Proposition de thèse de doctorat

Proposition de thèse de doctorat Début : 2015-2016

Titre de la thèse : Caractérisation du niveau d’incohérences de données géoréférencées du point de vue du piéton par mise en correspondance multicritères / Characterization of 3D geolocated data (GIS) inconsistency via pedestrian mobile applications Laboratoire : CRENAU - UMR 1563 Ambiances Architecturales et Urbaines / IFSTTAR Equipe : Localisation de la thèse : Nantes Directeur de thèse RENAUDIN Valérie Tél : Mail :

Co-Encadrants SERVIERES Myriam Tél : Mail : [email protected]

Description du sujet Les Systèmes d’Information Géographique (SIG) constituent un support incontournable pour la gestion et le développement des territoires. L’émergence des services mobiles simplifie l’accès aux données SIG sur le terrain et apporte de nouvelles opportunités d’amélioration des données grâce à des contributions participatives des usagers. Ces données sont de plus complétées par de grandes bases de données de photographies géolocalisées (Flickr, Instagram). Face à la diversité des sources de données, pouvoir caractériser leur qualité devient un enjeu critique des usagers des SIG. La visualisation du contenu SIG existant directement sur le terrain est une piste d’amélioration des SIG 3D. Le succès de cet affichage dépend des méthodes et systèmes de traitement d’images, de la qualité de géolocalisation (position géographique et angles d’attitude) du terminal mobile, mais aussi des imperfections des objets 3D contenus dans la base de données. Atténuer simultanément toutes ces sources d’erreurs et caractériser leur niveau d’incohérence afin de décider de l’affichage d’une scène est un verrou qui limite la visualisation d’informations géolocalisées en Réalité Augmentée. C’est cette limitation que la thèse vise à dépasser en exploitant toutes les données disponibles ainsi que leurs imprécisions. La recherche sur les solutions de localisation précise afin d’afficher sur site les données SIG 3D en Réalité Augmentée (RA) s’appuie principalement sur des méthodes de vision par ordinateur avec comme hypothèse forte, la disponibilité d’un modèle fidèle 3D du lieu. Certains utilisent les mesures de capteurs embarqués pour restreindre la zone de recherche, mais principalement avec des capteurs inertiels haut de gamme. Si des capteurs bas coût sont employés (smartphones), les solutions s’appuient sur une base de données d’images de la zone connaissant la pose du terminal mobile. Aucun de ces travaux ne caractérise le niveau d’incohérence des données d’entrées utilisées pour le positionnement (dérive des capteurs, inexactitudes des couches SIG). Cette recherche passe par l’enrichissement mutuel entre des méthodes complémentaires de géolocalisation basées sur la vision par ordinateur et celles utilisant les systèmes de navigation inertielle (GPS, accéléromètres, gyromètres) pour compenser la faible qualité des capteurs embarqués grand public. Les capteurs GPS sont imprécis dans les environnements urbains denses et les méthodes basées vision se dégradent très vite dès que la densité de points de repère diminue. Un des principaux problèmes lorsque l’on utilise des images de zones urbaines prises au niveau du sol est le masquage des zones d’intérêt, servant à la mise en correspondance avec un modèle SIG, par le mobilier urbain mais aussi par des piétons, de la végétation ou des voitures. Une topologie d’éléments géométriques remarquables et une sémantique du mobilier urbain, dédiées aux modes doux du transport, seront utilisées afin d’améliorer les performances de mise en correspondance et contribuer à l’émergence de nouveaux services d’accompagnement à la mobilité à pied. Ces informations croisées avec celles des modèles des bâtiments et des capteurs embarqués vont nous permettre de caractériser le niveau d’incohérence des données d’entrées utilisées pour le positionnement et ensuite envisager une correction de ces

données sur site, si elles s’avèrent fausses pour permettre un affichage en Réalité Augmentée cohérent avec la réalité. Cette thèse vise à terme à fournir un outil d’aide à la mobilité en ville en tirant parti des outils mobiles grand public du type smartphone. Ce travail permettra aux pouvoirs publics de repenser l’espace urbain en encourageant l’usage du transport en commun. Cette action pourrait être facilitée par des services d’informations sur les transports en commun délivrés à l’usager. Informer en Réalité Augmentée augmentera certainement le taux d’adoption des nouveaux services de mobilité. Traduction : Geographic Information Systems (GIS) are key tools for the management and development of territories. The advent of new mobile services simplifies the access to GIS data in the field and brings new opportunities for enriching them with crowdsourcing feedbacks. Nowadays, these GIS are further enriched with geo-located photographs stored in big databases (Flickr, Instagram). Facing the increasing diversity of data sources, being able to assess their quality becomes critical. Being able to visualize existing 3D GIS data directly in the field is a promising option for improving their quality. The successful display of 3D GIS data depends on image processing methods and systems, on the mobile unit geopositioning accuracy (position and attitude angles), as well as the inaccuracy of the 3D objects stored in the database. Being able to simultaneously mitigate all these errors sources and characterize their level of inconsistency in real time is a major issue for deciding whether or not a GIS scene can be displayed in Augmented Reality. This thesis proposes to investigate novel methods for overcoming these limitations. Ongoing research for accurate on-site geopositioning to display 3D GIS data through Augmented Reality (AR) is mainly based on computer vision with a strong hypothesis: an accurate 3D model of the location’s surroundings is available. Using embedded high-end inertial sensors, it is possible to reduce the location research space. Solutions with low-cost sensors (smartphones) are based on a database of images of the area, knowing the camera pose. None of these approaches characterizes the level of inconsistency of input data used for positioning (sensor drift, inaccuracies GIS layers). This research involves the mutual enrichment between complementary geolocation methods based on computer vision and inertial navigation systems (GPS, accelerometers, gyroscopes) to mitigate the low quality of sensors embedded in connected devices. GPS signals are strongly deteriorated in dense urban environments and vision based methods deteriorate very quickly with a decreasing landmarks’ density. Furthermore street furniture, pedestrians, vegetation or cars represent all obstacles when pictures are taken at ground level as the hide the areas of interest for GIS mapping. To improve images/GIS matching performance, the use of geometrical elements topology and street furniture semantic elements dedicated to public transit transport is foreseen. This approach will contribute to the emergence of new pedestrian multimodal transport services. Cross-comparing previous data with buildings models and onboard sensors will be used to characterize the level of inconsistency of GIS and location data. The final target is to propose on-site display in Augmented Reality and enable realtime correction of the data if they prove to be false. Globally, the thesis aims at providing new tools to support urban mobility based on large public mobile devices. The research outcomes will allow public authorities to manage urban space and promote the use of public transit. The access to transport data displayed to the user on site will support this objective. Being able to inform users in Augmented Reality should speed up the adoption rate of new mobility services.

Compétences requises Vision par ordinateur, Traitement du signal, Géomatique Commentaires Supplémentaires Etude en relation Financement prévu : ECN / IFSTTAR Indemnité : Oui Montant net mensuel envisagé :

Proposition de thèse de doctorat Début : 2015-2016

Titre de la thèse : Péri-urbanité : peut-on « faire société » et comment dans les espaces sous condition périurbaine ? Laboratoire : CRENAU - UMR 1563 Ambiances Architecturales et Urbaines Equipe : Localisation de la thèse : ENSA Nantes Directeur de thèse DEVISME Laurent Tél : Mail : [email protected]

Co-Encadrants Nom et prénom Tél : Mail

Description du sujet Les préoccupations environnementales tendent à diffuser l’idée que la ville dense serait bien plus vertueuse que la ville diffuse. Ainsi, selon cette hypothèse, de la même manière qu’il dilate la ville, le périurbain dilaterait également la vie urbaine. Or, pour tout un pan de la pensée sociologique urbaine classique, la ville dense était déjà le lieu de la vie sociale superficielle, qu’en est-il alors du périurbain? L’étalement urbain a-t-il poussé la sociabilité dans ses retranchements ne laissant plus de la place que pour la sociabilité familiale ; ou au contraire le périurbain est-il l’occasion pour les ménages de retrouver d’anciennes sociabilités villageoises, voire de nouveaux idéaux sociaux opérant ainsi une véritable contestation du système social urbain tel que Rousseau le contestait déjà à ses prémices ? Ces questions sont d’autant plus fondamentales que le périurbain continue d’accroître son emprise tandis que les spécialistes de l’aménagement ne se sont que très peu saisis de la question. Peut-être faut-il avant tout changer notre regard sur ces espaces car notre vision urbano-centré nous empêche de voir ce qu’il s’y passe vraiment. L’objet principal de cette recherche est donc la sociabilité dans le périurbain ; il s’agit ainsi d’analyser le périurbain à partir des pratiques sociales et spatiales qui le caractérisent pour en comprendre les modalités du « vivre-ensemble ». Il s’agit de se placer en condition de dépaysement, et de mobiliser un regard ethnographique. C’est bien autour de questions anthropologiques que se situe le véritable débat sur le périurbain et il est donc légitime de se demander si celui-ci est le symbole d’une urbanité en crise ou au contraire un signe de résilience. Comment approcher la vie locale et les modalités du « vivre-ensemble » sous condition périurbaine ? Quels engagements les habitants ont-ils dans la vie collective locale ? De quels espaces collectifs jouissent-ils ? Comment mieux caractériser les cultures périurbaines ?

Compétences requises Sociologie, géographie et aménagement, urbanisme. Commentaires Supplémentaires Etude en relation Financement prévu : Indemnité : Oui (pour les étudiants non déjà boursiers) Montant net mensuel envisagé :

Proposition de thèse de doctorat Début : 2015-2016

Titre de la thèse : Visualization of multi layered spatio-temporal 3D urban datasets Laboratoire : Ambiances, Architectures, Urbanités Equipe : CRENAU Localisation de la thèse : Nantes Directeur de thèse Nom et prénom Moreau Guillaume Tél : (+33) 240 37 68 47 Mail : [email protected]

Co-Encadrants Nom et prénom Tourre Vincent Tél : (+33) 240 37 16 29 Mail : [email protected]

Description du sujet The understanding of complex spatio-temporal urban data is a critical challenge in urban planning as the stakeholders have to take into account numerous constraints related to various domains embedding sustainable, social and economical concerns. To tackle this problem, information visualization uses methods based on human perception and cognition to show the underlying meaning of datasets. This PhD thesis proposes to explore visualization methods in various 3D environments (Desktop, VR, AR, SAR) to find the best solution for a given user task at a given urban scale (building, street, district, etc.).More precisely, this PhD thesis proposes to consider each data as a layer that will be processed according to the data type and the required levels of detail as well as the display context. The data model will be based on standards currently used in GIS and/or BIM communities. User tests will be conducted to evaluate the quality of proposed solutions. The research challenges include both visualization solution proposal and the construction of an evaluation framework for information visualization. References: - B. Pan, Y. Zhao, X. Guo, X. Chen, W. Chen and Q. Peng. Perception- motivated visualization for 3D city scenes. The Visual Computer, vol. 29, no. 4, pages 277–286, 2013. - M. Trapp, T. Glander, H. Buchholz and J. Döllner. 3D generalization lenses for interactive focus+context visualization of virtual city models. In Proceedings of 12th International Conference on Information Visualisation, IV’08, pages 356–361. IEEE, 2008. Compétences requises MsC in computer science. Knowledge in visualization or HCI would be a plus.

Commentaires Supplémentaires Etude en relation

Financement prévu : à déterminer Indemnité : Oui (pour les étudiants non déjà boursiers) Montant net mensuel envisagé :

Proposition de thèse de doctorat Début : 2015-2016

Titre de la thèse : Les enjeux des lieux de mémoire liés à l’esclavage : entre spatialité et mémoire (les mémoriaux consacrés à l’esclavage et son abolition permettent-ils une nouvelle représentation de l’histoire autour d’une mémoire commune ?) Laboratoire : CRENAU - UMR 1563 Ambiances Architecturales et Urbaines Equipe : Localisation de la thèse : ENSA Nantes Directeur de thèse CHEREL Emmanuelle Tél : Mail :

Co-directrice de thèse PASQUIER Elisabeth Tél : Mail

Description du sujet Ce projet de recherche est dédié à l’analyse des lieux de mémoire liés à l’esclavage des Africains. La question des mémoires est devenue familière aux historiens (français) depuis les années 1970 mais elle a connu récemment des inflexions et un tour plus polémiques (usages politiques du passé voir F. Hartog). Les questions commémoratives ont été « théorisées » en premier lieu par Pierre Nora dans plusieurs volumes intitulés Les lieux de mémoire dans les années 90. A la suite de la chute du mur de Berlin, un tournant va s’opérer. La mémoire nationale, qui célébrait les héros pour leur courage sur le champ de bataille ou pour leur combat intellectuel ou politique va laisser place à un hommage aux victimes et aux peuples. L’exemple le plus flagrant fut l’élaboration des divers monuments pour les victimes de la Shoah. Sur le territoire national, on passe d’une commémoration des « morts pour la France » aux « morts à cause de la France » (S. Barcellini). C’est dans ce contexte qu’apparaissent à la fin des années 90 et dans les années 2000, les premières revendications mémorielles et des travaux historiques plus poussés sur la traite des Noirs et leur mise en esclavage, amenant la construction de premiers mémoriaux conséquents. En France, l'inflation mémorielle de ce passé survient dans un cadre mondial où les questions liées au développement socio-économique s'accompagnent d'une philosophie politique des droits de l'homme initiée par la diplomatie internationale (Unesco). Elle surgit également à la croisée de plusieurs discours informés par la « condition noire en France » (P. Ndiaye), et liés aux symptômes internes des «nouvelles frontières de la société française » (D. Fassin) traversée par les questions d'immigration, d'intégration, de discrimination, de racisme, de relectures coloniales et postcoloniales, d'identité nationale. Ces mémoriaux témoignent d'un trauma culturel (C. Caruth) aux enjeux complexes agissant dans la société. Ils permettraient de trouver une forme de réconciliation entre les silences du récit français républicain et l'espace public politique, un patrimoine commun, comme l’illustrent notamment le Mémorial de l’abolition de l’esclavage de Nantes (2012) ou le projet mémorial ACTe en Guadeloupe. L’objet principal de cette recherche est de comprendre de quelles manières les mémoriaux consacrés à l’esclavage et à son abolition permettent une nouvelle représentation de l’histoire (l'esclavage et son abolition) autour de la construction d'une mémoire commune ? Le but de cette étude est de comprendre comment fonctionnent ces lieux spécifiques de mémoire. La définition de la mémoire, sa relation à l'histoire et les récits historiques varient d’un espace géographique à l’autre mais également selon les cultures. C’est donc par le biais d’une enquête comparative visant à analyser les choix et les formes de trois mémoriaux, sur les trois continents ayant participé à la traite que le travail sera mené : le Mémorial de l’abolition de l’esclavage de Nantes (2012), le site de Ouidah au Bénin avec la présence de la Porte de Non-Retour (1994), et la ville de New-York où s’élabore actuellement l’Arche du retour (prévue fin 2016).Trois projets extrêmement différents tant dans leurs objectifs que dans leurs formes. L'analyse des projets (conditions d'apparition) et des formes (choix architecturaux) seront essentielles. La

question de la visite sera particulièrement approfondie par la mise en place d’une enquête permettant de mieux appréhender les impacts et les effets produits sur les visiteurs, et de comprendre le fonctionnement et processus psychique déclenchés. Quelle expérience phénoménologique, émotionnelle, intellectuelle (voir J . Young) est proposée au visiteur ? De quelles manières cette pratique contribue-t-elle à une nouvelle perception, une réflexion, une prise de conscience personnelle mais aussi à l’élaboration d’un patrimoine commun ? Comment la mémoire s’articule-t-elle avec une meilleure connaissance de l’histoire ? Il s’agit d’un travail novateur et expérimental lié au domaine de l’architecture et de la sociologie et proposant une nouvelle méthodologie et une mise en relation des différents sites consacrés à cette histoire.

Compétences requises , Commentaires Supplémentaires Etude en relation Financement prévu : Allocation de thèse de la région Pays de la Loire Indemnité : Oui (pour les étudiants non déjà boursiers) Montant net mensuel envisagé :

Proposition de thèse de doctorat Début : 2015-2016

Titre de la thèse :Application de la réduction de modèle pour la simulation thermique à l’échelle de la ville Laboratoire : CRENAU Equipe : Equipe Climat Localisation d la thèse : Nantes - IRSTV Directeur de thèse Marjorie Musy Tél : 02 40 59 17 18 Mail : [email protected]

Co-Encadrants SihemGuenouti Tél : 02 40 12 84 54 Mail :[email protected]

Co-Directeur de thèse

Francisco Chinesta Tél : 02 40 37 68 84

Mail : [email protected]

Description du sujet Le but de ce travail de thèse est donc de développer un modèle qui permette de réaliser des simulations thermiques des bâtiments d’une ville sur de longues périodes (au moins annuelle), en prenant en compte les interactions entre le microclimat et les bâtiments. Cela sera rendu possible par l’utilisation d’une méthode PGD (ProperGeneralizeDecompositionmethod). Cette méthode a été introduite par (Ladeveze, 1985). Elle fait partie des techniques de réduction de modèle dites apriori, c'est-à-dire, qu’elle ne requiert pas d’informations préliminaires de la solution du problème. Le modèle réduit est inconnu a priori et est construit par un processus itératif. (Chinesta, Ladeveze, & Cueto, 2011) proposent une synthèse des applications de cette méthode. Cette stratégie de réduction a été appliquée avec succès et validée dans le cas de différents types d’applications industrielles. La résolution PGD a également été appliquée au transfert de l’humidité dans les matériaux poreux (Berger, Chhay, Guernouti, & Woloszyn, 2014) et à la modélisation des transferts de chaleur dans un bâtiment multizone (Berger, 2014). Les résultats sont prometteurs tant sur le coût numérique de résolution que sur la précision de la solution comparée à un modèle complet. Nous proposons d’explorer deux pistes d’utilisation de la PGD : - La première approche consistera à générer un modèle réduit pour un parc de bâtiments sur un secteur de ville et à utiliser les résultats interaction avec un modèle microclimatique détaillé. Il s’agit de voir l’impact d’une représentation du comportement thermique dynamique des bâtiments sur les températures autour des bâtiments et en retour l’impact des conditions microclimatiques modifiées sur le comportement thermique des bâtiments. - La deuxième approche consistera à générer un modèle réduit pour un parc de bâtiments sur une ville entière et à coupler ce modèle avec le modèle microclimatique simplifié en cours de développement dans la thèse de Anne Bernabé à l’IRSTV

(Bernabé et al., 2014; Bernabé, Calmet, Musy, Bocher, & Andrieu, 2013). On pourra dans ce cas aussi apprécier à la fois l’action des conditions climatiques locales sur le comportement thermique du bâtiment et l’action des volumes bâtis sur le climat local.

Compétences requises Thermique du bâtiment, Modélisation numérique Commentaires Supplémentaires Financement prévu : Indemnité : Oui (pour les étudiants non déjà boursiers) Montant net mensuel envisagé : Contrat doctoral

Financement prévu : à déterminer Indemnité : Oui (pour les étudiants non déjà boursiers) Montant net mensuel envisagé :

Proposition de thèse de doctorat Début :2015-2016

Titre de la thèse :Usages des outils mobiles pour l’analyse et à la conception des environnements construits au regard des problématiques d’ambiances Laboratoire : CRENAU UMR CNRS/MCC/ECN 1563 Ambiances Architecturales et Urbaines Equipe : Localisation de la thèse : CERMA Directeur de thèse SIRETDaniel Tél : 02 40 59 43 24 Mail : [email protected]

Co-Encadrants SERVIERES Myriam Tél : 02 40 37 16 29 Mail : [email protected]

Description du sujet La thèse aura pour objet d'analyser les usages avérés et potentiels des outils mobiles comme dispositifs d’aide à l’analyse et à la conception de l’environnement construit, en mettant en avant la problématique des ambiances urbaines. Comment ces nouveaux outils peuvent-ils être appropriés par les acteurs qui interagissent pour la conception des environnements construits ? Peuvent-ils transformer la compréhension et l’analyse des ambiances in situ ? Modifier les pratiques de conception ou de concertation en permettant à chacun d’intervenir dans le débat public ? Donner à percevoir ou même façonner des ambiances particulières ? La thèse prendra appui sur un ensemble de recherches et d’expérimentations réalisées préalablement (stages de master, workshops) et les développera en suivant trois grands objectifs. Sur un plan théorique, la recherche devra conduire à définir un ensemble de notions utiles pour la compréhension des usages des outils mobiles pour le design urbain lié aux ambiances ; sur un plan professionnel, la recherche devra permettre de valider la pertinence des usages des outils mobiles au regard des enjeux contemporains de l’aménagement urbain ; sur un plan plus exploratoire et expérimental, la recherche devra contribuer à développer et évaluer certaines perspectives de développement d’outils et services en lien avec les problématiques soulevées.

Compétences requises Architecte + Master recherche ou ingénieur généraliste + Master recherche Commentaires Supplémentaires Etude en relation Financement prévu : Allocation de recherche Montant net mensuel envisagé :