Workflow Scan-to-BIM : le projet de fin d’année d’étudiants de BTS Géomètre Topographe

Je cède la place pour ce post à Siamak Tafazzoli qui représente une équipe d’enseignants en BTS MGTMN d’Antibes. Il nous propose le compte rendu d’un projet de fin d’année qui exploite les scans laser et la modélisation.

Vous allez constater que la relève est assurée : la nouvelle génération se demandera comment on a pu travailler autrement qu’en mode BIM !

La réforme du BTS intitulé « Métier du Géomètre Topographe et de la Modélisation Numérique », a poussé l’équipe pédagogique du lycée Leonard de Vinci d’Antibes à s’investir dans la maquette numérique depuis 3 ans et à proposer aux étudiants de deuxième année des projets « Scan2bim ».

Les années précédentes, les projets se sont basés sur les scans et modélisations suivants :

• Relevé photogrammétrique par drône du gymnase du lycée (2012)
• La modélisation 3D de cavités souterraines sur le plateau de Caussols (2014)
• La Chapelle de Vence (2015)
• La chapelle de la Colle sur Loup (2016)

Figure 1 : Nuage de points de la Chapelle de la Colle sur Loup (06)

En 2017, le CSTB nous a permis d’utiliser leur site pour mettre en place ce workflow terrain-logiciel « Scan2Bim ».

Cette activité a été l’occasion de confronter nos étudiants à une situation professionnelle en plein essor, avec l’intégration du processus BIM dans les activités du Géomètre-Expert.

Elle permet aussi aux étudiants comme aux enseignants de se former aux outils sur des cas concrets, grâce à la politique éducative d’Autodesk.

Cet article est axé sur l’acquisition de données, l’interopérabilité entre les différents logiciels InfraWorks, AutoCAD Civil 3D, Covadis et une méthode d’édition de la maquette numérique par Revit après acquisition et traitement sous ReCap et Scene.

Pour assurer une compatibilité BIM optimale, nous avons défini un livrable basé sur une maquette numérique géoréférencée en privilégiant le format IFC.

Les prises de mesures sur le terrain (1,1 hectare et un bâtiment R+2) ont été réalisées grâce aux équipements suivants :

• un Leica TS06 (600 points topographiques)
• un scanner laser Faro X130 (60 positions de scanner).

Ce relevé a été complété par des points déterminés par Gnss à l’aide d’un Leica Gs15 Rtk, indispensable pour recaler l’ensemble dans Infraworks en RGF93, projection Lambert 93.

Les étudiants ont ainsi travaillé en autonomie sur le terrain durant une semaine pour prendre l’ensemble des données.

Ils ont complété les acquisitions avec les données du RGE (Référentiel à Grande Echelle) Altmétrique de l’IGN (site pro de l’IGN) ainsi que l’orthophoto récupérée sur le site du Crige (avec un drapage sur le MNT).

Figure 2 : Site professionnel de l'IGN

Figure 3 : Site du CRIGE PACA

Chaque équipier est assigné à une tâche et ils se consultent, collaborent pour s’initier au processus BIM.

Le workflow proposé est le suivant :

1 – Dans InfraWorks, AutoCAD Civil 3D et Covadis

Nous avons combiné les capacités de création et gestion de MNT (Modèles Numériques de Terrains) offertes par les logiciels pour comparer les données sources.

En intégrant le MNT issu des données de l’IGN sous AutoCAD Civil3D et celui automatiquement généré par Infraworks par le biais d’un export BIM au format IMX, on a pu constater des écarts altimétriques entre 30 cm et 2 m (écarts entre 2 MNT).

Figure 4 : Comparaison entre deux MNT sous Covadis

Ceci semble logique car les points des MNT sont issus :

• de l’outil Model Builder d’InfraWorks s’appuyant sur des données issues de la base de données SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), campagne de mesures d’interférométrie radar de la navette spatiale Endeavour en février 2000 (un point tous les 20 mètres avec une précision de 20 cm en planimétrie et 10 cm à 1m en altimétrie suivant la pente du terrain)
• du RGE ALTI^® qui se base sur la constitution d'un modèle numérique de terrain (MNT) au pas de 5 m avec une précision continue meilleure que 1 m d’écart moyen quadratique (en dehors des zones de montagnes).
  La précision du MNT varie en fait selon les zones et les enjeux : elle est portée à 20 cm EMQ dans les zones inondables ou littorales pour répondre aux besoins liés à la mise en œuvre de la directive européenne inondation. Le RGE ALTI^® est constitué à partir des levés obtenus par LIDAR aéroporté ou par corrélation d'images aériennes.

Figure 5 : Plan topographique du site du CSTB

De ce fait, l’import du MNT provenant des points du RGE ALTI^® permettra une intégration dans le site de notre maquette plus proche de la réalité, tout en gardant le modèle général d’InfraWorks pour l’insertion dans le site.

InfraWorks réadapte alors automatiquement son MNT en intégrant celui de l’IGN.

Dans AutoCAD Civil 3D et Covadis

• Import du semis de points après calcul d’un cheminement polygonal fermé et rattachement
• Dessin du plan topographique en 2D (en DWG)
• Réalisation du MNT en Lambert 93 de l’emprise du site
• Intégration au modèle InfraWorks (format IMX)

2 – Dans ReCap

• Assemblage des positions de scan pour le bâtiment
• Création d’un fichier .RCP pour le traitement du nuage de points sous Revit
• Export au format e57 pour un contrôle interne

Figure 6 : Assemblage manuel sous ReCap

Ci-dessous quelques constats issus de ces travaux pour réussir un « bon » calage ReCap :

Overlap ou chevauchement : c‘est la quantité de points d’un scan qui sont en commun avec les points d’autres scans. On conseille d’avoir au moins 30% pour que la registration se passe bien.

Balance : L'équilibre représente la qualité des éléments (ou des surfaces) utilisées pour l'enregistrement. Par exemple les surfaces qui font face à des directions x, y et z produiront de meilleurs résultats que les surfaces qui sont dans une ou deux directions. Une mauvaise balance peut provenir de scans extérieurs où seul le sol et le mur uniques sont visibles. Un bon équilibre peut provenir d'une zone intérieure où de nombreux murs, le sol et le plafond sont visibles.

3 – Dans Revit

• Récupération de la géométrie provenant de ReCap (en liant le nuage de points)
• Modélisation de l’ouvrage dans Revit au format .RVT
• Export en IFC
• Génération du terrain à partir des courbes de niveaux (du DWG)
• Géoréférencement et implantation de la maquette sur le terrain en Lambert 93 (dans un système de référence RGF93 et une projection associée L93)
• Création de points topographiques de référence pour l’export vers InfraWorks

Figure 7 : Surface topo dans Revit

Figure 8 : Maquette niveau de détail Lod 4

Figure 9 : Rendu réaliste de la maquette numérique

4 – Dans InfraWorks

Figure 10 : Création du modèle dans InfraWorks

Figure 11 : Insertion du MNT depuis AutoCAD Civil 3D dans InfraWorks

Figure 12 : Insertion du nuage de points dans le modèle InfraWorks

Figure 13 : Insertion de la maquette du bâtiment dans le modèle général InfraWorks

Figure 14 : Intégration finale (arbres Revit)

Figure 15 : Insertion d’arbres d’arbres InfraWorks plus réalistes

En conclusion, Nous tenons à remercier l’équipe de projet constituée de Kristofer Gil, Ludovic Rascanier et Thibaud Boivin pour son implication et l’autonomie développées dans ce projet ambitieux ainsi que le CSTB pour la mise à disposition du site.

S. Tafazzoli, S. Milles, S. François, C. Streith, G. Decourt.

Enseignants en BTS MGTMN au lycée Léonard de Vinci à Antibes (06)