Retour à la lettre d'information géomatique n°10

Introduction

La question de la 3 D traverse de plus en plus l’actualité médiatique. Les suffixes cinématographiques donnent au spectateur l’impression qu’un personnage de film s’approche de lui. Il en va de même pour les publicités de “nouveaux” téléviseurs équipés de leurs lunettes 3D. L’emploi abusif de ce terme (on peut plutôt parler de films en relief, technique assez ancienne au regard de l’histoire du cinéma) est significatif d’une tendance de fond en faveur de l’usage de la 3D dans la société numérique.
Jusqu’ici plutôt dédiée aux mondes virtuels des jeux vidéos, l'image 3D s’est démocratisée au travers tout d’abord des métaverses (comme Second Life), avant d’être introduite dans les globes virtuels, notamment dans Google Earth, grâce à la banque d’images et au rachat du logiciel de modélisation Sketchup. Depuis, d’autres services de géolocalisation  utilisent le terme de 3D : Bing Maps, le Géoportail de l’IGN ou le site des Pages jaunes...
Ces outils de modélisation de plus en plus complexes redéfinissent à leur tour la vision que l'on peut avoir de l'imagerie en 3D. Celle-ci fait également l’objet de débats importants dans le monde de l'information géographique, comme sur le forum Géorezo. Les techniques employées par les logiciels mêlent de  véritables créations 3D et de simples élévations de volumes (en 2D+)… Dès lors quelle définition et quels usages attribuer à la 3D dans un cadre éducatif, sans entrer dans la complexité des moyens informatiques et mathématiques qui la rendent possible ?
Pour rester dans le consensus, la 3D peut désigner la perception de notre espace en termes de largeur, hauteur et profondeur. Dans les outils de modélisation, la principale différence vient des techniques qui permettent au cerveau humain de simuler une perception de relief, d’une profondeur ou d'un jaillissement. De ce point de vue, le logiciel  GoogleSketchup offre de nombreuses possibilités d’utilisation dans un cadre pédagogique, en particulier en Histoire et en Géographie : observation et mise en perspective de monuments anciens détruits dans la réalité, reconstruits dans le monde virtuel, visite virtuelle et parcours dans des ensembles modélisés, construction de modèles et d’aménagements pour prévenir ou encourager les initiatives de préservations. Quels sont les usages possibles de la modélisation 3D en Histoire-Géographie grâce à l’outil Sketchup ?

I.  Quels usages de la modélisation dans le domaine éducatif ?

Afin de mieux comprendre les enjeux de la modélisation 3D en Histoire-Géographie, il convient d’observer les initiatives autour de ce logiciel dans les différentes matières enseignées en France. Des exemples de travaux mutualisés, ont été pris en arts plastiques et en technologie.

A. Les arts plastiques

Les démarches proposées s’orientent vers des créations en volumes d’habitats, d’éléments d’architecture ou d’ “éléments” artistiques. On part d’une situation plausible pour susciter l'imagination.
Sur le site de l'académie de Versailles, différents sujets sont proposés, par exemple : “L'architecte Le Corbusier a égaré ses plans.... il ne lui reste plus que ce cylindre... Aidez-le à continuer sa construction...en utilisant le logiciel Google Sketchup.” ou encore: "Modélisez "votre" vaisseau spatial en utilisant le logiciel Google Sketchup". Ou encore : "Votre vaisseau va voyager dans l'univers... Il va témoigner de ce qu'est la planète Terre... Pour cela, vous sélectionnerez dans le site de photographies libres de droit de l'académie d' Amiens plusieurs photographies. Vous les enregistrerez dans votre répertoire et vous en recouvrirez votre vaisseau (créé lors de la séance précédente).”
Ces différents projets impliquent donc d’utiliser Sketchup comme un outil de modélisation en soi. Il offre la possibilité de faire briller son imagination et son ingéniosité en 3D.

B. La Technologie

L’outil Google Sketchup s’impose plus facilement dans la mesure où la mise en place des programmes nécessite l’utilisation d’un logiciel de modélisation. Il s'inscrit notamment dans les programmes de 5ème autour du domaine  "Ouvrages et habitats". Il permet d’atteindre certains objectifs du programme:

• Réaliser une maquette numérique d’un volume élémentaire.
• Modifier une représentation numérique d’un volume simple avec un logiciel de conception assisté par ordinateur.
• Associer une représentation 3D à une représentation 2D.
  

Là encore l’usage de la modélisation 3D se fait au travers du logiciel en lui-même, sans pour autant mettre en avant  les liens avec la géolocalisation dans Google Earth.

II. Quels usages de la 3D en Histoire-Géographie ?

A. Les modèles 3D dans Google Earth

Effet de miroir, l’usage de modélisation 3D en Histoire-Géographie se fait tout d’abord à l’inverse des deux autres disciplines présentées. Le premier contact, simple et rapide, que l’on peut faire découvrir aux élèves consiste à cocher  le dossier Bâtiments 3D dans Google Earth.
Les modèles implantées dans le logiciel “sortent de terre” pour donner un effet de relief...aux images aériennes. Premier effet de distorsion... Effets aussi nombreux, lorsqu’il est question d’élévations et de relief dans Google Earth.
Dés lors, il est possible de naviguer entre ces bâtiments reconstruits virtuellement. la dernière version de Google Earth amplifie le phénomène réel en proposant une promenade au sol, avec une vue subjective, comme “si on y était”. Cet effet, emprunté aux jeux vidéos, donne un réalisme encore plus grand aux ballades virtuelles. Mais ce n’est pas le seul objectif : en effet, la modélisation dans Google Earth utilise deux techniques différentes, représentées par les deux services:  Sketchup et Google Building Maker. Le premier permet de créer dans un repère orthonormé en 3 dimensions, les bâtiments que l’on souhaite à partir de volumes. L’autre, mis en place plus récemment, facilite la modélisation : il propose des volumes simples sur lesquels on drape des images des façades. Dans un cas, on construit un bâtiment, dans le second, on implante des photographies. Dans le cas de la balade, vue du sol, les différences entre modèles construits et images en relief est fortement gommé. Il faut revenir à une vue oblique aérienne pour se rendre compte des différences. L’intérêt pour Google est donc de pouvoir recréer plus rapidement des modèles en relief, sans que l’oeil du visiteur se rende compte des différences....
Les possibilités de visualisation et de de visites virtuelles sont très nombreuses. Des programmes indépendants ont permis la réalisation de modélisations à grande échelle comme celle de la Rome antique.
La vision en 3 D dans Google Earth peut être aussi l’objet de comparaison, notamment des photographies plus ou moins récentes des bâtiments, afin de montrer les différences. Ce site permet de comparer 23 vues aériennes avec leurs équivalents dans le monde virtuel. Le modèle 3D choisi par Google n’est qu’un autre mode de perception plus ou moins subjectif de l’espace inscrit dans le temps, fonction des réalisations des utilisateurs.
Imaginons les premiers modèles de bâtiments vue une décennie ou deux plus tard, Google proposera-t-il  aussi une ligne du temps en fonction de la chronologie de modélisation d’un même lieu ?

B. Utiliser la banque d’images 3D

La seconde possibilité est d’utiliser la banque d’image 3D. C’est un espace d’échanges de modèles 3 D développé par les utilisateurs de Sketchup ; beaucoup plus fourni logiquement que la couche dédiée dans Google Earth.  

Celle-ci permet trois types d’insertion du modèle 3D et donc trois  usages différents de la modélisation. Première solution : le modèle permet le téléchargement sous la forme d’un fichier KML directement implanté et utilisable dans Google Earth. C’est la variante la plus simple qui se rapproche de la couche sélectionnée. On peut ainsi créer un dossier complet utilisant plusieurs modèles implantés en fonction de ce que l’on souhaite. Deuxième possibilité : le téléchargement du modèle au format sketchup (skp) qui permet de l’importer dans le logiciel de modélisation pour le modifier, l’ajouter à d’autres éléments d’un modèle important. C’est l’essentiel du travail de modélisation. La banque d’images 3D offre ainsi un vaste catalogue  constamment mis à jour dans lequel chaque utilisateur peut puiser pour créer son propre environnement, le modifier, l’améliorer sans entrer dans un véritable travail de construction. La dernière possibilité est d’utiliser le code embarqué (code HTML)  de l’objet puis permet son affichage dans un blog, un site ou encore dans un repère de Google Earth. Il est possible de faire pivoter l’objet sur lui-même pour mettre en avant sa troisième dimension. Ce dernier usage a pour principal objectif de proposer un objet modélisé, particulier qui peut être implanté dans une structure dont il serait l’élément principal. L’intérêt est donc de faire jouer la troisième dimension comme vecteur d’une grande lisibilité d’un objet.

C. Construire des modèles 3D

C’est la fonction première du logiciel Sketchup : construire un modèle 3D que l’on importera ou pas dans Google Earth. En Histoire-Géographie, les pistes possibles sont nombreuses :

• Reconstitution de son environnement

Il est possible de recréer simplement les bâtiments du collège et du lycée et de les implanter dans Google Earth, projet relativement simple à mettre en place pour une meilleure appréhension de son environnement proche.

• Modifier son environnement

Dans le cadre de l’EDD, après avoir modélisé les bâtiments du collège ou du lycée, on peut proposer des solutions d’économie d’énergie. Les élèves modifient alors  la texture des bâtiments, incorporent des objets de la banque d’images (éolienne, parc de panneaux solaires...)
Autre sujet :  l’un des bâtiments, par souci d’économie d’énergie’ est fermé et doit être détruit. Comment le reconstruire ?

• Reconstitution de bâtiments historiques ou d’espaces récemment aménagés

Le libre de choix dans la modélisation a amené certains élèves à faire le choix de la modélisation historique, soit d’un quartier, soit d’un bâtiment, élément du patrimoine local. Pour se faire, ils ont choisi plusieurs méthodes. Dans le cas  d’un quartier, ils ont proposé un modèle premier qu’il ont adapté aux autres bâtiments. Dans le cas des espaces patrimoniaux, soit ils sont partis uniquement des  images et des photographies disponibles, soit ils ont pris un modèle existant mais inachevé qu’ils ont tenté d’améliorer.

• Nouveaux aménagements

Les aménagements nouveaux ont suscité quelques projets comme celui de la réalisation du Zénith de Limoges. La démarche est un peu particulière dans la mesure où les élèves n’ont pas cherché à partir de zéro, mais ont préféré s’orienter vers la modification d’un bâtiment existant pour rendre compte de celui de Limoges. Dans ce cas précis, ils ont navigué sur la banque d’image 3D avant d'arrêter leur choix sur le zénith d’Angers, dont la forme s’apparente à celui de Limoges. Ils ont retravaillé les textures, les formes et la proportion afin d'implanter le modèle dans Google Earth.

D. Étudier les programmes de modélisation à grande échelle comme enjeu citoyen

L’actualité récente des programmes de géo-modélisation liés à Sketchup est assez riche pour proposer des cas d’étude, notamment en géographie, autour par exemple de la gestion des risques naturels. Ainsi, la ville de L'Aquila qui compte environ 72 000 habitants, est la capitale de la région des Abruzzes en Italie. Elle est située à 721 m d'altitude, dans la vallée de l'Aterno-Pescara, coincée entre quatre sommets supérieurs à 2 000 m.
Un séisme est  survenu le 6 avril 2009 à 3 h 30 heure locale dans le centre de l'Italie. La ville la plus touchée est L'Aquila dont de très nombreux bâtiments ont été détruits ou fortement  endommagés. Le bilan définitif fait état de 308 morts. La secousse principale, dont la magnitude se situe entre 5,8 et 6,7 (6,3) a été ressentie dans tout le centre de l'Italie, notamment jusqu'à Rome distante de 110 km au sud-ouest. C'est le tremblement de terre en Italie le plus grave depuis celui de l'Irpinia en 1980.

Six mois plus tard, Google reçoit un courriel d'un architecte britannique nommé Barnaby Gunning qui leur  propose un projet ambitieux : utiliser Google SketchUp pour construire un modèle numérique 3D de la ville, telle qu'elle est maintenant, afin de stimuler la discussion à propos de sa reconstruction. Il avait déjà créé un site Web appelé Comefacciamo ("Que pouvons-nous faire ?"), pour contacter et organiser les bénévoles. Barnaby a demandé si Google pouvait organiser  des ateliers de géo-modélisation à L'Aquila, afin de renforcer la création d' un modèle numérique de la ville. Un ingénieur travaillant sur SketchUp et un Italien de naissance, ont fait le voyage à l'Aquila et ont donné des cours de géo-modélisation en italien. L'outil principal est Building Maker qui est plus rapide et plus simple à utiliser que Sketchup, mais qui pose la question d'une véritable 3D... Mais cette initiative interroge  principalement sur la place qu'occupe ici la géo-modélisation . Elle est d’abord présentée comme un moyen de discussion autour de la reconstruction de la ville : la géo-modélisation jest susceptible de jouer un rôle d’aide à la décision. L’initiative est originale dans la mesure où elle ne provient pas de sociétés professionnelles, mandatées par les instances publiques mais des habitants de la ville de l’Aquila ; ainsi, ce ne sont pas les pouvoirs publics qui sont acteurs de ce mouvement mais les citoyens, habitants de la ville qui se demandent "que pouvons-nous faire" ?  On est donc pleinement dans une démarche de cartographie 3D en ligne, participative et ouverte. De fait, les citoyens deviennent acteurs de l'aménagement et ceci à double titre : ils contribuent au développement de l'aménagement participatif grâce à la virtualisation (avec l'appui et l'image de Google dans cette opération). Grâce à sa médiatisation, ils font entrer leurs initiatives dans la sphère politique d’aide à la décision, sans autre justification scientifique, que leur volonté de voir reconstruire leur ville. Autre conséquence : les citoyens, en s'emparant d'outils de virtualisation traditionnellement dévolus aux professionnels, imposent un modèle de démocratie directe, loin des décisions de la sphère politique, qui, du coup, se trouve discréditée par ce projet qu’elle n’a pas su initier ou accompagner.
Il apparaît aussi que cette virtualisation de la ville "d'avant" joue aussi le rôle d'exutoire des douleurs et fonctionne comme un élément symbolique de la mémoire collective, un peu comme un carnet de photographies d'un temps ancien et révolu, souvenir douloureux que l'on continue de feuilleter, malgré tout. C'est un moyen de réappropriation des espaces désormais détruits, un véritable lieu de mémoire (“un lieu de mémoire dans tous les sens du mot va de l'objet le plus matériel et concret, éventuellement géographiquement situé, à l'objet le plus abstrait et intellectuellement construit”, selon la définition de Pierre Nora).
Reconstruire virtuellement  une ville endeuillée par un élément naturel fait entrer la modélisation dans la construction d'un espace mémoriel, sorte de musée virtuel qui vise à rappeler, à entretenir la communauté sur ce qui s'est passé, sans l'intervention des collectivités locales ou nationales.
Ce lieu de mémoire est- il temporaire, sorte d’appel pour une reconstruction dans le monde réel de la ville de l’Aquila ?

III. Compétences et comportements des élèves face aux projets

A. les compétences développées

Par le bais de ces activités, de nombreuses compétences transversales sont sollicitées :

• Les compétences spatiales

L’élève fait appel à des compétences de géométrie dans l’espace. Il doit faire attention aux dimensions, aux proportions des volumes qu’il a créés, tout en jonglant avec les différents angles de caméra que lui offre le logiciel afin d’obtenir la meilleure vue pour intervenir sur un objet.

• Compétences de recherches croisées

La modélisation en 3 D implique de constituer, au préalable, un dossier d’images afin de rendre compte du bâtiment dans toutes ses proportions et sous plusieurs angles. La recherche d’images mais aussi de points de vue différents est au cœur de cette première étape. La mise en relation  entre le dossier d’image et l’objet 3D se fait presque exclusivement grâce à l’interface du logiciel. Quelques élèves ont témoigné d’une vision assez précise de ce qu’ils voulaiten modéliser après la constitution du dossier. C’est le fait de prendre en main le logiciel, de créer des volumes, de les rectifier, de les effacer... qui a permis la construction du modèle.

• Compétences informatiques

Ces compétences relèvent tout d’abord de la prise en  main de l’interface du logiciel. Cela n’a pas posé de problèmes particuliers. En revanche, l’utilisation de la souris pour créer, déplacer, modifier des objets est une étape plus problématique dans la mesure où elle devient le prolongement de la main pour le dessin, en lieu et place du stylo, qui reste l’outil le plus utilisé. Par conséquent, la gestion des différents volumes et matériaux informatisés est aussi une compétence plus délicate à acquérir. Enfin, les élèves ont commencé à entrevoir le monde du trucage numérique : pour beaucoup, appliquer un semblant de couleur pour simuler un revêtement en ardoise relève de la tricherie et de la facilité...

• Compétence de géolocalisation

Les élèves ont du également implanter leurs modèles dans Google Earth. Ils ont donc proposé un repérage géographique puis une mise en adéquation entre les mesures du modèle crée et la vue aérienne qui détermine les dimensions du bâtiment “au sol”. Ils se sont également aperçus que la hauteur des bâtiments crées n’est pas forcément celle utilisée dans Google Earth et ont dû rectifier cette donnée.

B. Quel est le comportement des élèves face à ces projets ?

L’observation a permis de mettre en avant certains traits de  comportement face au travail demandé :

•  Les compilateurs : ils récupèrent des modèles approchant de de celui à traiter et les retouchent pour coller au plus près du travail proposé. Dans une approche plus complexe, ils usent et abusent de la banque d’images 3D pour synthétiser des modèles préexistants.

• Les méthodiques : pour eux, construire un modèle impose un plan, une logique (construire les fondamentaux puis s’attaquer aux détails).

•  Les pointillistes :  tous les détails doivent apparaître... même si ils doivent y passer une année entière !
  

Ces trois comportements concernent surtout des élèves volontaires qui souhaitent réaliser le modèle. Bien entendu, tous les élèves n’ont pas adhéré à ce projet pour plusieurs raisons. Cependant, le travail en groupe a fortement atténué cet effet.

Conclusion

Travailler sur la modélisation en 3D en histoire-géographie impliquent deux postures très différentes face à l’outil Google Sketchup. La première consiste à observer, en partant de Google Earth ou de la banque d’images. Les récentes innovations du logiciel misent sur des visites virtuelles à la vue subjective pour une immersion plus forte. Elles ne renvoient pas forcément les élèves vers un surplus de réalité ; au contraire, elles rapprochent la démarche des jeux vidéos et des mondes virtuels qui s’inscrivent plutôt dans la sphère des loisirs.
La seconde posture est celle de la création où se mêlent reconstitutions et aménagements. La reconstitution offre de nombreuses possibilités et fait sens par rapport au bâti d’aujourd’hui. Cependant, l’élève n’est pas pleinement acteur des choix à faire. Contrairement aux modélisations ou aux simulations d’aménagements  qui ajoutent une dimension citoyenne aux travaux proposés, même si elles restent virtuelles.

Sitographie

Pour prendre en main Google Sketchup

Plusieurs références sont proposées sur la veille pédagogique et technique : http://eductice.inrp.fr/EducTice/projets/en-cours/geomatique/veille/imagerie-3d/modelisation/index.htm

Des activités dans d'autres disciplines

En Arts plastiques

• Dessiner avec Google Sketchup : http://blog.tice-corse.fr/?tag=arts-plastiques
• Les bâtiments du collège : http://artspla.over-blog.com/article-travail-sur-google-sketchup-37376016.html
  
• Formation complète au Lycée Henri Vincenot : http://maxime.bourgeaux.perso.neuf.fr/index.php?option=com_content&view=article&id=60:sketchup-formation-complete&catid=41:ressources-videos&Itemid=41
• Concevoir un vaisseau spatial : http://www.artsplastiques.ac-versailles.fr/Descartes/08_09/vaisseau/vaisseau.htm
• Le Corbusier a égaré ses plans : http://www.artsplastiques.ac-versailles.fr/Descartes/07_08/architecture/Le_Corbusier/Lecorbu.htm
  

En Technologie

• Présentation et liens sur le site de technologie de l'académie de Reims : http://dialog.ac-reims.fr/stitechnoreims/spip.php?article253
  
• Les premiers pas : http://www.technologie-college.info/2010/11/google-sketchup-les-premiers-pas.html
• Créer une cabane de jardin : http://technolascasc.free.fr/spip.php?article11
• Un ensemble de références sur Sketchup : http://technolascasc.free.fr/spip.php?rubrique8
• Maquettes numériques d'un collège directement dans la banque d'images 3D : http://sketchup.google.com/3dwarehouse/cldetails?mid=ec7b8b4a36691db813c307f3887fce4b
  

En SVT

Utiliser Google Sketchup lors d'une sortie géologique (académie de Grenoble) : http://www.ac-grenoble.fr/webcurie/google/

Histoire des arts

Utiliser la modélisation 3D en histoire des arts : http://eductice.inrp.fr/EducTice/projets/en-cours/geomatique/veille/sites/lettre-info/articles/lettre-nb02/globes-virtuels-et-enseignement-de-lhistoire-des-arts

Réflexions sur la 3D et ses usages

• Débat autour de la définition de la 3D : http://georezo.net/forum/viewtopic.php?pid=152853
• Google, l'Aquila et la modélisation citoyenne : http://gemtice.blogspot.com/2011/01/laquila-en-3d-chronique-dune.html
• 23 vues aériennes à comparer avec leurs équivalents 3D : http://gemtice.blogspot.com/2010/12/23-vues-aeriennes-urbaines-comparer.html
• Utiliser la géomatique pour enseigner la géographie : http://pedagotice.blogspot.com/2010/05/utiliser-la-geomatique-pour-enseigner.html