La ville contemporaine, avec ses composantes telles que les bâtiments, les réseaux de transport, d’énergie et d’eau, se voit aujourd’hui enrichie par des répliquesnumériques urbaines. Ces outils numériques, combinant données géométriques et sémantiques, jouent un rôle crucial dans la compréhension approfondie des territoires. Grâce à ces représentations, il devient possible d’explorer les objets urbains sous divers aspects : physique, fonctionnel et opérationnel. Dans ce contexte, cette thèse propose une méthodologie pour les représentations numériques, dynamiques et tangibles de la ville afin de fournir des outils interactifs pour la médiation territoriale et la compréhension des dynamiques urbaines.


Dans un premier temps, nous avons exploré l’intégration de corpus documentaires dans une scène 3D géospatiale. Nous avons proposé quatre méthodologies pour intégrer des contenus multimédias variés (images, vidéos, documents d’archives) tout en les géolocalisant dans une représentation numérique de la ville. Ces contenus enrichissent la compréhension du territoire en contextualisant des zones spécifiques ou des bâtiments. Trois modes de consommation ont été développés pour guider l’utilisateur dans sa navigation 3D et structurer l’accès aux informations.


Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l’insertion du versionnement des données 3D géospatiales pour visualiser l’évolution temporelle d’un territoire. Nous avons soumis quatre formes de navigations temporelles regroupées en deux catégories principales. Ces formes de visualisation permettent de naviguer entre différentes versions temporelles d’un même objet urbain tout en s’adaptant aux besoins spécifiques des utilisateurs. Une étude utilisateur a permis d’affiner ces visualisations et d’établir un guide pour leur utilisation.


Enfin, nous avons développé une méthodologie de conception de maquette augmentée à partir de données géospatiales 2D et 3D. Cette méthodologie associe une maquette physique réalisée en Lego à sa représentation numérique 3D et à une projection de données. La modularité offerte par les Lego permet de modifier facilement la maquette pour représenter différents territoires ou scénarios urbains. La projection de données 2D sur cette maquette oriente l’analyse vers des thématiques spécifiques (nuisances sonores, transport, etc.), tandis que l’intégration de contenus multimédias et de versions temporelles à travers la réplique numérique urbaine enrichit davantage l’expérience utilisateur. Cette intégration crée un outil de médiation complet sur un territoire facilitant sa compréhension à travers le lien entre réplique numérique et tangible.