Projet REFLECTIVITY

Mesure de la BRDF des surfaces routières pour optimiser l’éclairage public, le contraste des marquages, l’impact de l’albédo afin de concilier confort d'usage et territoire durable

Contexte

Les propriétés optiques des surfaces routières sont au cœur de nombreuses problématiques d’aménagement, que ce soit en milieu urbain comme dans le domaine des infrastructures routières. En effet, les interactions de la lumière avec ces surfaces sous-tendent des enjeux importants tels que l’adaptation des villes au changement climatique ou la visibilité de la signalisation horizontale, que ce soit pour le système visuel humain comme pour les capteurs d’aide à la conduite ou ceux du véhicule autonome.

La BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function) est la fonction qui permet de décrire la capacité d’une surface à réfléchir une onde lumineuse dans toutes les directions de l’espace. Bien que son usage soit prépondérant en réalité virtuelle pour traiter les enjeux d’apparence visuelle, elle n’est que très rarement disponible pour des surfaces routières (revêtements de chaussée et marquages). C’est en effet une donnée coûteuse, en termes d’instrumentation et de temps nécessaire pour la mesurer. Ainsi, dans le domaine des infrastructures et des équipements routiers, des données très partielles sont utilisées en imposant des géométries d’observation de la route figées. Ces pratiques sont considérées aujourd’hui comme obsolètes et les géométries conventionnelles peu pertinentes pour représenter la diversité des usagers de la route et des espaces publics.

Objectifs du projet

Le projet REFLECTIVITY a pour ambition de développer des outils et méthodologie de mesure et de prédiction de la BRDF des surfaces routières. Son originalité est dans son approche globale avec à la fois la considération des aspects diurnes et nocturnes, la prise en compte de tous les usagers et la prise en compte d’aspects multi-échelle (tant au niveau spatial que temporel).

Ses objectifs consistent à

Déterminer la BRDF (fonction qui caractérise la réflectivité d’une surface pour toutes les directions d’éclairage et d’observation) à la fois par des :

  • Mesures sur échantillons et en conditions in situ
  • Simulations numériques pour la prédiction de BRDF (gonioréflectométrie virtuelle)
  • Caractérisations à grande échelle (rue, quartier, ville), voire à grand rendement

Prédire les propriétés optiques des revêtements et des marquages

  • A partir de la formulation du revêtement pour anticiper ses performances
  • En fonction de leur évolution dans le temps, en considérant le vieillissement sous l’effet des contraintes climatiques et du trafic routier
  • En fonction de dégradations transitoires, en considérant les conditions météorologiques (mouillage de la surface) ou des effets de salissure

Promouvoir l’utilisation des BRDF complètes pour

  • L’optimisation des installations d’éclairage public
  • L’estimation de l’albédo pour la réduction des ICU
  • La gestion de la signalisation horizontale à destination de tous les usagers (humains et VA)

Résultats attendus

Le projet a pour objectif de fournir aux industriels et aux collectivités une base de donnée et des outils nouveaux permettant à la fois la mesure et la prédiction de la photométrie des surfaces routière. Et ce afin de permettre l’optimisation des installations d’éclairage, la réduction des ilots de chaleur urbain et le respect des enjeux de sécurité dans le contexte de l’arrivée des véhicules automatisés.

Applications
visées

  • Dimensionnement des aménagements urbains, aide à la décision
  • Diagnostic des propriétés optiques des revêtements par véhicule instrumenté
  • Eclairage public : optimisation énergétique, intégration des spécificités d’usage, limitation des nuisances lumineuses, smart-lighting
  • Climatologie urbaine : limitation des ICU
  • Infrastructures routières : performance et visibilité des marquages pour le système visuel humain et les capteurs du VA

Principaux
résultats
attendus

  • Nouvelles techniques de mesure en laboratoire et sur site de la BRDF
  • Base de données de BRDF pour des calculs photométriques et thermiques
  • Modèles prédictifs :
    • anticipation de la BRDF lors de la conception d’un revêtement
    • évolution de la BRDF selon le vieillissement ou l’état de surface
    • estimation de l’albédo (à partir de mesures colorimétriques, de BRDF dans la seule gamme du visible)