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Modélisation Multi-échelle dEnvironnements Urbains Virtuels Walid Chaker Université Laval, Faculté des Sciences et de Génie, Département dInformatique.

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1 Modélisation Multi-échelle dEnvironnements Urbains Virtuels Walid Chaker Université Laval, Faculté des Sciences et de Génie, Département dInformatique et de Génie Logiciel Membre du CRAD et du CRG Directeurs de recherche : Bernard Moulin et Marius Thériault

2 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker2 Contexte STI (Systèmes de Transports Intelligents) : « Techniques appliquées aux Transports pour rendre les réseaux plus sûrs, efficaces, fiables et écologiques sans avoir nécessairement à le modifier matériellement » Simulation informatique : « un essai de reproduire un système réel dans un environnement logiciel, permettant ainsi détudier son évolution » Simulation Informatique STI

3 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker3 Objectif Simulations Multi-échelles : –un essai pour reproduire à plusieurs niveaux de détail un système réel complexe dans un environnement logiciel, permettant ainsi détudier son évolution à différentes échelles Notre objectif général : –Contribuer à lélaboration dapproches, techniques et modèles permettant des simulations multi-échelles de la mobilité urbaine

4 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker4 Orientation Le développement dune approche de modélisation de lenvironnement urbain virtuel pour des fins de simulation de la mobilité urbaine. Cet environnement se doit dêtre multi-échelle et doit spécifier trois composantes et leurs liens Personne LieuRéseau Accéder Desservir Fréquenter

5 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker5 Patron de conception LieuNœud Lien Type Géométrie Vertex * Accès 1 * Transfert Desserte Mode * * 1 1

6 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker6 Démarche de Construction 1.Créer lenvironnement multi-échelle a.fixer le nombre déchelles à considérer b.construire un modèle lieu/réseau pour chaque échelle c.spécifier une grille multi-résolution et affecter les niveaux aux modèles 2.Peupler lenvironnement multi-échelle a.générer les personnes et ménages b.affecter les personnes aux lieux de résidence et doccupation c.établir un agenda pour chaque personne

7 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker7 1.a. fixer le nombre déchelles à considérer ÉchelleLieu Macro Région : toute une ville ou à la limite un quartier ou un arrondissement dans une ville MesoParcelle ou lot ou pâté de maisons Micro Zone dusage qui peut être un bâtiment, un stationnement, un jardin, etc. Exemple :

8 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker8 1.b. construire un modèle lieu/réseau pour chaque échelle Exemple : ÉchelleLieuLien Macro Région : toute une ville ou à la limite un quartier ou un arrondissement dans une ville Tronçon MésoParcelle ou lot ou pâté de maisonsSegment Micro Zone dusage qui peut être un bâtiment, un stationnement, un jardin, etc. Voie

9 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker9 Macro-modèle Région Macro-nœudMacro-Lien Type GéométrieVertex * Accès 1 * Transfert Desserte Mode * * *

10 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker10 Meso-modèle Parcelle Meso-nœudMeso-Lien Type GéométrieVertex * Accès 1 * Transfert Desserte Mode * * * 1 *

11 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker11 Micro-modèle Zone dusage Micro-nœudMicro-Lien Type GéométrieVertex * Accès 1 * Transfert Desserte Mode * * 1 1 * * Fin * * Début

12 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker12 1.c. spécifier une grille multi-résolution 100 m (Niveau 1) 25 m (Niveau 3) 50 m (Niveau 2) Cas dune grille rectangulaire

13 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker13 1.c. spécifier une grille multi-résolution Cas dune grille hexagonale

14 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker14 1.c. affecter les niveaux aux modèles Échelle Micro Méso Macro Niveau 50 m 12.5 m 0.78 m

15 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker15 2.a. générer les personnes et ménages Point de départ : données de lenquête OD (Origine/Destination) tenue par le MTQ et le RTC à lautomne % de la population a été interrogée Partant des caractéristiques de cet échantillon significatif, nous avons reconstitué une population synthétique de même taille que la population réelle et ayant des caractéristiques similaires à léchantillon initial

16 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker16 Principe de génération de la population synthétique Population de lenquête OD Tableaux croisés compilation reconstruction synthétique Population générée

17 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker17 2.b. affecter les personnes aux lieux de résidence et doccupation Laffectation se fait à léchelle meso Une réaffectation se fera à léchelle micro pour une portion limitée du territoire Pour linstant on ne sintéresse quaux activités détude et de travail Encore une fois on utilise les données de lenquête OD mais …

18 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker18 Affectation des ménages aux lieux de résidence

19 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker19 Affectation des personnes aux lieux doccupation 1.Partant des données de lenquête OD on calcule la distribution des valeurs de lattribut temps déplacement auto 2.Ayant cette distribution on affecte une valeur objective temps déplacement auto pour chaque personne de la population synthétique 3.Selon lemploi de chaque personne on lui affecte un lieu doccupation de façon à ce que la valeur effective de temps déplacement auto sapproche au maximum de la valeur objective

20 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker20 Formalisation de laffectation des personnes aux lieux doccupation Soient –P1, P2, …, Pn les n personnes de la population synthétique –O(i) la distance objective de Pi –W1, W2, …, Wn les n opportunités de lieux doccupation Lassignation consiste à déterminer n couples (Pi, Wj) disjoints de façon à minimiser lécart entre O(i) et D(i,j) avec D(i,j) la distance calculée entre le lieu de résidence de Pi et Wj.

21 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker21 Solution 1 : couplage parfait et à moindre coût dans un graphe biparti pondéré P1P1 P2P2 P3P3 P4P4 P5P5 W1W1 W2W2 W5W5 W4W4 W3W3 P1P1 P2P2 P3P3 P4P4 P5P5 W1W1 W2W2 W5W5 W4W4 W3W3 Meilleur couplage qui augmente la satisfaction totale | O(5) – D(5,2) |

22 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker22 Principes Fondamentaux du Modèle Proposé Modèle Conceptuel Échelle A Modèle Conceptuel Échelle B Modèle Conceptuel Échelle C Modèle Conceptuel Échelle D Méta-modèle Lieux / Réseau / population (Patron de conception) Modèle de lespace (Grille multirésolution) Environnement Échelle A Environnement Échelle B Environnement Échelle C Environnement Échelle D Données

23 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker23 Prototype de simulation méso Plateforme de Simulation Moteur de simulation Serveur TransCAD Appel au macro « FindPath » avec nœud départ et nœud arrivée Retour du chemin : liste de liens + liste de directions Appel au macro « GetPosition » avec le lien courant et le % de progression Retour de la position de lagent : (longitude, latitude) Nodes Layer Links layer Fichier.net Définition des coûts des déplacement Macro User interface Database compilation TransCAD OLE object Environnement Liens + nœuds + jointure nœuds/grille Agents Ménages + personnes Planification des déplacements Chargement des données Exécution des déplacements début Fin

24 23/février/2005 "Modélisation Multi-échelle d'Environnements Urbains Virtuels", Walid Chaker24 Conclusion Le modèle se veut intégrateur de : –Simulations urbaines et géosimulations; –Simulations des transports et du trafic routier –Simulations des mouvements de piétons et de véhicules dans les applications de réalité virtuelle Il permet : –Prise en compte de plusieurs échelles dans lenvironnement –Réunion des concepts liés au réseau de transports, aux lieux et à la population –Indépendance entre les échelles –Flexibilité par rapport à la hiérarchisation –Possibilité dinclure des informations de perception


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