Analyse environnementale du secteur sauvegardé de Poitiers

Analyse environnementale du secteur sauvegardé de

Poitiers Echelle urbaine : tissu urbain et rues

Dans le cadre de l'étude du Plan de Sauvegarde et de Mise en valeur de Poitiers menée par Y.Steff, AUP, Nantes.

Dominique GROLEAU 7 juin 2008

Laboratoire Cerma umr CNRS 1563 ensa Nantes 6 quai François Mitterrand 44262 Nantes cedex 2

Contexte L'analyse spatiale et environnementale repose sur les entités urbaines comme la rue et la place qui, avec l'îlot, sont les constituants principaux du centre urbain ancien de Poitiers. Ces entités sont dans un premier temps modélisées pour en faciliter la représentation et l'analyse, puis dans un second temps soumises à des traitements spécifiques pour en constituer une typologie spatiale et en déterminer leurs principales caractéristiques climatiques et environnementales. Les résultats attendus, disponibles sous forme d'une cartographie des résultats et de mise à disposition d'une base de données consultable mais aussi d'une analyse statistique et typologique présentée dans ce document, doivent faciliter:

- la connaissance morphologique de l'espace urbain (principalement des rues avec leurs caractéristiques de largeur, d'orientation, de gabarit moyen et de pente) croisée avec ses potentialités ou comportements micro-climatiques face aux questions solaire, lumineuse ou aérodynamique;

- la prise de décision quant aux propositions d'aménagement intégrant la dimension

environnementale, en replaçant celles-ci dans leur contexte urbain local grâce aux analyses de détail effectuées sur des rues représentatives types du secteur sauvegardé de Poitiers et des bâtiments qui les bordent. Le rapport présente les différentes étapes de l'étude suivant le cahier des charges de la Proposition de devis pour les études complémentaires à l'analyse environnementale du secteur sauvegardé de Poitiers fourni en annexe. Il s'organise autour des chapitres suivants:

1 - Modélisation géométrique 2 - Caractéristiques spatiales des rues 3 - Analyse solaire, lumineuse et d'exposition au vent des espaces publics 4 – Synthèse et proposition d'une typologie des rues 5 - Analyse solaire et lumineuse des rues et bâtiments attenants pour les profils de rue significatifs mis en évidence par l'analyse typologique 6 - Annexe

Analyse environnementale du secteur sauvegardé de Poitiers

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1 - Modélisation géométrique Les modèles géométriques correspondant aux entités urbaines et récupérés à partir de données constituées par l'AUP, recouvrent : - les îlots donnés par leurs emprises sous forme de contours 2D, - les toits correspondant aux emprises du bâti en bordure des îlots, établis sous forme de contours 2D situés dans des plans horizontaux situés à la hauteur du bâti, - la voirie représentant l'ensemble des emprises de l'espace public, rues, carrefours et places, définis également sous forme de contours 2D. En considérant un sol horizontal (à Z=0), une première représentation des différents éléments constituant l'espace du secteur sauvegardé peut en être faite en intégrant les volumes construits bâtis en limite de l'espace public qui en constitueront le front bâti. Elle met en évidence l'espace urbain à analyser et les données géométriques à partir desquelles, grâce à des traitements informatiques automatisés, les caractéristiques morphologiques des rues seront mises à jour.

Vue en plan du secteur d'étude


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Vue axonométrique du secteur d'étude


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La prise en compte du relief de sol, dont une modélisation a été également transmise par l'AUP, permet, outre une représentation 3D du site, d'effectuer une analyse de la pente des rues. Une première transformation du modèle de sol constitué de facettes triangulaires en une grille de terrain (avec une maille carrée de 50m) permet des traitements plus aisés.

Terrain modélisé par facettes triangulaires (AUP) et sur une grille

Il est ainsi possible de projeter les rues sur le sol par mapping sur les facettes de sol,

Mapping des rues sur le terrain


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mais aussi, après avoir procédé à un maillage des rues (en 2D) nécessaire aux analyses ultérieures, de déterminer, par projection sur la grille de sol, la cote Z de chaque maille de rue.

Le relief appliqué aux rues avec les cotes de terrain des points hauts aux points bas

suivant un dégradé du rouge au noir. La pente d'une rue ou d'un secteur de rue peut alors être estimée simplement par l'expression : (zmax-zmin)/longueur.


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2 - Caractéristiques spatiales des rues La détermination des caractéristiques spatiales des rues repose sur l'analyse de la rose d'ouverture (angle de l'obstacle au ciel formé par le bâti dans toutes les directions) en chaque point de chaque rue, prenant ainsi en compte la non uniformité du front bâti et permettant d'établir les valeurs moyennes de gabarit et de largeur des différentes rues ainsi que leur orientation (suivant les procédures présentées dans : La "rose d'ouverture", l'analyse spatiale urbaine et sa caractérisation environnementale, D.Groleau, 17 décembre 2007). Afin d'appréhender au mieux les propriétés de l'espace, la voirie constituant l'espace public a été séparé en 2 ensembles: celui des rues, pour lesquels les caractéristiques morphologiques généralement retenues pour les rues sont applicables, celui des "non rues" correspondant aux carrefours, places, placettes et espaces non assimilables à des rues. L'ensemble des rues est ensuite découpé en secteurs de rue afin de constituer des espaces relativement homogènes quant à leur propriétés de largeur, d'orientation et de gabarit. Seule l'analyse des rues sera menée de manière exhaustive et statistique. Les places en raison de leur particularités pourront faire l'objet d'analyses ciblées.

Les espaces Rues en rouge (soit 288 secteurs de rues) et "Non Rues" en bleu (soit 61 zones)


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La triangulation des secteurs de rue permet de constituer un maillage recouvrant l'espace (triangulation effectué sur une maille de surface de référence égale à 50m2). La détermination des roses d'ouverture est réalisée en chaque maille, rendant compte ainsi du caractère local des propriétés de la rue en terme de largeur, gabarit et orientation. L'ensemble des données est donc disponible à ce niveau permettant des analyses très contextuelles grâce au système de gestion cartographique proposé par Solene.

illustration du maillage appliqué aux secteurs de rue Mais, pour une analyse à l'échelle urbaine, les résultats sont agrégés au niveau de chaque secteur de rue; les propriétés des rues sont obtenues par moyenne pondérée des valeurs obtenues pour les différentes mailles de chaque secteur de rue, gommant ainsi les disparités micro-locales de chaque rue et permettant ainsi l'analyse typologique du tissu urbain du secteur sauvegardé de Poitiers.


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Orientations principales des rues La cartographie des orientations de rue (compté de 0°, direction Nord-Sud), à 180°, direction Sud-Nord, en passant par 90°, direction E-O) semble faire apparaître 2 grandes classes principales, avec des variations autour de 20° et de 120°.

Orientation des rues


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Ceci est d'ailleurs confirmé par le graphique de la fréquence cumulée du descripteur Orientation Moyenne calculée sur chaque rue. Il permet de distinguer une première classe d'orientations avec une répartition assez linéaire entre 15° et 60°, et une seconde d'à peu près même amplitude comprise entre 100° et 135°.

La première classe représente plus de 42% de la surface des rues, tandis que la seconde, de moindre importance représente plus de 32% de la surface totale des rues. A elles deux, elles constituent donc 75% du réseau des rues, formant ainsi un réseau grossièrement orthogonal de rues de directions moyennes 35° et 120°, d'ailleurs davantage marqué dans la partie centrale et plus large du site avec une inflexion vers le nord du réseau orthogonal (la direction des rues d'axe Nord-Sud étant plus proche de 20 à 25°).


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Orientations principales des rues

Au final, trois orientations de rues paraissent pouvoir rendre compte du tissu des rues et de leur comportement climatique: deux dans la première classe avec les orientations de 15° et 45° , une seule dans la seconde, avec l'orientation moyenne de 120°.


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Largeur moyenne des rues La largeur moyenne des rues est de 8.2m. Les rues sont donc dans l'ensemble assez étroites. Le tableau de fréquence cumulée fait apparaître en effet que 70% des rues ont leur largeur comprise entre 5 et 10m. Il est toutefois difficile d'extrapoler des classes significatives, hormis peut-être une classe de voies avec une largeur comprise entre 6 et 8m; au delà de 10m, la largeur semble évoluer selon une distribution continue.

Pour construire une typologie représentative des rues, trois valeurs de largeur semblent pouvoir être retenues: 7m (moyenne d'une classe de largeur 6 à 8m) , 9m (représentatif des rues de largeur 8 à 10m) et 12 m (pour les rues plus larges). La cartographie des largeurs de rue suivant ces 3 classes semble confirmer la pertinence de ces valeurs représentatives.


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Largeur des rues par classes de largeur


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Hauteur du front bâti Le front bâti a été modélisé de manière simplifiée par hauteur d'étage et nombre d'étages, donnant ainsi une cote à hauteur de l'égout du toit servant au calcul du gabarit H/L de la rue. La valeur moyenne pondérée de la hauteur du front bâti est de 10.33m et le tableau de la distribution de la fréquence de la hauteur reflète ce mode d'estimation de la hauteur. Il apparaît que 60% du front est à une hauteur inférieure ou égale à 10m tandis que 30% a une hauteur supérieure à 10 m et inférieure à 14m.

La cartographie suivante propose une classification des hauteurs du front bâti suivant 4 classes: Hauteur <= 7m avec une fréquence de 19.8 % 7m < Hauteur <= 9 m 20.2 9m < Hauteur <= 12 m 41.6 Hauteur > 12 m 18.3 Les constructions en R+3 entre 10 et 12m de hauteur représente un fort pourcentage de l'ensemble du front bâti. Les hauteurs élevées du front bâti sont situées principalement dans le secteur central du site.


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Hauteur du front bâti


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Gabarit moyen des rues La valeur moyenne du gabarit H/L pour l'ensemble du réseau des rues est légèrement supérieure à 1. Le tableau des fréquences cumulées montre que près de 80% des valeurs sont comprises entre 0.75 et 1.75.

Cinq classes représentatives du gabarit des rues peuvent être construites autour des gabarits moyens H/L = 0.75, H/L = 1, H/L = 1.25, H/L = 1.5 et H/L = 1.75. Le pourcentage de chaque classe par rapport à l'échantillon retenu qui représente 81.4% de la surface totale des rues est le suivant: H/L = 0.75 24.9%

H/L = 1 33.2% H/L = 1.25 17.9% H/L = 1.5 18.7% H/L = 1.75 5.0%

La répartition des rues selon ces classes est donnée dans la cartographie suivante qui montre que les gabarits les plus élevés sont localisés principalement dans la partie centrale du site.


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Gabarit H/L des rues


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Pente moyenne des rues Le graphique de fréquence cumulée montre une variation linéaire de la pente des voies pour les rues de pente inférieure à 4 qui représentent 70% des surfaces de voies. La valeur moyenne est de 3.6.

Les voies rendent bien évidemment compte du relief, la cartographie fait apparaître les voies de faible pente dans la partie centrale du secteur.

Pente des rues (valeurs croissantes du gris sombre au rouge)


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3 - Analyse solaire, lumineuse et d'exposition au vent des espaces publics Durée d'exposition au soleil des rues Aux 3 périodes significatives de l'année, solstice d'hiver, équinoxe et solstice d'été, la durée d'ensoleillement au cours de la journée est calculée sur chaque maille de l'ensemble de l'espace public (rues et "non rues") après triangulation du modèle selon un maillage plus fin (surface de référence de la maille égale à 25m2) que celui utilisé pour la caractérisation spatiale des rues. 21 décembre entre 9H et 15H (heures solaires) Cette date correspond à la période la plus critique sur le plan de l'ensoleillement (faible hauteur du soleil, parcours azimutal limité au secteur Sud). Compte tenu de la faible largeur des rues et/ou de leur orientation, seuls les espaces sensiblement dégagés bénéficient d'un ensoleillement significatif. L'ensoleillement des rues de la partie centrale du site aux gabarits élevés demeure très réduit.

durée d'ensoleillement au solstice d'hiver


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La carte suivante fait apparaître en noir les zones ne dépassant pas 1 heure de durée d'ensoleillement au cours de la journée. La presque totalité des rues du centre appartient à ce groupe; les rues d'orientation dominante proche de la direction Est-Ouest ne bénéficient d'aucun ensoleillement.

moins de 1 heure de soleil au solstice d'hiver (en noir)


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21 mars entre 7H et 17H (heures solaires) Cette date est représentative de la période moyenne, la hauteur du soleil à midi approche les 45° et la durée du jour est de 12 heures. La durée d'ensoleillement devient à cette période un peu plus conséquente, mais reste encore fortement liée au gabarit des rues et à leur orientation selon la direction N-S.

durée d'ensoleillement à l'équinoxe


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21 juin entre 6H et 18H (heures solaires) Compte tenu de la hauteur plus haute du soleil et de sa trajectoire très élargie à cette période estivale, les espaces bénéficient tour à tour d'un ensoleillement conséquent avec une durée dépassant largement les 3 heures de soleil. Les situations au cours de la journée restent toutefois contrastées suivant les orientations et le gabarit des rues, permettant d'offrir à cette saison des espaces et des rues aux caractéristiques différenciées d'ombre et de soleil.

durée d'ensoleillement au solstice d'été


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plus de 3 heures d'ensoleillement au solstice d'été (en jaune)

La distribution temporelle de l'ensoleillement au cours de la journée est essentiellement liée à l'orientation de la rue. Ainsi, les rues marquées par une orientation variant autour de la direction Nord-Sud bénéficieront du soleil autour de midi, quelle que soit la saison. Les rues d'orientation perpendiculaire Est-Ouest bénéficieront d'un ensoleillement autour de midi en hiver (quand les effets de masque rendent possible cet ensoleillement) et d'un ensoleillement plus réparti au cours de la journée à partir de la mi-saison et en été.


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Pourcentage de visibilité du ciel : degré de luminosité Il exprime le degré d'exposition de l'espace public à la lumière naturelle du ciel. Un pourcentage de visibilité de 100% caractérise un espace totalement dégagé ouvert à la totalité de la voûte du ciel et bénéficiant du maximum de luminosité (en relation toutefois avec l'état du ciel). Le calcul est effectué sur le même maillage que celui utilisé pour l'étude d'ensoleillement. Dans cette évaluation de la visibilité du ciel, l'effet directionnel des rues n'entre pas en jeu, la voûte du ciel étant considérée comme homogène; seul le masque constitué par le front bâti réduit l'exposition au ciel des espaces et celui-ci est directement lié, dans une approche moyenne de la luminosité des rues, au gabarit H/L de celles-ci. A titre indicatif, la valeur moyenne pour l'ensemble de l'espace public du secteur est de 43% . Pour les seules rues, la moyenne est de 37%. Les valeurs fortes sont obtenues dans les espaces les plus ouverts (elle est en moyenne de 75% sur la place centrale). La luminosité moyenne des rues reste relativement faible compte tenu du gabarit élevé des rues. Une corrélation établie entre la visibilité du ciel et le gabarit des rues permet de fixer une valeur de visibilité du ciel en fonction de la classe de gabarit: Classe de Gabarit H/L = 0.75 % moyen de ciel visible 41 Classe de Gabarit H/L = 1.00 % moyen de ciel visible 34 Classe de Gabarit H/L = 1.25 % moyen de ciel visible 27 Classe de Gabarit H/L = 1.50 % moyen de ciel visible 23 Classe de Gabarit H/L = 1.75 % moyen de ciel visible 19 L'effet de la visibilité du ciel sur l'éclairement des façades des bâtiments attenants sera analysé dans le chapitre 4 dans l'étude par type de rue.


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% de visibilité du ciel dans les rues et les espaces publics


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Exposition aux vents dominants La comparaison de la rose d'ouverture et de la rose des vents permet d'estimer l'exposition au vent des rues et des espaces publics.

-10

10

30

50

70

900

1530

45

60

75

90

105

120

135

150165

180195

210

225

240

255

270

285

300

315

330345

Avec des hypothèses simplificatrices (il ne s'agit pas de restituer les résultats de vitesse de vent des simulations aérodynamiques), la mise en relation de la direction du vent et de la fermeture de l'espace sur cette direction permet de proposer une valeur indicative du degré d'exposition au vent en fonction de l'angle de fermeture en chaque point de l'espace. L'image suivante restitue sur les 2 directions de vent dominants à Poitiers 40° et 240° l'exposition au vent des points de l'espace public, suivant 4 classes établies selon les angles de fermeture de la rose sur ces directions, identifiées (du bleu au rouge) comme : t r è s p ro t ég é c la s s e 1 an g l e f e rm etu r e = 7 5 à 9 0 p ro t ég é c la s s e 2 = 5 0 à 7 5 exp os é c la s s e 3 = 2 5 à 5 0 t r è s exp os é c la s s e 4 = 0 à 2 5 Par rapport à la typologie des rues constituée précédemment, les rues dont l'orientation est située dans le ¼ NE sont soumises et exposées aux vents sur les 2 directions privilégiées de vent. En revanche, l'autre exposition majoritaire de rues correspondant au secteur SE paraissent relativement bien protégées. Les cartes suivantes, exposition au vent de secteur NE, exposition au vent de secteur SO et espaces exposés à la fois aux vents des 2 directions, fait apparaître comme exposées aux vents les rues dont l'axe est proche de la direction du vent. Puisque les vents dominants ont des directions quasiment opposées, les mêmes rues ont tendance à être soumises et exposées aux effets du vent sur ces deux directions. Là encore, au niveau aérodynamique comme à celui de l'ensoleillement, l'effet dû à la direction de la rue est prépondérant, l'effet de masque ou d'absence de masque du front bâti pouvant localement modifier cet effet. La situation d'exposition au vent est plus contrastée pour les espaces publics (place, mail) dont la grande dimension est perpendiculaire au vent dominant.


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exposition au vent de NE (40°) des espaces publics


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exposition au vent de SO (240°) des espaces publics


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espaces publics plus particulièrement exposés aux vents dominants de NE et de SO


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4 – Synthèse et proposition d'une typologie des rues Statistiques générales Données spatiales Surface totale de la zone: 181.66 ha Surface des îlots 154.38 Surface de la voirie 27.28 (15 % de la surface de la zone) Surface des Rues 18.86 Surface des "Non Rues" 8.42 Hauteur moyenne du bâti 10.33 m Linéaire de rues 23.01 km Caractéristiques principales des rues: Gabarits dominants : H/L = 0.75 H/L = 1 H/L = 1.25 et H/L=1.50 Orientations dominantes : 15°, 45° et 120° Largeurs fréquentes : 7, 9, 12 m Pentes des rues : valeur moyenne : 3.58

Ilots et voirie (rues et "non rues")

Propriétés et comportement climatique dominant de l'espace public Réseau viaire suivant 2 directions principales orthogonales 20° et 120°. Rues de relativement faible largeur avec des gabarits plutôt élevés de centre ville (>1) cerné par un bâti majoritairement en R+2 (9m) et R+3 (12m); quelques places dégagées. Ensoleillement : faible en hiver, dépendant du gabarit pour l'orientation Est-Ouest des rues Lumière : degré d'exposition relativement faible des rues à la voûte du ciel, fortement dépendant du gabarit des rues Vent : forte exposition aux vents dominants des rues d'orientation 45°, protection des rues d'orientation 120°


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Proposition d'une typologie de rues Compte tenu des analyses précédentes, spatiales et climatiques, et en tenant compte des interactions, en termes d'effet, entre les caractéristiques spatiales et le comportement climatique dans l'espace des rues, deux descripteurs spatiaux de la rue semblent alors prépondérants et recouvrir l'ensemble des propriétés répertoriées: le gabarit et l'orientation. Le gabarit H/L, expression entre la hauteur du front bâti et la largeur de la rue, exprime de manière explicite l'obstacle au soleil et à la lumière; l'orientation en module les effets en relation avec la course du soleil au cours de la journée et de l'année et conditionne l'exposition au vent. Pour limiter le nombre de classes de la typologie des rues, et en relation avec les analyses paramètre par paramètre des rues, 4 classes de gabarit également réparties (seuil de 0.25) ont été retenues avec les valeurs moyenne de : H/L = 0.75 H/L = 1.00 H/L = 1.25 H/L = 1.50 Le tableau de fréquence établi par rapport à l'échantillon total des rues montre que l'échantillon recouvert par ces 4 classes recouvre plus de 77% de l'ensemble et semble donc bien représentatif des gabarits rencontrés sur le secteur.

H/L moyen 0.75 1.00 1.25 1.50 % /Ensemble des rues 20.3% 27.0% 14.6% 15.2% Gabarit Moyen 0.76 0.99 1.26 1.47

Par ailleurs, les valeurs moyennes évaluées sur chacune des classes correspondent aux valeurs proposées. Ces classes de gabarits avec leurs moyennes proposées constitueront donc une premier terme de la classification recherchée.


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les gabarits principaux moyens des rues

En appliquant la même démarche pour la détermination des classes et des valeurs pour l'orientation, trois classes d'orientation ont été proposées, centrées autour des valeurs moyennes de 15°, de 45° et de 120°; l'étendue des classes étant de 30° pour les deux premières et de 40° pour la troisième. Le tableau statistique produit dans ces conditions montre que plus de 79% des rues sont représentées.

Orientation 0° à 30° 30° à 60° 100° à 140° % /Ensemble des rues 14.8% 29.7% 35.1% Orientation Moyenne 20° 44° 116°


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Les valeurs moyennes calculées dans chaque classe sont légèrement différentes de celles proposées. Nous proposons donc comme deuxième terme de la classification des rues ces 3 classes avec les valeurs moyennes représentatives de 20°, 45° et 115°.

20° 45° 115°

les orientations principales moyennes des rues En répartissant les rues retenues dans l'échantillon relatif au gabarit dans les classes d'orientation proposées, il ressort que l'échantillon qui correspondrait au croisement des 2 variables (gabarit et orientation) représente 63% de l'ensemble des rues, ce qui semble relativement significatif. Les valeurs moyennes du gabarit dans chacune des classes sont proches de la valeur moyenne de l'ensemble, légèrement supérieur à 1, laissant supposer qu'il n'y a pas de corrélation entre gabarit et orientation.

Orientation 0° à 30° 30° à 60° 100° à 140° Gabarit H/L Moyen 1.12 1.07 1.09%

Le croisement sur ces deux variables, gabarit et orientation, semble donc pertinent. Il fournit 12 classes au total dont la représentativité (évaluée en % par rapport à l'échantillon résultant du croisement, soit des 63% de l'ensemble) est donnée dans le tableau suivant:

Orientation / Gabarit My 0.75 1.00 1.25 1.5 0° à 30° 5.1% 6.1% 1.8% 7.0% 30° à 60° 6.1% 14.7% 8.0% 4.6% 100° à 140° 13.8% 12.0% 10.9% 10.6%

Dans chaque classe d'orientation, les fréquences de gabarit sont à peu près du même ordre, ce qui confirme la non corrélation entre orientation et gabarit, excepté dans la classe 30° à 60° où le gabarit moyen de 1.00 est prépondérant.


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répartition des 12 classes Gabarit / Orientation dans les rues

orientation: de classe 1 à 3, du foncé au clair Un certain nombre de rues du secteur central ne sont pas retenues dans la classification croisée. Elles correspondent à des rues de gabarit plus élevé allant jusqu'à 2. Un ou deux types complémentaires de rue pourraient être ajoutés pour prendre en compte ce type de rue.; H/L=2 pour les orientations 15 et 115 par exemple. Pour ne pas alourdir la typologie, nous proposons pour considérer les gabarits plus élevés de prolonger et d'extrapoler les tendances observées sur les 12 types analysés.


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5 - Analyse solaire et lumineuse des rues et bâtiments attenants pour les profils de rue significatifs mis en évidence par l'analyse typologique Suivant les conclusions de l'analyse typologique des rues, les profils de rue à étudier correspondent au croisement: des 3 orientations moyennes de rue pour les classes 20°, 45° et 115° et des 4 gabarits moyens de rue pour les classes H/L=0.75, 1.00, 1.25 et 1.5 Une modélisation spécifique de la rue et des immeubles qui la bordent vont permettre d'étudier en détail, au niveau de la rue, mais aussi des façades les questions liées à l'ensoleillement et à l'éclairage naturel. La largeur L et la hauteur H des constructions bien que n'intervenant pas directement dans les résultats solaires et lumineux pour autant que les gabarits H/L soient respectés seront toutefois choisies de manière à approcher les configurations réalistes rencontrées sur le terrain. Pour fixer ces deux dimensions, un tri croisé de la largeur des rues par le gabarit permet d'obtenir, pour chaque classe de gabarit, la valeur moyenne de la largeur des rues et d'en déduire la hauteur moyenne du front bâti. Les valeurs de hauteur du bâti obtenues sont ensuite approximées pour cadrer avec la modélisation simplifiée par étage retenue en R+nombre de niveaux (avec une hauteur de référence égale à 3m).

Largeur / Gabarit My 0.75 1.00 1.25 1.5 Largeur moyenne 10.4 9 7.3 7.2 Hauteur Moyenne 7.8 9 9.1 10.8 Hauteur approximée 9 9 9 9

La largeur moyenne des rues diminue en même temps que le gabarit augmente, ce qui laisse penser que la hauteur du front bâti est assez homogène, quoiqu' avec une légère augmentation au fur et à mesure que le gabarit augmente. Pour cette raison, une hauteur approximée de 9 m (correspondant à R+2) pourrait être choisie pour analyser l'ensemble des classes de gabarit retenues. Un intérêt de ce choix d'une hauteur unique pour étudier chaque type de rue de la classification proposée est de permettre facilement la comparaison entre les conditions d'ensoleillement et d'éclairage de chaque type. Ce choix qui traduit une moyenne ( basée sur l'analyse du gabarit, qui considère la rue comme homogène et le front bâti identique sur chaque côté de la rue) semble toutefois posé un problème si on se réfère à l'analyse précédente de la hauteur de constructions qui faisait apparaître une part importante de constructions en R+3. En effet, si on constitue 2 classes du front bâti,

- celle considérée en R+2 (9m), qui engloberait l'ensemble du bâti de hauteur comprise entre 7 et 10m,

- celle des bâtiments en R+3 (12m), qui comprendrait l'ensemble du bâti de hauteur comprise entre 11 et 14m,

la répartition donne 47% pour la première et 30% pour la seconde; cette dernière étant localisée principalement au centre du secteur et représentant une part non négligeable des constructions.


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hauteur du bâti hauteur moyenne du bâti sur rue

En construisant ces mêmes 2 classes, mais cette fois-ci sur la hauteur du front bâti associé à la rue ( qui dérive des valeurs moyennes de gabarit et de largeur des rues), la classe en R+2, avec une moyenne de hauteur de 8.5m, demeure importante et représente plus de 42% de l'ensemble des rues; la classe en R+3, avec une hauteur moyenne de 12.1m, ne représente plus que 17.8%, traduisant en quelque sorte la relative hétérogénéité du front bâti sur les rues. Il pourrait alors être utile, à des fins de représentativité et de cadrage avec la situation réelle, facilitant ainsi la lecture des résultats et leur exploitation, de retenir aussi pour l'analyse de détail des profils de rue avec une hauteur du front bâti de 12m. Enfin, il peut être utile d'établir ou de confirmer qu'une valeur de gabarit de rue n'est pas associée en particulier à une hauteur du front bâti. On pourrait penser par exemple qu'un gabarit élevé s'accompagne d'un bâti de plus grande hauteur. L'analyse statistique de l'échantillon des 2 classes précédentes croisant hauteur du front bâti des rues et classes de gabarit montre que la corrélation n'est pas particulièrement marquée et confirme que les rues peuvent avoir des gabarits différents tout en conservant une même hauteur du front bâti, ce qui est explicité dans le tableau suivant.

Gabarit My 0.75 1.00 1.25 1.5 1.75 R+2 (7 à 10m) Hauteur moyenne 8.0 8.1 8.8 9.0 9.0

% 18% 29% 28% 20% 15% R+3 (11 à 14m) Hauteur moyenne 11.8 11.9 13.45 12.0 12.5

% 24% 34% 5% 24% 7% Au final, on retiendra donc 2 valeurs de hauteur du front bâti des rues pour l'analyse qui suit: 9m associé à la classe du front bâti en R+2, et 12m pour le R+3, en privilégiant toutefois les commentaires sur la classe en R+2. En raison des propriétés d'homothétie des résultats d'ensoleillement et de lumière, les résultats obtenus pour un gabarit H/L donné sont de toutes manières, immédiatement transposables pour d'autres valeurs de H et de L pour autant qu'elles respectent le rapport choisi.


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Modélisation d'un type Le choix d'un gabarit H/L donné conduit à définir la largeur de rue L en fonction d'une hauteur du front bâti de 9m ou de 12m. La modélisation géométrique des façades prend en compte le découpage en niveaux de manière à faciliter le repérage. Seule la partie centrale de la rue mise en évidence sur le modèle géométrique proposé ci-dessous pour H/L=1 sera analysée de manière à éviter les effets de bord et ainsi correspondre à la situation de la partie courante de la rue.

Gabarit My 0.75 1.00 1.25 1.5

Largeur de rue (R+2, 9m) 12 9 7.2 6 Largeur de rue (R+3, 12m) 16 12 9.6 8

Simulations d'ensoleillement Les dates retenues pour étudier les conditions d'ensoleillement de la rue et des façades tentent de rendre compte des saisons au cours de l'année, en décalant légèrement la date par rapport aux situations extrêmes:

- le 1er janvier pour la saison hivernale, - le 1er mai pour les saisons intermédiaires de printemps et d'automne, - le 1er juillet pour la saison estivale.

Les simulations consisteront à évaluer la durée d'ensoleillement sur les façades et à la traduire par une valeur moyenne de durée par niveau (le centre de chaque niveau du front bâti est choisi comme point représentatif de la situation de chaque étage; le centre de la rue est aussi supposé représentatif de la section de rue). Les périodes d'ensoleillement considérées correspondent au durée du jour de chaque saison, soit de 9h à 15h pour l'hiver, 7h à 17h pour la mi-saison et 6h à 18h pour l'été. L'échelle choisie de rendu des durées d'ensoleillement est néanmoins la même quelle que soit la saison de manière à mieux rendre compte des variations des situations et à mieux les comparer. On distinguera pour les commentaires les deux façades sur rue, en se référant quelle que soit l'orientation, à la façade Nord pour celle qui regarde vers le Nord et à la façade Sud pour celle qui regarde vers le Sud. Simulations d'éclairage Les potentialités d'éclairage naturel seront appréhendées, comme précédemment au travers de la fraction de ciel visible sur les façades. Seul le gabarit des rues entre en jeu dans cette évaluation, l'orientation n'étant dans ce type de simulation sans effet. Présentation des résultats Chaque type de rue de la classification est analysé en procédant par classe d'orientation et en faisant varier le gabarit. De cette manière, les effets seront plus facilement perçus compte tenu du caractère continu des phénomènes lorsque le gabarit varie.


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ORIENTATION 20° DUREE d'ENSOLEILLEMENT ________________________________________________

r+2 échelle de durée GABARIT 0.75 hiver mi-saison été

265 95 355 245 395 325 205 95 310 225 390 305 160 95 240 180 315 245 185 215 295

GABARIT 1.00

265 95 355 245 395 325 170 95 275 200 350 270 125 95 200 150 260 205 145 170 225

GABARIT 1.25

260 95 355 245 395 325 145 95 240 180 315 245 105 95 165 130 220 180 115 135 185

GABARIT 1.50

245 95 350 245 395 325 125 95 215 160 280 220 90 95 140 115 190 155 95 115 155


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Ensoleillement Orientation 20° Pour cette orientation, la rue est alignée vers la direction du soleil vers 13H (solaires). Ainsi, quel que soit le gabarit de la rue, celle-ci bénéficiera d'un bon ensoleillement lors du passage du soleil dans cette direction. En hiver, compte tenu de la faible course du soleil (centrée autour de la direction sud), les effets de masque dus au gabarit des rues n'est pas particulièrement marqué. La façade Nord bénéficie quel que soit le gabarit et le niveau d'un durée d'ensoleillement moyen de 1h30. La façade Sud est peu sensible en raison de cette orientation aux effets de masque du gabarit. La durée d'ensoleillement à peu près identique au RdC à celle de la façade opposée. Au niveau R+1, la durée dépasse les 2 heures. Le niveau R+2 est particulièrement bien ensoleillé avec plus de 4 heures. La rue du gabarit .75 est toutefois 2 fois plus ensoleillée que celle du gabarit 1.50. A la mi-saison, la course du soleil étant plus étendue vers l'Est et l'Ouest, l'effet de masque est un peu plus sensible, mais ne dépasse pas en durée ½ heure à chaque changement de gabarit. La façade Sud est plus ensoleillée que la façade Nord; cette dernière ayant à cette saison une différenciation des durées par niveau. Les niveaux de RdC bénéficient de plus de 2 heures de soleil quel que soit le gabarit; ils atteignent 3 heures et plus pour le gabarit 0.75. En été, l'ensoleillement est moins critique, une certaine protection est même recherchée. Sur l'ensemble des façades et niveaux, la durée dépasse les 5heures, avec un ensoleillement de milieu de journée. La durée se réduit sensiblement quand le gabarit augmente au niveau de la rue et des RdC d'immeubles; les étages supérieurs conservant un fort ensoleillement. Le flux solaire frappant les façades de manière assez oblique ne devrait pas constituer une charge thermique trop importante à cette saison.. Synthèse :

- faible impact du gabarit sur la durée d'ensoleillement des façades, - façades aux comportements presque équivalents (avec un ensoleillement plus

conséquent pour la façade Sud), - durées d'ensoleillement modérées(concentrée à la mi-journée).


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360 0 435 165 450 270 260 0 410 165 450 265 150 0 325 165 450 215 80 230 340

GABARIT 1.00

360 0 435 165 450 270 195 0 365 155 450 235 120 0 260 135 400 185 60 165 260

GABARIT 1.25

340 0 435 165 450 270 145 0 325 140 445 215 100 0 210 110 315 165 45 135 205

GABARIT 1.50

320 0 435 165 450 270 105 0 285 130 405 195 80 0 175 95 265 145 40 115 175


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Ensoleillement Orientation 45° Pour cette orientation, la différenciation entre la façade Nord et la façade Sud devient davantage marquée. La direction SO de la rue marque en hiver la fin de la course azimutale du soleil (coucher de soleil). L'effet d'orientation des façades de masque mais aussi celui dû au gabarit conditionnent alors l'ensoleillement des façades. En hiver , la situation est contrastée entre la façade Nord qui n'est jamais exposé au soleil, et la façade Sud qui, pour les niveaux RdC et R+1, voit son ensoleillement se réduire au fur et à mesure que le gabarit augmente. La différence atteint plus d'1 heure entre le gabarit 0.75 et le gabarit 1.5 au niveau du RdC. Le niveau haut de la façade Sud bénéficie toujours d'un ensoleillement maximum. La durée d'ensoleillement de la rue est très réduite à cette saison avec moins d'une heure pour les gabarits élevés. A la mi-saison, l'opposition entre façade Nord et façade Sud reste marquée. Mais, la durée d'ensoleillement de la façade Nord devient conséquente avec 2 heures d'ensoleillement (l'après-midi) au moins quel que soit le niveau et le gabarit de la rue, excepté pour le RdC de la rue de gabarit 1.5. La façade Sud voit davantage de variations des durées d'ensoleillement par niveau sous l'effet du gabarit de rue. La durée d'ensoleillement demeure néanmoins élevée avec 3 heures et plus au RdC et plus de 5 heures aux niveaux supérieurs, et cela quel que soit le gabarit de rue. L'ensoleillement de la rue reste relativement faible avec une durée de 2 heures minimum pour le gabarit le plus fort. En été, compte tenu de la hauteur du soleil et de l'orientation de la rue, l'effet de masque résultant du gabarit de rue ne se fait guère sentir sur la façade Sud qui bénéficie d'un fort ensoleillement, avec un minimum dépassant les 6 heures pour le RdC correspondant au gabarit de 1.5. La façade Nord a un ensoleillement moindre, quoique conséquent (plus de 2h30 au RdC), mais différencié par niveau, et faiblement dépendant du gabarit de rue. Au niveau solaire, les flux du matin et de la mi-journée pour la façade Sud et de l'après-midi pour la façade Nord peuvent contribuer au réchauffement des appartements. La durée d'ensoleillement de la rue devient importante tout en variant assez fortement de 3 heures à 6 heures entre le gabarit de 1.5 et le gabarit de 0.75. Synthèse :

- impact du gabarit sur la durée d'ensoleillement de la façade Sud, principalement sur les étages bas,

- impact de l'orientation sur l'ensoleillement de la façade Nord, - façades aux comportements différenciés (avec un ensoleillement plus faible sur la

façade Nord) - durées d'ensoleillement plus importantes sur la façade Sud que pour l'orientation 20°.


40



360 0 510 90 505 215 235 0 510 90 505 215 75 0 480 90 505 195 0 245 620

GABARIT 1.00

360 0 510 90 505 215 40 0 495 90 505 205 40 0 360 90 505 165 0 185 370

GABARIT 1.25

350 0 510 90 505 215 10 0 450 90 505 185 10 0 275 90 505 145 0 145 270

GABARIT 1.50

325 0 510 90 505 215 0 0 400 90 505 170 0 0 210 90 505 130 0 115 210


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Ensoleillement Orientation 115° Cette orientation moyenne de la rue crée deux fronts de façade totalement opposés avec une façade exposée au Sud et l'autre au Nord. Leur comportement va donc être fortement opposé; la façade Sud s'ouvrant au soleil quelle que soit la saison, mais sujette au masque provoqué par la façade opposée. La façade Nord du fait de son orientation ne bénéficiera d'un ensoleillement significatif qu'en période estivale. En hiver, la situation est extrême avec la façade Nord jamais ensoleillée et la façade Sud fortement masquée par l'ombrage de la façade Nord, indépendamment du gabarit de la rue mais en raison de la faible hauteur des rayon solaires à cette période de l'année. Ainsi, malgré son orientation préférentielle, hormis le niveau R+2 qui demeure fortement ensoleillé, la durée d'ensoleillement de la façade Sud est inférieur à ce qu'elle était pour les autres orientations. L'ensoleillement de la rue est nul. A la mi-saison, la situation évolue un peu pour la façade Nord qui compte tenu de l'angle de la direction de la rue par rapport à l'Est bénéficie d'un court ensoleillement rasant le matin, indépendamment du gabarit de rue. L'effet du gabarit sur la durée d'ensoleillement de la façade Sud se fait seulement sentir pour les forts gabarits 1.25 et 1.5 et principalement au RdC, dont la durée est d'ailleurs supérieure à 3 heures d'ensoleillement. La durée d'ensoleillement de la façade Sud pour les étages dépasse les 6 heures (en été les valeurs de durée seront équivalentes). La rue devient bien ensoleillée, mais avec une durée qui varie toutefois de 2 à 6 heures suivant le gabarit de rue. En été, la course du soleil élargie n'entraîne pas une augmentation de la durée d'ensoleillement de la façade Sud par rapport à la mi-saison. Mais celle-ci n'est plus soumise au masque de la façade opposée et c'est l'ensemble de la façade, indépendamment du gabarit, qui bénéficie d'une durée d'ensoleillement de plus de 8 heures. La façade Nord voit augmenter sa durée d'ensoleillement jusqu'à 2 à 3 heures suivant les étages. La durée moyenne d'exposition au soleil de la rue dépend du gabarit de la rue qui varie de 3 heures pour le gabarit de rue de 1.5 à 10 heures pour le gabarit de 0.75. Les apport solaires sur la façade Sud ne devraient pas être trop critiques compte tenu de la forte hauteur du soleil, et une protection solaire efficace peut être facilement obtenue pour cette exposition de façade. Synthèse :

- faible impact du gabarit sur la durée d'ensoleillement de la façade Sud, sauf en période hivernale,

- impact de l'orientation sur l'ensoleillement de la façade Nord, - façades aux comportements opposés (avec un ensoleillement très faible à faible sur la

façade Nord), - durées d'ensoleillement importantes de la façade Sud de la mi-saison à l'été.


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265 95 355 245 395 325 235 95 340 245 395 325 180 95 285 205 360 280 160 95 235 175 305 235 185 215 295

GABARIT 1.00

265 95 355 245 395 325 205 95 310 225 390 305 145 95 240 180 315 245 125 95 190 145 250 200 145 170 225

GABARIT 1.25

265 95 355 245 395 325 180 95 285 205 360 280 110 95 205 155 275 215 105 95 160 125 210 170 115 135 185

GABARIT 1.50

265 95 355 245 385 325 155 95 255 190 330 255 100 95 180 140 240 190 90 95 135 110 180 150 95 115 155


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R+3 échelle de durée GABARIT 0.75 hiver mi-saison été

360 0 435 165 450 270 305 0 435 165 450 270 210 0 375 165 450 245 150 0 315 165 450 210 80 230 340

GABARIT 1.00

360 0 435 165 450 270 260 0 410 155 450 265 145 0 325 140 400 215 120 0 250 135 385 180 60 165 260

GABARIT 1.25

360 0 435 165 450 270 210 0 375 160 450 245 100 0 275 125 395 190 100 0 200 110 300 160 45 135 205

GABARIT 1.50

350 0 435 165 450 270 170 0 345 145 450 225 80 0 235 115 345 175 80 0 165 90 250 140 40 115 175


44


R+3 échelle de durée GABARIT 0.75 hiver mi-saison été

360 0 510 90 505 215 305 0 510 90 505 215 115 0 510 90 505 210 75 0 470 90 505 195 0 245 620

GABARIT 1.00

360 0 510 90 505 215 235 0 510 90 505 215 40 0 450 90 505 185 40 0 345 90 505 160 0 185 370

GABARIT 1.25

360 0 510 90 505 215 95 0 505 90 505 210 10 0 385 90 505 170 10 0 255 90 505 140 0 145 270

GABARIT 1.50

360 0 510 90 505 215 0 0 475 90 505 195 0 0 315 90 505 155 0 0 115 90 505 125 0 115 210


45

Commentaires sur la durée d'ensoleillement avec un front bâti R+3 Les résultats sont bien évidemment, pour des questions d'homothétie des phénomènes solaires, en relation avec les résultats obtenus pour les mêmes gabarits et orientations avec une modélisation du front bâti en R+2. On peut ainsi noter dans cette situation de front bâti en R+3 que, pour les gabarits et saisons en correspondance :

- l'ensoleillement au niveau de la rue est le même qu'avec le bâtiment en R+2, - l'ensoleillement du Rez-de-Chaussée est légèrement inférieur à celui du Rez-de-

Chaussée du R+2, - l'ensoleillement du R+1 est inférieur à celui du R+1 du bâtiment en R+2, - l'ensoleillement du R+2 est supérieur à celui du R+1 du bâtiment en R+2, - l'ensoleillement du R+3 est légèrement supérieur à celui du R+2 du bâtiment en R+2.


46

GABARITS % VISIBILITE du CIEL ________________________________________________

R+2 %de visibilité du ciel GABARIT 0.75

47 41 36

43 GABARIT 1.00

46

37 32

34 GABARIT 1.25

44 34 27

28 GABARIT 1.50

43 31 24 24


47

La visibilité du ciel est au maximum de 100% pour un sol dégagé. Suivant la gabarit des rues, le % moyen de ciel visible passe de 24% pour le gabarit de rue de 1.5 à 43% pour le gabarit de 0.75, conduisant à une luminosité potentielle des rues assez différenciée. Le % maximum de visibilité du ciel des façades est de 50%. L'effet du gabarit sur le % moyen de visibilité des façades semble moins marqué et d'autant moins qu'on s'élève dans les étages. Au RdC et au premier niveau, l'effet de chaque changement de gabarit produit un abaissement de 3% à 4% de la valeur de visibilité du ciel. La valeur minimum est de 24%. Le niveau R+1 a une valeur forte supérieure à 44% quel que soit le niveau. Ces % de variation de la visibilité du ciel peuvent modifier sensiblement les conditions d'éclairage naturel direct des pièces intérieures. Leur incidence sur l'éclairage intérieur doit toutefois être appréciée en fonction de la forme et de la taille des ouvertures ainsi que de la superficie des pièces à éclairer. Des études ultérieures des conditions d'éclairement, mais aussi d'ensoleillement, dans les bâtiments pourraient être envisagées dans le cadre des analyses thermiques d'échantillons de bâtiments représentatifs du secteur sauvegardé de Poitiers. Les remarques comparatives pour l'ensoleillement entre le front bâti en R+2 et en R+3 s'appliquent aussi aux conditions de visibilité de ciel.


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GABARITS % VISIBILITE du CIEL ________________________________________________

R+3 %de visibilité du ciel GABARIT 0.75 47

43 39 36

43 GABARIT 1.00

47

40 35 31

34 GABARIT 1.25

47 37 31 26

28 GABARIT 1.50

44 35 28 23 24


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6 - Annexe

A . U . P . Architecture Urbanisme Patrimoine le 21 décembre 2006

Proposition de devis pour les études complémentaires à l'analyse

environnementale du secteur sauvegardé de Poitiers Echelle urbaine : tissu urbain et rues

Modélisation Modélisation simplifiée des îlots sur Autocad

Modélisation de la volumétrie simplifiée des bâtiments sur rue en bordure d'îlots (spécification par niveaux R+)

Délimitation des espaces publics (rues et places) AUP (10 jours) Traitement et exploitation des résultats Constitution du modèle géométrique dans Solene

Calcul des "roses d'ouverture" et calcul des gabarits, largeur et orientation des rues Analyse de l'espace urbain: analyses statistiques et typologique des rues (classification) Analyse solaire, lumineuse et d'exposition au vent des espaces publics (au sol) Analyse solaire et lumineuse des rues et bâtiments attenants pour les profils de rue significatifs mis en évidence

par l'analyse typologique

Formulation des "diagnostics", discussions et réunions, mise en forme et communication des résultats AUP (12 jours)

___________________________________________________________________________


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Analyse environnementale du secteur sauvegardé de Poitiers

Documents

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