How to integrate Swisstopo 3D services with Cesium

1. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Préparation et publication de données
géographiques en 3D sur le web
Loïc Gasser

2. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
2

3. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Programme et fil rouge
• Swisstopo et l’accès aux données
• Comment utiliser les données de Swisstopo, où se
renseigner
• Production et publication des données de terrain
• Production et préparation des services 3D (bâtiments,
arbres, ponts, noms …)
• Roadmap pour les services 3D
• Workshop, Cesium et son utilisation avec les services de
geoadmin
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4. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Infrastructure fédérale de données
géographiques (IFDG)
• «geo.admin.ch» et «map.geo.admin.ch»
• Des données géographiques pour tous
• BUTS
• Rassembler
• Optimiser
• Mettre en réseau
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5. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Loi sur la géoinformation (2008)
• Le présente loi vise à ce que:
Les autorités fédérales, cantonales et communales, les milieux
économiques, la population et les milieux scientifiques
disposent
rapidement, simplement et durablement
de géodonnées mises à jour, au niveau de
qualité requis
et d’un coût approprié, couvrant le territoire de la Confédération
suisse
en vue d’une large utilisation.
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6. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Quels données sont disponibles
gratuitement?
• Mise à disposition des données gratuitement au public au
case par cas.
• Dépend des ordonnances sur la géoinformation
• Catégories A, B et C (https://www.admin.ch/opc/fr/classified-
compilation/20071088/index.html#app1ahref1)
• Dépend du responsable et producteur des données
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7. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Quels données sont disponibles
gratuitement?
WMTS
• 41 couches nécessitent un «swisstopo web access»
• 396 couches en libre accès (http://api.geo.admin.ch/api/faq/index.html#which-layers-
are-available)
• Swisstopo au moins 12 Mio de francs par année doit provenir
de la vente de produits
• Emoluments pour les couches de fonds sont réglés par la loi.
(https://www.admin.ch/opc/fr/classified-compilation/20091586/index.html)
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8. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Comment accéder aux services
payants de Swisstopo?
• Swisstopo web access – WMTS
https://shop.swisstopo.admin.ch/fr/products/geoservice/swisstopo_geoservices/WMTS_info
• Accès libre jusqu’à 25’000 mégapixels par an
• Estimations pour une carte en plein écran:
• ~ 5’000 visiteurs/an 2’400 CHF (100’000 megapixels)
• ~ 50’000 visiteurs/an 12’000 CHF (1’000’000 megapixels)
• Vous ne payez pas lors du développement (gratuit en
localhost)
• Arrangements pour cantons et autres offices fédéraux
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9. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Qui contacter, se renseigner?
• Questions relatives aux produits, accès au service de profile
et de hauteur
• geodata@swisstopo.ch
• Questions techniques, développement etc..
• https://api.geo.admin.ch
• geoadmin-api@googlegroups.com
• Code source
• https://github.com/geoadmin
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10. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Données et services
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Service de terrain
swissALTI3D
(MNTs et données LIDAR)
Service «3DTiles»
swissTLM3D
(forêts, arbres isolés)
swissBUILDINGS3D 2.0
(bâtiments avec toits)
swissNAMES3D
(noms de places, villes,
quartiers…)

11. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D: Préparation des données de
terrain
Vidéo
https://youtu.be/7W5qQ4YZUfU
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12. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Terrain: stratégie de publication
• Utilisation de la pyramide TMS (Tile Map Service)
• Standard Open-Source
• Système de coordonnées géodésique WG84 (décimale
Lon/Lat, EPSG:4326)
• Standard développé à l’origine pour le WMTS (Web Map
Tile Service) en 2D
• Découpage régulier de l’espace géographique
Adresse d’une tuile {Z}/{X}/{Y}
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13. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Terrain: stratégie de publication
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DHM25:
Modèle numérique de terrain
à 25 mètres (grille régulière)
BL:
Modèle dérivé des points
LIDAR (avec lignes de
rupture)
Zoom 0Nb tuiles 0Modèle altimétrique
et niveaux de détail
x 4
par
niveau
DHM25:
Filtre Altimétrique à
256 mètres
Nb tuiles
19 Zoom 8
BL:
Filtre Altimétrique à
64 mètres
BL:
Filtre Altimétrique à
0.5 mètres
map.geo.admin.ch
Nb tuiles
798 Zoom 11
Nb tuiles
5’536’224 Zoom 17

14. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Format de diffusion des données de
terrain
• Surface continue en 2.5D composées de triangles (TIN
triangulated irregular network)
• 2 formats sont actuellement supporté par CesiumJS
(librairie cliente opensource utilisées pour la 3D)
• Formats binaires
• Heightmap-1.0
• Quantized-mesh-1.0
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15. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Heightmaps
• Input data: MNT  Maillage régulier (64 x 64 noeux)
• Avantages:
• Simple à produire et à comprendre
• Outil open-source à disposition permettant de préparer les
données
• Inconvénients:
• Mauvaise représentation des changements abruptes
d’altitude (falaises, lit d’une rivière etc…)
• Zone plates et zones accidentées sont traitées de la
même manière
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16. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Quantized-mesh
• Input data: TIN  Maillage irrégulier
• Avantages
• Excellente représentation des détails du terrain (route,
rivière, barrage etc…)
• Moins de triangles pour représenter les surfaces plates
• Inconvénients
• Pas d’outil open-source for produire des tuiles dans ce
format
• Complexe et difficile à débugger
• Difficulté supplémentaire quand à la production des
données de base
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17. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Quantized-mesh encodeur/décodeur
• Développement «in-house»
• Création d’un libraire python open-source
(https://github.com/loicgasser/quantized-mesh-tile)
• Workflow (https://github.com/geoadmin/3d-forge)
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18. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Drapage des couches 2D sur le terrain
• Nous avons 3.5 milliard de tuiles pré-générées en projection
Suisse (WMTS)
• Toutes les couches pré-générées en 2D doivent également
disponible en WGS84
• Pré-générer toutes les couches en WGS84 coute chers en
temps et en main d’oeuvre
• Mises à jours longues et fastidieuses
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19. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
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Tiles CH03 Tiles WGS84
2D Map 3D World
Reprojection
using Mapproxy
Terrain 3D

20. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles
• Spécifications open-source (https://github.com/AnalyticalGraphicsInc/3d-tiles)
• Implémentation open-source dans Cesium
• Streaming d’objet 3D
• Indexation explicite des donnée
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21. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles: Structure spatiale des
données
• Quadtrees (4 children per tile)
• Octrees (8 children per tile)
• K-d trees (2-n children per tile)
• Grids
But
• Créer une subdivision spatiale équilibrée pour des données
distribuées de manière hétérogène dans l’espace
géographique.
21
[1] https://github.com/AnalyticalGraphicsInc/3d-tiles#tile-metadata
[1]
[1]

22. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles: Structure spatiale des
données
• Les tuiles enfant ne sont pas indexées
• Permet une subdivision non-uniforme des données
• Arbre avec des frontières lâches afin de préserver la
cohérence spatiale des données
22
[1]
[1]

23. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles: «Tilesets» et HLOD
Hierarchical Level of Detail (HLOD)
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{
"boundingVolume": {
"region": [
-1.2419052957251926, ...
]
},
"geometricError": 43.88464075650763,
"refine" : "ADD",
"content": {
"boundingVolume": {
"region": [
-1.2418882438584018, ...
]
},
"url": "2/0/0.b3dm"
},
"children": [...]
}

24. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles: «Tilesets» et HLOD
24

25. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles: raffinement par addition
Vidéo
https://youtu.be/925JoJyi8UE
25

26. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles: formats
• Utilise glTG (GL Transmission Format)
• Un seul «webgl render call par tuile»
• Décodage rapide dans le naviguateur
• Tuiles légères et donc téléchargement rapide
• Le format final dépend du type de donnée à traiter
• Instanced 3d model .i3dm
• Batched 3d model .b3dm
• Vector .vctr
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27. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles: formats
Batched 3D models
• Parfait pour représenter des modèles 3D hétérogènes
• Possibilité d’attribuer des propriétés différentes par
modèle
• Exemples d’utilisation:
• Bâtiments
• Ponts
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28. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Cas d’utilisation: bâtiments
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29. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles: formats
Instanced 3D models (.i3dm)
• Optimisé pour le rendu d’un grand nombre de modèles 3D
avec peu ou pas de differences entre eux
• Les propriétés sont stockées au niveau de l’instance du
modèle, le même modèle peut être référencé par différentes
instances
• Exemples:
• Les arbres
• Les feux de circulation
• Les lampadaires extérieurs
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30. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Cas d’utilisation: arbres
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31. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
3D Tiles: formats
Vector (.vctr)
• Points, polylignes et polygones
• Conçu pour remplacer KML
• Exemples:
• Noms de lieux
• Mise en évidence de zones
• Mise en évidence de certaines routes
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32. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Cas d’utilisation: Noms
32

33. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Road map
• Fin 2017: Version beta avec arbres et noms
• Début 2018: go live avec les ponts et tous les bâtiments de
Suisse
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34. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
34
Questions?

35. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
35
WORSHOP!!

36. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Comment utiliser nos services 3D?
36
Smapshot (HEIG-VD - http://smapshot.heig-vd.ch/)

37. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Comment utiliser nos services 3D?
37
SuisseMobile (https://map.schweizmobil.ch)

38. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop: v0.0
Fichier HTMl ou directement dans codepen:
<html>
<head>
<link href="https://cesiumjs.org/Cesium/Apps/Sandcastle/templates/bucket.css" rel="stylesheet">
</head>
<body>
<div id="cesiumContainer" class="fullSize"></div>
<script src="https://code.jquery.com/jquery-3.2.1.min.js"></script>
<script src="https://cesiumjs.org/releases/1.36/Build/Cesium/Cesium.js"></script>
<script src="demo.js"></script>
</body>
</html>
38

39. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop: v0.0
(function() {
var init = function() {
var viewer = new Cesium.Viewer(‘cesiumContainer’);
return viewer;
};
window.onload = function() {
var v = init();
};
})();
39

40. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop
• Rendez-vous tous sur
https://github.com/geoadmin/workshop-cesium3d
• Cesium Doc
https://cesiumjs.org/Cesium/Build/Documentation/index.html
• 2 façon de suivre ce workshop
1. https://codepen.io/
2. Utilisez localhost et git
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41. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop: v1.0
Zoomer sur la Suisse
41
…..

42. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop: v1.0
Désactiver tous ces boutons…
42

43. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.1
Utiliser des données de Swisstopo
Terrain Provider
Doc:
http://api.geo.admin.ch/services/sdiservices.html#terrain-service
Raster WMTS Provider
Doc:
http://api.geo.admin.ch/services/sdiservices.html#wmts
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44. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.1
Utiliser des données de Swisstopo
44
…..

45. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.2
Qu’est-ce que le brouillard?
• Une des manière les plus efficaces de charger moins de
données  de réduire les coûts et améliorer les
performances est d’utiliser le brouillard
• https://cesiumjs.org/Cesium/Build/Documentation/Fog.html
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46. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.3
Changer de couche de fond?
http://wmts20.geo.admin.ch/EPSG/4326/1.0.0/WMTSCapabilities.xml
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47. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.3
Changer de couche de fond?
47

48. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.3
Changer de couche de fond?
48

49. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.4
Ajouter les bâtiments?
http://api.geo.admin.ch/services/sdiservices.html#d-tiles
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50. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.5
Position de la caméra
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51. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.5
Position de la caméra
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52. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.6
Voler à une position de votre choix!
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53. 20 septembre 2017
Office fédéral de topographie swisstopo
Workshop v1.7
Ajouter un KML!
KMLs
https://gist.githubusercontent.com/davidoesch/b4b7adb4736ca92e630881c69af33e
f0/raw/6df9ae2b5e0d1bf57de4f1939b9e67dc961bd299/direttisma_kmltest.kml
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