Retour sur l’Université 2020 : le numérique au service de l’environnement

À l’occasion de l’Université 2020, les chercheurs de ParisTech et les salariés de VINCI ont échangé autour des opportunités du numérique face aux enjeux environnementaux du BTP tels que le contrôle des voies dédiées au covoiturage, la valorisation des services rendus par la nature en ville, le suivi de la performance énergétique du bâtiment. Nous avons exploré les thématiques du big data, de la maquette numérique du bâtiment (BIM) et de l’intelligence artificielle (IA) tant sur le plan scientifique que celui opérationnel.

Numérique et mobilité durable

Une mobilité plus verte est l’un des défis relevés par Cyclope.ai, entreprise de haute technologie, soutenue par le groupe VINCI, spécialisée en intelligence artificielle appliquée au traitement d’image et à l’analyse vidéo. Elle conçoit, développe et commercialise des logiciels d’IA dédiés aux exploitants d’infrastructures routières et gestionnaires de trafic. Elle met les dernières technologies de computer vision et deep learning au service des challenge quotidiens de la gestion des routes, pour apporter un support à une échelle industrielle en rendant « intelligentes » les centaines de caméras déjà installées sur le réseau. Emmanuel Léger, CEO de Cyclope.ai a partagé les dernières avancées technologiques comme Counting, dédié au comptage vidéo à l’analyse de trafic, et Carpooling, pour le contrôle des voies dédiées au covoiturage. À travers ces solutions, Cyclope.ai poursuit sa mission de propulser les routes vers la mobilité de demain, pour en faire un lieu plus sécurisé et mieux partagé, plus fluide et plus durable.

Consulter la présentation d’Emmanuel Léger

L’un des leviers d’action pour réduire les impacts de la mobilité sur l’environnement est de prévenir la congestion routière grâce à une meilleure prévision du trafic et des comportements des voyageurs. Face à cet objectif, les données de mobilités collectées automatiquement par les caméras du réseau routier ou les GPS des véhicules recèlent un énorme potentiel. Des exemples d’utilisation des images de caméras ont été évoqués dans la présentation d’Emmanuel Léger, quant aux données flottantes de GPS de véhicules, ou Floating Car Data (FCD), celles-ci font l’objet des travaux de Danyang Sun, doctorat au LVMT (Laboratoire Ville Mobilité et Transport) de l’École des Ponts. Les données FCD sont des traces numériques de position dans l’espace et dans le temps, pour l’entité « véhicule » qui les produit à des intervalles rapprochés. En connaissant un grand nombre de trajectoires, il est possible d’en déduire des indicateurs statistiques suffisamment robustes, pour différents thèmes d’analyse. La thèse a pour objectif d’explorer et d’analyser des tendances de mobilités à deux niveaux. Au niveau élémentaire, une analyse de la mobilité individuelle des voyageurs vise à étudier les facteurs sous-jacents les choix de trajectoire des voyageurs. Au niveau plus global, une analyse spatiale des relations entre les lieux dans un territoire permet d’étudier la structure de la mobilité territoriale en détectant les principaux lieux d’activités et en déterminant leurs interactions dynamiques.

Consulter la présentation de Danyang Sun

Le numérique au service de la biodiversité

Différents outils numériques permettent observer l’état de la biodiversité et de modéliser les risques et les opportunités pour les écosystèmes. Plus précisément, le numérique facilite l’évaluation d’indicateurs de biodiversité qui sont essentiels pour faire de l’écologie en ville, comme l’a expliqué Jean Roger-Estrade, Professeur à AgroParisTech. Considérer l’écologie urbaine est devenu central dans les démarches d’écoconception appliquées à l’aménagement urbain. En effet, on attend de la nature en ville, au-delà des aspects éthiques et de cadre de vie, un certain nombre de services écosystémiques, les services rendus par la nature comme la régulation des crues, régulation de la température, etc. Jean Roger Estrade a défini deux types d’indicateurs, direct et indirect, et a illustré plus en détail la démarche sous-jacente à la conception de l’outil d’évaluation de la biodiversité urbaine mis au point dans le cadre des travaux du lab recherche environnement VINCI ParisTech : Biodi(V)strict®. Cet outil d’aide à la décision – compréhensible par les non-spécialistes, rapide et peu coûteux – permet de tenir compte des externalités négatives ou positives d’un projet d’aménagement pour les écosystèmes en milieu urbain ou périurbain.

Consulter la présentation de Jean Roger Estrade

L’usage de données naturalistes est essentiel pour mener à bien les travaux d’écologie dans le contexte de projets d’aménagement des villes, évoqués par Jean Roger-Estrade, ou des territoires, présentés par la suite par Lorène Dumeaux, responsable environnement chez Eurovia, et Philippe Gourdain, responsable scientifique au Museum National d’Histoire Naturelle. Si le partage de données est inscrit dans les obligations réglementaires en France, il est néanmoins encore partiel alors qu’il permettrait, à large échelle, d’améliorer la mise en place de la doctrine Eviter, Réduire, Compenser. C’est dans ce contexte que l’UMS Patrimoine Naturel (MNHN-CNRS-OFB) et Eurovia ont travaillé à la mise en place d’outils d’aide à la décision en faveur de la biodiversité : l’Indice de Qualité Ecologique sur les sites fixes et ŒIL pour les projets d’infrastructures linéaires.

Consulter la présentation de Lorène Dumeaux et Philippe Gourdain

Le numérique au profit du bâtiment durable

Le numérique peut favoriser l’écoconception des bâtiments tout au long d’un workflow depuis les phases amont (urbanisme, architecture) puis la conception détaillée dans le but d’évaluer voire d’optimiser un projet, de mettre en place éventuellement un processus de garantie de performance, ensuite le suivi du chantier, jusqu’à l’optimisation de la gestion en phase d’exploitation et la vérification de la performance. Bruno Peuportier, directeur de recherche au Centre Efficacité Energétique des Systèmes (CES) à MINES ParisTech, a détaillé les différents apports du numérique pour chacune de ces phases en illustrant comment l’écoconception intègre les aspects environnementaux (bilan CO2, mais aussi santé, biodiversité et ressources), ainsi que la qualité d’usage des bâtiments (confort thermique et visuel, qualité de l’air…). Après quelques conclusions sur les avantages et les limites actuelles du processus, Bruno Peuportier a évoqué les perspectives en termes de recherches.

Consulter la présentation de Bruno Peuportier

L’engagement carbone est devenu une norme dans la filière du bâtiment. D’après Nathalie Mehu, cheffe de service solutions durables, et Caroline Reminy, directrice ingénierie BIM chez VINCI Construction France, cet engagement carbone est demandé de plus en plus tôt sur les projets et doit être suivi lors de la réalisation. Des moyens importants de simulation et de suivi sont à imaginer rapidement. Si l’ingénierie sous BIM peut nous permettre d’optimiser et de fiabiliser nos études, elle permet aussi très en amont de gagner du temps sur les simulations carbone.
En ce qui concerne les émissions liées à l’usage du bâtiment, le suivi de la performance énergétique est devenu un sujet clé pour toutes les parties prenantes du projet : constructeurs, exploitants, investisseurs, propriétaires, usagers exigent le suivi ou le contrôle des données des consommations énergétiques. Une plateforme développée en interne chez VINCI Construction France, spécifiquement pour ADIM permet au maître d’oeuvre interne de vulgariser l’ingénierie des projets sous BIM à chaque étape du projet. L’ensemble des parties prenantes peut notamment suivre de façon ludique la consommation énergétique du projet.

Consulter la présentation de Nathalie Mehu et Caroline Reminy

Trois présentations minute des chercheurs de ParisTech

Trois jeunes chercheurs, dont les travaux sont soutenus par le lab recherche environnement, ont présenté en 180 secondes leurs projets.

Cyrille François, chargé de recherche postdoctorale à l’École des Ponts ParisTech, a illustré une méthodologie d’évaluation des impacts environnementaux de la mobilité dans un quartier. L’évaluation environnementale de la mobilité de futurs quartiers est un enjeu scientifique et sociétal, du fait des fortes externalités environnementales des transports et du renouveau urbain important. Pour répondre à ce défi, il est nécessaire de développer des outils capables de prévoir la mobilité d’un quartier et d’en évaluer son impact. Pour cela la méthode développée par Cyrille François détermine les profils d’usagers d’un quartier puis leurs mobilités avant d’estimer leurs impacts environnementaux par le biais d’une Analyse de Cycle de Vie. À partir de cette approche, différents leviers peuvent être évalués et comparés afin d’aider à la conception d’un quartier.

Consulter la présentation de Cyrille François

L’écoconception des quartiers concerne également sur l’implantation de végétation en milieu urbain. Ces infrastructures végétalisées permettent de réguler la température en milieu urbain et de réduire la pollution de l’air. Sonia Le Mentec, doctorante à AgroParisTech, a expliqué comment l’urbanisation engendre des modifications du microclimat, le plus connu étant le phénomène d’îlot de chaleur urbain qui reflète des températures plus élevées dans les zones urbaines qu’en périphérie des villes. Ces températures plus élevées, couplées aux émissions en lien avec les activités urbaines, contribuent aux épisodes de pollutions atmosphériques. Le but de sa thèse est de comprendre dans quelle mesure la végétalisation du milieu urbain peut permettre de réguler le microclimat urbain et contribuer à l’amélioration de la qualité de l’air par une approche de modélisation.

Consulter la présentation de Sonia Le Mentec

Un domaine essentiel de l’écoconception des quartiers est la réduction des consommations énergétiques et d’émissions de CO2. Afin de répondre à cet enjeu, Aurore Wurtz, doctorante au CES de MINES ParisTech, travaille sur une procédure d’optimisation environnementale multicritère d’un îlot de bâtiments, une échelle qui permet d’identifier des nouveaux leviers d’action. Elle intègre également l’aspect économique des projets dans son analyse. Ces outils sont développés afin de proposer une aide à la décision pour l’écoconception des bâtiments, présentant des solutions minimisant les impacts environnementaux et le coût d’investissement des bâtiments.

Consulter la présentation d’Aurore Wurtz

Une symbiose entre recherche et industrie pour faire face aux enjeux environnementaux

Cette 9e édition de l’Université s’est terminée avec un discours de clôture de Xavier Huillard. Le Président directeur général de VINCI a rappelé l’histoire du partenariat entre VINCI et ParisTech, né il y a 12 ans de l’intuition que les impacts environnementaux des bâtiments et des infrastructures allaient devenir un sujet stratégique et que des nouveaux outils étaient nécessaires pour opérer une réingénierie environnementale des métiers du BTP. Autour du fil conducteur du « numérique au service de l’environnement », les intervenants de l’Université ont montré comment cette ambition a donné suite à la conception d’outils numérique qui font la jonction entre les connaissances scientifiques et la réalité opérationnelle. La richesse dans les travaux menés en symbiose entre les chercheurs de ParisTech et les équipes de VINCI est une ressource pour aider le Groupe à répondre au gigantesque défi de la réconciliation de l’homme et de la planète. L’entreprise est une machine à inventer des solutions, mais elle a besoin de la recherche pour inventer. Elle a besoin d’appuyer sa dynamique d’innovation sur de solides connaissances scientifiques, et dans le même temps, elle apporte aux chercheurs les terrains d’expérimentation et les mines de données dont ils ont besoin pour nourrir leurs travaux. Ce partenariat s’inscrit dans le temps long – qui est aussi le temps long de la recherche et celui des métiers de VINCI, mais l’urgence climatique l’exige, de vouloir raccourcir les cycles de recherche et d’innovation, pour agir plus vite, pour accélérer le passage du concept et de l’expérimentation aux solutions opérationnelles.

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