L’équipe EL vise à optimiser les émissions de lumière artificielle nocturne afin de réduire les consommations énergétiques liées à l’éclairage et limiter les nuisances lumineuses. En s’intéressant particulièrement à la perception visuelle des usagers et à la propagation de la lumière (sources lumineuses, propriétés optiques des surfaces, etc.), ses recherches adressent plus largement les problématiques de visibilité routière.

 

Enjeux de société

Optimiser les émissions de lumière artificielle nocturne consiste essentiellement aujourd’hui à réduire les consommations d’énergie qui pèsent, en moyenne, 40 % de la facture d’électricité des collectivités. Celles-ci et les professionnels du secteur s’investissent donc fortement sur cet enjeu dans un contexte sous tension (crise énergétique, adaptation au changement climatique). La maturité de la LED pour l’éclairage public offre depuis plusieurs années des opportunités très intéressantes par rapport aux anciennes sources d’éclairage. Même si la LED ne représente que 15 à 20 % du parc d’éclairage français, elle constitue l’essentiel des travaux neufs. Il n’y a cependant pas d’effet magique. En projetant par exemple sur une ou deux décennies l’augmentation récurrente du prix de l’électricité, les économies d’énergie ne permettent finalement que de compenser cette augmentation. Les possibilités de réinvestissement des collectivités dans des programmes de rénovation sont alors limitées. D’autres solutions doivent donc être investiguées comme la prise en compte des propriétés réelles de réflexion des revêtements de chaussée ou une meilleure adaptation de la quantité de lumière aux spécificités d’usage pour un éclairage plus juste.

Juste est ici employé au sens de limité. « Est-ce qu’éclairer est toujours juste ? » est aussi une véritable question. Particulièrement à l’heure où l’impact de la lumière artificielle sur la biodiversité anime de plus en plus les débats dans les sphères scientifiques, professionnelles et politiques. Les enjeux sont forts dans les études ou les stratégies territoriales actuelles afin d’examiner comment les besoins humains de lumière la nuit peuvent cohabiter avec la vie nocturne des autres espèces. Ce sujet doit être traité sans œillères quant à la pression humaine exercée sur les milieux naturels mais aussi sans qu’il ne serve d’alibi à des décisions plutôt sous-tendues par des certitudes ou des impératifs financiers. Les travaux de l’équipe EL ne prétendent pas traiter globalement cette problématique. Ils visent à proposer de nouveaux outils et de nouvelles connaissances pour la servir afin que, si le besoin d’éclairage est avéré, il soit utile à tous les usagers, maîtrisé techniquement et responsable devant les enjeux de la transition écologique.

Quel que soit le contexte de mobilité, le type d’infrastructures ou les modes de déplacement, la perception de l’environnement est fondamentale et la prépondérance de la vision des différents usagers fait consensus. Les infrastructures et les aménagements doivent donc offrir des informations suffisamment visibles pour se diriger, maintenir sa trajectoire ou interagir avec les autres usagers, cela en toute sécurité. Fournir aux gestionnaires d’infrastructure ou aux services de voirie dans les collectivités des outils de diagnostic de l’offre de visibilité est important pour maintenir un niveau de service suffisant et garantir l’accès aux informations visuelles utiles. La problématique est complexe puisque les performances intrinsèques des objets routiers (contraste des marquages, des panneaux, luminance des feux de signalisation, ...) sont fortement impactées par les conditions environnementales (jour, nuit, météo, …), la complexité de la tâche effectuée (conduite automobile, présence d’autres usagers, …), la multiplicité des informations présentes dans le champ de vision, l’expérience personnelle, les comportements individuels, etc. Encore une fois, l’équipe EL ne prétend pas résoudre globalement cette question largement pluridisciplinaire et reste concentrée sur ce qu’elle sait faire : des mesures objectives de grandeurs physiques et leur interprétation en termes de performance visuelle. L’enjeu est ici que les caractéristiques maîtrisables (photométriques, colorimétriques, dimensionnelles, …) le soient de manière visuellement optimale (contraste, visibilité, absence d’éblouissement, …) à la mise en service d’un aménagement puis tout au long de sa vie (planification des opérations de maintenance). Et ces enjeux de performance visuelle dépassent de plus en plus les seuls besoins humains avec l’arrivée du véhicule autonome et de ses capteurs de vision spécifiques. Préparer son déploiement demande d’ores et déjà d’interroger une visibilité élargie à cette cohabitation future.

Problématique scientifique

L’équipe EL inscrit son projet scientifique dans les domaines des infrastructures, de la mobilité, de la sécurité routière et des aménagements urbains. Elle mobilise pour cela ses compétences et son expertise sur la perception visuelle des usagers de la route et des espaces publics. Le cœur de son action est d’offrir aux territoires, notamment aux collectivités territoriales urbaines, de nouveaux leviers issus de la recherche pour les accompagner dans la transition écologique en s’inscrivant par exemple dans une démarche de parcimonie lumineuse. Il s’agit ici d’optimiser les installations d’éclairage public non seulement pour réduire les consommations d’énergie mais également limiter l’impact de la lumière artificielle sur la biodiversité. Plus largement, l’équipe EL investit ses outils et ses connaissances dans la mesure des stimuli lumineux pour qualifier l’offre de visibilité dans l’environnement routier afin d’étudier la qualité de service des infrastructures et des aménagements au prisme de la performance visuelle.

L’équipe EL organise ses travaux autour d’un triptyque Recherche, Développement, Applications avec la volonté de produire des résultats et des connaissances utiles à la société. Les besoins du terrain sont fondateurs dans le projet de l’équipe. Les questions nouvelles qu’ils véhiculent l’inscrivent dans le processus de recherche, toujours avec l’objectif de faire émerger in fine des solutions opérationnelles. Produire une recherche appliquée et mobilisable pour l’expertise est un mode de fonctionnement profondément ancré dans les travaux de l’équipe EL.

Son programme de recherche se structure autour de trois axes :

  • La modélisation du système visuel humain (SVH) par des techniques d’imagerie et des algorithmes de traitement d’images ;

  • L’optimisation des installations d’éclairage routier ;

  • L’évaluation de la visibilité des objets de l’infrastructure routière.

Pour mener ces travaux, l’équipe s’appuie sur deux missions transversales :

  • La métrologie de la lumière ;

  • Le développement de méthodes et systèmes de mesure innovants.

Résultats attendus

Les grands objectifs du projet scientifique de l’équipe EL sont les suivants :

  • Développer des systèmes de mesure mobilisables in situ permettant de caractériser les performances visuelles des usagers lors de leur déplacement ;
  • Placer la performance visuelle comme un repère central pour concevoir ou évaluer les équipements de l’infrastructure (éclairage, revêtement, signalisation, …) ;
  • Considérer les besoins visuels en fonction des usages (marche, vélo, conduite automobile, …) et examiner l’impact des conditions (lumineuses, météorologiques, …) sur la performance visuelle ;
  • Accompagner les collectivités vers la parcimonie lumineuse ;
  • Evaluer des solutions d’aménagement alternatives et/ou innovantes pour optimiser la sécurité des déplacements et réduire l’empreinte carbone des mobilités ;
  • Traduire les acquis de la recherche dans la doctrine réglementaire et normative.
Partenariat

Depuis janvier 2023, EL, le laboratoire PICS-L (département COSYS) de l'Université Gustave Eiffel et l'équipe STI du Cerema constituent l'ERC (équipe de recherche commune) TIM (Transports, Infrastructures, Mobilités).

Principaux partenaires scientifiques

  • Cerema : Equipes de recherche ENDSUM et PsyCAP ; Pôle de référence Eclairage
  • Université d’Angers (LARIS, LPPL)
  • Université de Poitiers (XLIM, PPRIME)
  • Ecole d’ingénieurs : ESEO, Polytech Angers, ESAIP
  • Universités Techniques de Berlin et de Dresde (Allemagne)
  • Instituts de métrologie : LNE-CNAM (France), INRIM (Italie), METAS (Suisse)

Principaux partenaires industriels

  • Infrastructures, aménagements : Spie batignolles malet, Colas, Eiffage, OliKrom, SNCF, Batifoix, SDEL Transport
  • Fabricants d’éclairage : Comatelec-Schréder, Zumtobel, Signify
  • Smart City, Smart Lighting : Citeos, Phoenix Contact, Lacroix City
  • Sociétés d’autoroute : Vinci, Cofiroute, APRR
  • Gestionnaires d’aéroport : Groupe ADP, aéroports de Marseille et de Lille

Partenaires publics et collectivités territoriales

  • Services de l’Etat : DGITM, DSR, STRMTG, CETU
  • Collectivités territoriales : Limoges Métropole, Nantes Métropole, Angers Loire Métropole, Ville de Saint-Malo, Métropole Aix-Marseille-Provence, Syndicat intercommunal d’énergies de Maine-et-Loire (SIEML), Parc Naturel Régional des Causses du Quercy, Région Occitanie, CD44

PROJETS EN COURS

  • REFLECTIVITY : Road surfacEs Function for Lighting Evaluation, road marking ContrasT, urban heat Island to ensure VIsibility and sustainabiliTY. Projet ANR 2023-2026 piloté par le Cerema (lien externe)

  • LUNNE : La LUmière la Nuit Nuit à l’Environnement. Projet ANR 2023-2026 piloté par l’Université Gustave Eiffel

  • SéRENOS : Sécurité Routière : Éclairage Nocturne et Observation Satellitaire. Projet DSR 2024-2026 piloté par le Cerema

Publications récentes
Thèses en cours

Thomas Faure
"Estimation de la BRDF des surfaces routières par imagerie photométrique pour le dimensionnement des aménagements urbains nocturnes." Thèse dirigée par Paul Richard (Université d’Angers / LARIS), co-encadrée par Vincent Boucher (Cerema / EL) et Florian Greffier (Cerema / EL). Ecole doctorale : Mathématiques et STIC, Université d’Angers. 01/02/2024 - 31/01/2027.

Hadia Mrad 
"Prédiction de l’évolution des propriétés optiques des surfaces routières en fonction de différents facteurs de dégradation." Thèse dirigée par Roland Brémond (Université Gustave Eiffel / PICS-L), co-encadrée par Valérie Muzet (Cerema / ENDSUM) et Florian Greffier (Cerema / EL). Ecole doctorale : MSTIC, Université Gustave Eiffel. 01/11/2023 - 31/10/2026.

Kewei Xu 
"Modélisation de BRDF de chaussées à partir de données géométriques et colorimétriques." Thèse dirigée par Daniel Meneveaux (Université de Poitiers / XLIM), co-encadrée par Benjamin Bringier (Université de Poitiers / XLIM) et Vincent Boucher (Cerema / EL). Ecole doctorale : SISMI, Université de Poitiers. 01/03/2023 - 28/02/2026.

Thèses soutenues

Vincent Boucher
"Etude la propagation optique appliquée à la visibilité routière. La quête du contraste." Habilitation à Diriger des Recherches. Ecole doctorale : Mathématiques et STIC, Université d’Angers. Soutenue le 11 octobre 2023.

Laure Lebouc
"Simulation, évaluation et optimisation de la lisibilité nocturne des aménagements urbains : prise en compte des propriétés de réflexion de la lumière par les revêtements pour un éclairage adapté aux différents usagers de l’espace public." Thèse dirigée par Paul Richard (Université d’Angers / LARIS), co-encadrée par Vincent Boucher (Cerema / EL) et Florian Greffier (Cerema / EL). Ecole doctorale : Mathématiques et STIC, Université d’Angers. Soutenue le 3 octobre 2023.

Florian Greffier
"Mesures photométriques et colorimétriques en conditions dynamiques par imagerie HDR. Application à l'optimisation des installations d'éclairage routier." Thèse dirigée par Roland Brémond (Université Gustave Eiffel / PICS-L), co-encadrée par Vincent Boucher (Cerema / EL). Ecole doctorale : MSTIC, Université Gustave Eiffel. Soutenue le 13 décembre 2022. https://theses.hal.science/tel-04072494

Etienne Belin
"Utilisation de nouvelles techniques d'imagerie pour la vision en milieux diffusants." Thèse dirigée par François Sanchez (Université d’Angers), co-encadrée par Frédéric Taillade (LCPC) et Vincent Boucher (Cerema / EL). Ecole doctorale : Matière, Molécules, Matériaux en Pays de la Loire, Université d’Angers. Soutenue le 19 décembre 2008. https://theses.hal.science/tel-00446506v1

Responsable de l'équipe
Adjoint responsable
Membres de l'équipe
Joffrey Girard
Chercheur
Laure Lebouc
Ingénieure-docteure
Matthieu Iodice
Ingénieur-docteur (associé)
Romain Dronneau
Ingénieur
Fabrice Fournela
Ingénieur
Jean-Noël Gaudin
Ingénieur (personnel d’appui)
Thomas Faure
Doctorant
Formulaire de contact

EL : Équipe de recherche Éclairage et Lumière

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