Organisation du projet REFLECTIVITY

Axe 1 : Constituer une base de données de caractéristiques des surfaces routières

Cette axe rassemblera à la fois les caractéristiques des échantillons collectés et spécifiquement fabriqués, les protocoles expérimentaux et la description des appareils utilisés. Ainsi, l’ensemble des mesures antérieures disponibles mais également réalisées sur échantillon dans le cadre de ce projet seront regroupées au sein d’une base de données qui comportera :

• les caractéristiques structurantes des surfaces routières caractérisées (constituants élémentaires, formulations, micro et macro-textures, géométries de surface),
• les éléments de contexte de la mesure (état de surface de l’échantillon,…),
• les mesures de leurs propriétés optiques : classiques  (table-r, rétro-réflexion, …), BRDF, coordonnées colorimétriques, réflectivité spectrale, albédo, etc.

Dans le cadre du projet, cette base de données a vocation à alimenter les travaux des modélisation et prédiction des axes 2 et 3. Elle sera également mise à la disposition de tous selon le principe FAIR ( Findable, Accessible Interoperable, Reusable) et en conformité avec le plan de gestion des données de l’ANR.

Axe 2 : Estimation et prédiction de la BRDF des surfaces routières

Cette axe hébergera les principaux travaux de simulation conduits dans le cadre du projet afin d'estimer la BRDF des surfaces routières puis prédire son évolution en fonction de la dégradation de l'état de surface.

• Simulation numérique de la BRDF à partir de la géométrie 3D de la surface et d’un gonioréflectomètre virtuel : la méthode consiste à numériser la géométrie 3D des surfaces routières puis à estimer la BRDF avec un gonioréflectomètre virtuel en fonction des propriétés micro-géométriques de ces surfaces. Il s'agira d’utiliser des structures de données spécifiques à la simulation de surfaces à géométrie et apparence complexes pour tenir compte de l'hétérogénéité (diversité de matériaux) d'une chaussée. L’évaluation des simulations numériques s’appuiera sur les mesures de BRDF réalisées dans l’axe 1.
• Prédiction de l’évolution de la BRDF en fonction de la dégradation de l’état de surface : l’objectif est ici de prédire l’évolution de la BRDF d’une surface routière en fonction du vieillissement des matériaux (effets du trafic routier et des conditions climatiques) ou de la modification temporaire de son état de surface (mouillage, présence de salissure). Des fonctions paramétriques seront déterminées pour décrire les BRDF réelles des surfaces, puis des modèles d'évolution des paramètres selon les facteurs de dégradation seront élaborés.

L'axe 2 se structure ainsi en deux tâches et chacune fera l'objet d'une thèse de doctorat.

Axe 3 : Caractérisation in situ et à grande échelle de la BRDF des surfaces routières

Afin de mieux considérer l’hétérogénéité des surfaces routières et leur diversité à l’échelle d’un territoire, des mesures seront réalisées par véhicules instrumentés.

L’enjeu ici est d’utiliser des mesures terrains pour décliner les travaux de l’axe 2 afin de :

• Réaliser des simulations numériques de BRDF à partir des mesures in situ de la géométrie 3D de la chaussée
• Estimer l’albédo d’un linéaire de chaussée
• Développer des indicateurs à la fois pertinents pour la chaussée et le marquage afin d’estimer plus globalement la visibilité.

La validation de ces travaux sera réalisée par comparaison avec des mesures ponctuelles sur site.

L’objectif est à la fois de réaliser un passage à l’échelle mais également de considérer la réflectivité des surfaces pour de multiples géométries, correspondant à la fois à la vision humaine et des caméras utilisées par les véhicules automatisés.

Axe 4 : Valorisation de la BRDF pour les industriels et les collectivités

L'axe 4 constitue la déclinaison applicative des travaux menés dans les trois premiers axes. Il sera fortement sous-tendu par les besoins de la "vraie vie", ceux des fabricants de revêtements routiers comme ceux des collectivités territoriales et gestionnaires d'infrastructure. Le rôle de l'industriel et des collectivités partenaires du projet sera ici prépondérant afin de garantir l'utilité des travaux de recherche. Trois leviers de valorisation de la BRDF sont identifiés.

• Prédiction des propriétés optiques des revêtements dès leur conception : connaissant la formulation précise des surfaces routières qui constituent la base de données, il s’agira d’examiner les liens qui existent entre la nature des matériaux et les BRDF obtenues. L’enjeu sera d’anticiper les propriétés optiques des revêtements dès leur mise au point puis de considérer leur évolution afin d'obtenir des outils d’aide à la décision pour le choix d’un revêtement au sein d’un aménagement urbain en fonction de l’usage souhaité.
• Optimisation des installations d’éclairage et réduction des ICU :  la possibilité de mesurer la BRDF des revêtements à grande échelle offrira des leviers d’action très intéressants aux collectivités pour optimiser le fonctionnement de leurs installations d’éclairage public et mieux considérer l’impact du revêtement sur les phénomènes d’ICU.
• Gestion de la signalisation horizontale pour tous les usagers (humains et VA) : l’impact de la BRDF des revêtements et des marquages routiers dans des calculs de visibilité sera étudié en partenariat avec des gestionnaires d’infrastructure routière. La visibilité des marquages sera calculée à partir de modèles utilisant le contraste en luminance, déterminé lui-même à partir des BRDF des revêtements et des marquages dans différentes conditions.