Bien souvent dans un projet BIM, on s’interroge sur la cohérence de la maquette numérique avec le bâtiment tel que construit. Qu’il s’agisse d’une certification BIM , d’une mise en exploitation ou simplement pour garantir la qualité d’un DOE numérique, la comparaison entre la maquette numérique et le bâtiment peut être nécessaire.

Mais ce cas d’usage peut aussi servir des besoins plus spécifiques sur un projet de construction. Certains acteurs ont besoin de réaliser des contrôles de la structure de leurs bâtiments en construction. Pour cela, il est possible de comparer ces structures telles que construites avec les maquettes numériques de projets. Les enjeux de ces missions sont multiples :

·                        Réalisation d'une analyse comparative entre les nuages de points représentant le tel que construit et la maquette numérique structure,

·                        Production d'une analyse exhaustive et précise (intégrant un seuil de tolérance fixé) mettant en lumière exclusivement les sujets en lien avec les non-conformités dimensionnelles,

Choix de la solution et fonctionnement

L’analyse visuelle par échantillonnage ne permet malheureusement pas d’être exhaustif, et l'utilisation de logiciels de checking se limite seulement aux intersections et ne permet pas de détecter les ajouts et manques d’objets.

Nous avons finalement opté pour la solution Autocorr de l’éditeur irlandais BIM&Scan . Autocorr permet d’automatiser et détecter tous types de problèmes dans une tolérance fixée au préalable (décalages, manques, …).

Ainsi, à partir d’une maquette numérique au format .ifc et d’un nuage de points au format .e57, BIM &Scan propose une détection automatique des écarts, et délivre un nuage de points colorisé et un fichier BCF localisant les écarts dans la maquette numérique. Le traitement de ces résultats est possible sur la visionneuse BIMCollab Zoom.

Lors de nos essais, nous avions fixé une tolérance de 30mm pour la détection. Dans ce cadre, il s’agissait d'un compromis permettant de respecter au mieux les incertitudes liées à l’acquisition et à la modélisation tout en s’approchant de la tolérance relative à la mise en œuvre des ouvrages en béton fixée par le DTU 21 (Document Technique Unifié).

Prérequis de la solution

Certains prérequis sont nécessaires pour que l’outil puisse interpréter les données d’entrée et pour obtenir des résultats pertinents :

·                        Une maquette structurée selon le format Ifc 2X3

·                        Un nuage de point structuré, de moins de 1Go et au format .e57

·                        Une maquette qui se superpose au nuage de points selon le même système de localisation

·                        Une maquette numérique possédant un point de base/origine proche de (0,0,0)

Ces prérequis ne sont pas particulièrement contraignants mais peuvent parfois impliquer des reprises des maquettes, notamment sur le géoréférencement. Pour repositionner les nuages de points, nous avons utilisé l’outil Cloud Compare.

Par ailleurs, dans le cas de ce projet un nuage de points correspond à un niveau du bâtiment. Nous avons donc dû exporter les niveaux du bâtiment séparément.

Résultats et principes de compréhension

Après exécution de l’analyse, l’outil fournit plusieurs types de résultats :

1) Un nuage de points colorisé permet d’identifier (en rouge) tout point du nuage éloigné du modèle Ifc de plus de 30mm. Les points d’une autre couleur sont, eux, associés à un objet de la maquette en respectant la tolérance. Le code couleur correspond au type d’objet en question (bleu pour les dalles, jaune pour les poutres, violet pour les poteaux, etc.). Dans l’exemple ci-dessous à droite, on observe une tache rouge sous la dalle au centre de la pièce. On en déduit qu’à cet endroit, la dalle est plus basse qu’elle ne devrait l’être (de plus de 30mmpar rapport à la dalle représentée sur la maquette numérique).

 

2) Un nuage de point colorisé Heatmap permet d'identifier les zones où les écarts sont les plus importants. Des points verts situés à la surface des objets Ifc, aux points rouges situés hors de la tolérance fixée.

3) Un fichier BCF[PLP12]  issu du scan propose une liste de points de vue dans la maquette numérique pour chaque problème détecté. Cela permet d’accéder rapidement pour chaque problème à un visuel sur la maquette numérique qui permet de comprendre sa nature.

 Le nuage de points colorisé et le fichier BCF issus du scan permettent de mettre en évidence les éléments qui comportent des erreurs de manière exhaustive et précise. Pour rester le plus exhaustif possible et comprendre chacune de ces erreurs, une analyse complète du nuage de points et du fichier BCF est réalisée. Lors de cette analyse, chaque BCF est consulté pour produire un fichier Excel qui reprend la totalité des détections, décrit le problème rencontré (type de décalage, sens du décalage, etc.) et associe une capture d’écran pour mettre en évidence les problèmes observés. Cela permet de trier les décalages exploitables ou non et ceux pertinents ou non. Ci-contre un exemple de décalage observé sur un poteau (vue en coupe de la section).

Cette étape est essentielle pour ne pas prendre en compte les erreurs qui seraient dues à une approximation du relevé sur site (bruit, imprécision, interférence), une mauvaise interprétation du logiciel de détection ou encore une erreur liée aux aléas du site (avancement du chantier, outil de chantier, etc.). Les erreurs non pertinentes peuvent également être dues au manque de précision des informations de la maquette numériques (hauteur des marches des escaliers par exemple). Attention, en pratique chaque objet Ifc fait l’objet d’une détection à cause du bruit sur le nuage de points (en moyenne 300 détections pour les niveaux illustrés ci-dessus). La vraie plus-value est donc cette analyse subséquente, guidée par le fichier BCF et la colorisation du nuage de points.

Finalement, la lecture de ce fichier Excel évite aux lecteurs d’ouvrir l’ensemble des fichiers (Ifc, BCF, E57) et d’interpréter eux-mêmes les décalages.

 

Limites de l’analyse

L’une des limites à laquelle nous avons fait face est l’absence de détection des éléments construits (présents sur le nuage de points) qui n'apparaissent pas sur la maquette numérique. En effet, la détection est nécessairement associée à un objet IFC. Pour remédier à cela, nous avons complété l’analyse par un passage sur site, qui ne permet pas de constater des décalages avec précision mais suffit à identifier des objets ajoutés.

Nous avons également rencontré des difficultés concernant le géoréférencement des données d’entrée. Pour permettre de satisfaire les prérequis de la solution, nous avons dû superposer manuellement le géoréférencement du nuage de points à celui de la maquette. Cela n’a pas eu d'incidence avec la tolérance choisie. Cependant, nous avons observé un décalage angulaire qui aurait pu être problématique sur un bâtiment plus étendu avec des points plus éloignés du point de référence.

De plus cette méthode ne peut être appliquée pour tous les projets. Puisque la tolérance est assez faible (entre 10mm et 50mm) il faut s’assurer que la maquette représente fidèlement le tel que construit sur les volumétries. Sur une maquette simple telle que la maquette structure cela ne pose pas un problème, mais sur des maquettes plus complexes, il faut pouvoir s’assurer que les géométries coïncident. Il faut par exemple prévoir l’épaisseur des revêtements dans la représentation des murs.