ae2b5e0d1bf57de4f1939b9e67dc961bd299/direttisma_kmltest.kml

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