Rejeu d’opérations de modélisation à base de règles sur des bâtiments archéologiques

Sujets de thèse 2014

Intitulé de la thèse
Rejeu d’opérations de modélisation à base de règles sur des bâtiments archéologiques
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : non connu à ce jour
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Informatique, électronique
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Sciences humaines
Spécialité de doctorat : Informatique et Applications

Lieu de travail
Laboratoire XLIM-SIC, UMR 7252, Poitiers
Date Limite de candidature : 15/05/2014
Laboratoire d’accueil : XLIM/SIC

Présentation de l’équipe de recherche
Suivre le lien
http://www.sic.sp2mi.univ-poitiers.fr/themes/ig/index.php

Résumé de la thèse en français
Il s’agit de concevoir et de développer un logiciel de modélisation 3D destiné aux archéologues, leur permettant de manipuler des opérations complexes de modélisation pour la (re)construction de bâtiments anciens (églises, etc), en s’appuyant sur un moteur de règles à base topologique. Une extension multi-résolution des opérations est également envisagée.

Résumé de la thèse en anglais
The objective is to design and implement a rule-based 3D modeller dedicated to archeologists. This software will support archeology-oriented complex operations to test various construction hypothese of age-old structures (e.g. churches). Extension to multi-resolution will also be considered.

Description complète du sujet de thèse
Les laboratoires XLIM-SIC et LIAS-LISI poursuivent, dans le cadre du programme MoNuVia (Modélisation Numérique d’enVironnements Anciens) du CPER 2014-2020, une collaboration avec le laboratoire HERMA, concernant la modélisation de sites 3D (églises, cathédrales, etc.) à partir de clichés, de relevés de terrain, etc. Malheureusement, les monuments sont souvent détruits (en partie ou en totalité), ou bien ont subi des transformations au cours des siècles. La modélisation 3D permet aux archéologues d’avoir un support visuel pour confirmer ou infirmer certaines hypothèses sur la forme ou l’époque des bâtiments.

À l’heure actuelle, les archéologues de l’HERMA utilisent des logiciels de modélisation géométrique disponibles sur le marché pour élaborer des restitutions virtuelles de sites et/ou éléments architecturaux et tester différentes hypothèses de restitution; ces logiciels ne proposent ni d’opérations métiers, ni d’outils spécifiques de «rejeu» des hypothèses, ce qui rend la réalisation de la modélisation de chacune d’entre elles lourde et fastidieuse.

Les deux principaux objectifs de cette thèse sont les suivants:
1) la conception et le développement d’un outil de modélisation 3D dédié aux archéologues, permettant la reconstruction paramétrée d’éléments architecturaux relativement simples (voûtes, colonnes par exemple) ou plus élaborés, tels que des églises ou des maisons romaines. À partir d’un corpus de monuments dont l’architecture et les différentes dimensions sont bien connues, il s’agira de déterminer un certain nombre de paramètres permettant de rendre compte de cette architecture et de les faire intervenir dans les opérations de modélisation. Ces opérations complexes seront définies à partir du moteur de règles de transformation géométriques élaboré au laboratoire XLIM-SIC.
2) ces opérations de construction doivent également intégrer des mécanismes de nomination, permettant d’enregistrer le processus constructif et de ré-exécuter de manière automatique certaines parties de construction déjà définies par ce processus, afin de permettre à l’utilisateur de tester le plus facilement possible différentes hypothèses de construction. Cette partie du travail sera menée en collaboration avec le laboratoire LIAS-LISI.

Par ailleurs, les archéologues ont souvent besoin de travailler à plusieurs niveaux de résolution sur les différentes parties des objets modélisés. Les modèles permettant de décrire ces niveaux de résolutions existent déjà. En revanche, la propagation d’opérations de construction à travers ces niveaux reste un sujet d’étude ouvert. Un objectif secondaire de cette thèse consistera à étudier cette problématique pour définir une extension multi-résolution du logiciel.

Objectifs scientifiques de la thèse
La reconstruction de bâtiments et de sites est un problème maintenant classique en informatique géométrique et graphique aux niveaux national et international. Le principal problème actuel concerne la reconstruction à un niveau de détail très fin, ce qui nécessite des modèles et des méthodes permettant de gérer des très grandes masses de données (pour la représentation des scènes et leur visualisation). Ce projet s’inscrit donc dans une problématique bien identifiée en particulier aux niveaux national et européen.
Les travaux de restitution porteront sur des secteurs cohérents d’occupation ancienne ayant fait l’objet d’études archéologiques systématiques dans le cadre de programme de fouilles. Il s’agira, à l’aide d’une instrumentation infographique 3D, de tester des hypothèses de restitution de bâtiments ou de quartiers dans leur volume et leur environnement originel. Ces restitutions virtuelles pourront constituer des documents de travail pour des projets de restauration de vestiges. Plusieurs projets sont ainsi concernés:
– site de Rauranum (Rom, 79, agglomération antique): rationalisation des prises de décisions en explicitant les critères retenus à chaque étape.
– site de Bouto (Delta du Nil, Egypte): prise en compte de critères de restitution non seulement architecturaux, mais techniques (fonctionnement des fours de poterie, évaluation de leur ergonomie).
– site de Taybeh (Territoires Autonomes, Palestine): reconstruction 3D présentant les différentes phases architecturales, principalement byzantine, médiévale et mamelouke (appui au projet de restauration d’une partie du site en permettant d’évaluer les hypothèses de reconstruction. Les images créées seront intégrées au musée archéologique mis en place sur le site).

– site de Latrun (Cyrénaïque, Libye): restitution 3D des deux basiliques chrétiennes édifiées dans le village antique, afin de mieux saisir l’évolution d’un village depuis l’époque hellénistique jusqu’à l’arrivée des musulmans à partir de ses principales composantes.
Pour la période médiévale, des recherches de terrain très avancées ou en cours de publication permettent d’envisager une restitution des volumes et des circulations d’un certain nombre de châteaux et habitats aristocratiques des Xe- XIVe s. Les restitutions 3D prévues ont pour objectif principal de nuancer le cliché traditionnel du château qui apparaît plus aujourd’hui comme une conception du XIXe s. que comme une réalité médiévale. Ces projets s’intègrent tous à des projets de mise en valeur des sites.
En ce qui concerne l’architecture religieuse, un projet en cours sur les techniques de construction de la cathédrale de Poitiers, en collaboration avec des ingénieurs du génie civil, nécessite des modes de représentation tridimensionnels, en particulier pour les charpentes, voûtes et toitures.
Dans tous les cas, ces travaux seront menés en équipe, avec mise en commun des réflexions méthodologiques et déboucheront sur une diffusion des résultats en direction de la communauté scientifique et du grand public, dans le cadre de présentations muséographiques, constituant un attrait touristique.

Compétences à l’issue de la thèse
– Théoriques: Modélisation 3D à base topologique, Règles de transformation de graphes, Nomination persistante, Multi-résolution,
– Techniques: OpenGL, Programmation Orientée Objet, Interface Homme-Machine,
– Autres: Connaissances en techniques de construction de bâtiments anciens, Gestion de projet.

Mots clés (séparés par des virgules)
Informatique géométrique et graphique, modélisation géométrique, reconstruction physique, archéologie, culture matérielle, muséographie, architecture, architecture romane et gothique, urbanisme.

Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Expérience/profil souhaité(e)
Des connaissances parmi les thématiques suivantes seraient appréciées: modélisation géométrique à base topologique, théorie des graphes

Un attrait pour le domaine de l’archéologie est recommandé.

Modalité de dépôt des candidatures
Envoyer un CV, des bulletins de notes récents et une lettre de motivation argumentée à:
Xavier SKAPIN, xavier.skapin@univ-poitiers.fr, +33 (0)5 49 49 66 09
Les candidat.e.s retenu.e.s après examen du dossier seront convoqué.e.s pour une audition au laboratoire XLIM-SIC.

Directeur de thèse
Pascal LIENHARDT
Adresse mail du directeur de thèse : pascal.lienhardt@univ-poitiers.fr
Téléphone Directeur de thèse : 05 49 49 65 75

Co-directeur de thèse
Xavier SKAPIN
Adresse mail du co-directeur de thèse : xavier.skapin@univ-poitiers.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 05 49 49 66 09
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : NON

Justification du cofinancement LABEX

Thèse pour Action transverse : NON

Action transverse concernée et justification

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