Le scan-to-bim : du nuage de points à la maquette BIM

Qu’est-ce que le scan-to-bim ?

Le scan-to-bim correspond au processus de modélisation d’un bâtiment sur la base de son nuage de points : l’empreinte 3D générée suite à un relevé de l’intérieur (et/ou de l’extérieur) du bâtiment via l’utilisation de technologies de scan 3D (lasergrammétrie et/ou photogrammétrie). Cette méthodologie permet de créer ou de mettre à jour la maquette numérique d’un bâtiment en se basant sur une empreinte représentative du réel dotée d’une précision centimétrique.

Deux principaux types d’usages sont récurrents en fonction des projets :

  • la création d’une maquette numérique depuis zéro, via une modélisation classique basée sur l’empreinte et les coordonnées du nuage de points, permettant d’en déduire des dimensions précises ;
  • la mise à jour d’une maquette numérique, via l’importation du nuage de points dans une maquette existante afin de détecter les différences (aussi appelés « clash ») entre ces deux représentation du bâtiment et apporter les modifications nécessaires à une mise à jour suivant l’empreinte du nuage de point, cette dernière étant précise et à jour puisqu’elle a été relevée sur site.

La première étape : le relevé 3D du bâtiment

Comme nous le précisons ci-dessus, le relevé 3D des bâtiments sujets à un projet de scan-to-bim est une opération effectuée sur le terrain par des opérateurs équipés de scanners 3D qui vont capturer l’ensemble d’un bâtiment.

Suite à ce relevé laser 3D, les millions de points acquis par les scanners sont alors rassemblés sous la forme d’un nuage de points, qui sera livré au modeleur 3D afin qu’il puisse initier son travail de modélisation en important le nuage de point dans son logiciel de CAO.

Initier un projet de modélisation sur la base d’un relevé 3D permettra au modeleur de bénéficier d’un référentiel à jour de l’état du bâtiment et commun avec son client, remplaçant ou venant compléter ainsi l’ensemble des plans, sections, élévations et autres documents parfois vieux et erronés pouvant leur être proposés.

Deuxième étape : le post-traitement des données de scan

Une fois que les données terrains ont été acquises (avec les différentes technologies que nous vous avions présentées), il faut alors les charger dans un logiciel tel que Autodesk Recap Pro, Faro Scène, Leica Cyclone ou autre pour procéder à l’étape de l’on appelle post-traitement. Celle-ci se décompose globalement en deux parties : l’assemblage/recalage puis le nettoyage des nuages de points.

La première étape consiste à assembler les différents nuage de points captés sur site et à les recaler les uns aux autres, pour se faire plusieurs méthodes peuvent être utilisées :

  • le recalage de nuage à nuage : il s’agit de faire correspondre les nuages entre eux en fonction du nombre de points communs, du taux de recouvrement), de l’équilibre (inclinaison) et de la densité de points ;
  • le recalage utilisant les plans : ici il s’agit d’agréger les nuages en fonction du nombre de plans verticaux et horizontaux communs ;
  • le recalage utilisant des cibles et sphères : généralement le plus précis, il sert des différentes cibles et sphères mises en place sur le terrain pour recaler de manière semi-automatique les nuages entre eux.

Une fois les nuages assemblés, il faut aussi identifier les zones qui doivent être nettoyées (présence de miroir, de fenêtre, de personnes…) et supprimer dans les stations concernées les points qui correspondent à ces objets .

Troisième étape : la modélisation

Vient alors la partie « to-BIM » de cette méthode, durant laquelle il s’agira d’utiliser le nuage de points relevé directement dans un logiciel de CAO afin de le modéliser en se basant sur son empreinte. Pour cela, le nuage de points est alors retravaillé, désassemblé en différents « set » de données représentatifs de zones précises du bâtiment (étages, pièces, structure, réseaux, etc. ) afin d’obtenir des fichiers moins lourds et donc plus facilement exploitables dans des logiciels de modélisation.

Géoréférencement et nord du projet

La première étape consiste à bien définir les coordonnées du projet (point topographique et point de base). Cela permettra de faciliter les échanges de modèles entre différents acteurs et d’assurer le travail dans un même référentiel.

Création des niveaux

Par la suite, à l’aide du nuage de points comme « calque 3D » nous effectuons des coupes longitudinales et transversales afin de définir les hauteurs des niveaux. Cela va nous permettre de travailler dans chaque niveau de manière isolée. Il faut ensuite utiliser les outils « murs et dalles » des logiciels utilisés (tels que Autodesk Revit ou Archicad de Graphisoft) pour modéliser. Il est important d’utiliser les outils adaptés dans les logiciels de modélisation afin de s’assurer que l’export .ifc qui pourra être fait soit conforme aux exigences du client, par exemple un mur généré en utilisant l’outil approprié sera bien exporté en .ifcwall ou .ifcwallstandardcase. Le format de fichier IFC est un format orienté objet assurant l’interopérabilité entre les différents logiciels de maquette numérique, et a ainsi un rôle très important à jouer dans l’échange de données comme nous vous le précisions dans cet article.

Il nous est aussi possible d’indiquer si un mur ou une dalle a un rôle structurel dans le modèle ou non, cela permet d’isoler rapidement cette partie sur les plans.

Création de la toiture

Par la suite, il s’agit de modéliser la toiture. Suivant le niveau de détail demandé par le client, la charpente peut être représentée ou non.

Intégration des réseaux MEP

Puis, les réseaux électriques, de plomberie et de ventilation peuvent être modélisés. Là encore, le nuage de point nous sert de calque 3D et les différentes sections de câbles, gaines ou tuyaux sont directement retrouvées dans le nuage. Suivant la demande du client, les différents équipements de régulation (vannes, clapet, etc.) peuvent aussi être modélisés.

La captation multi-technologies prend alors ici tout son sens et nous comprenons bien l’intérêt d’avoir un scanner fixe en complément d’un scanner dynamique si des réseaux de diamètres inférieurs à 1cm situés à plus de 15m de hauteur doivent être relevés et modélisés. Il est à noter que suivant la typologie de bâtiment d’autres réseaux peuvent être modélisés comme : sprinkler, désenfumage, air comprimé, etc.

Par ailleurs, suivant la complexité du bâtiment deux options peuvent se présenter concernant les réseaux. La première est de ne modéliser que les réseaux apparents, la seconde est de relever l’ensemble des réseaux, la campagne de scan doit alors être beaucoup plus complète (lever les dalles de faux-plafonds, ouvrir les gains techniques, lever les dalles de plancher techniques, …) et dans ce cas nous pouvons aussi modéliser les réseaux “cachés”. Il est à noter que même si la deuxième options est sélectionnée il faut bien souvent en plus des nuages de points, les plans DOE pour modéliser tous les réseaux.

Eléments de finition de second oeuvre

En fonction des besoins, les revêtements de sols, murs ou autres peuvent aussi être intégrés. Il faut alors bien faire attention à la manière dont la modélisation est réalisée (par exemple en utilisant des murs multi-couches permettant d’identifier clairement la volumétrie de chaque matériaux : béton, isolant, plaque de plâtre et finition), cette question est primordiale dans la définition initiale de la modélisation.

Autres avantages à exploiter un nuage de points en phase de modélisation

Au delà d’exploiter le nuage de points dans le logiciel de CAO, le modeleur peut également naviguer dans le nuage de points dans une visionneuse 3D afin d’explorer le bâtiment et ainsi inspecter des éléments ou composantes pouvant être sujet à des doutes, sans avoir à se déplacer.

Chez My Digital Buildings, nous poussons d’ailleurs cet usage plus loin en proposant une visite virtuelle façon Google Street View, accessible depuis le web, en assemblant un ensemble de photos 360° que nos scanners relèvent systématiquement en plus des données 3D lors de notre intervention sur site. Ainsi, les modeleurs bénéficient d’un environnement photoréaliste pour lever l’ensemble de leurs doutes en phase de modélisation.De plus, cette visite virtuelle photo-réaliste synchronisé avec la 3D et le plan 2D permet de nombreux autres usages permettant de valoriser la donnée captée : maintenance, sécurité, audit et diagnostic, aide à la valorisation d’actifs, formation à distance, etc.

Au delà de proposer des liens directs vers les points de vue photoréaliste (depuis la maquette BIM vers le viewer) il est aussi possible d’utiliser le plug-in NavVis for Revit permettant de voir la jumeau numérique du bâtiment directement dans le logiciel.

Comment les nouvelles technologies de scanner 3D favorisent-elles le scan-to-bim ?

L’apparition de scanners dynamiques permettant de numériser de grands espaces rapidement, comme le NavVis M6 que nous utilisons chez My Digital Buildings, ou le plus récent NavVis VLX, participent à la démocratisation et facilitent les projets scan-to-bim.

En effet, la possibilité de capturer les données 3D d’un bâtiment plus rapidement nous a non seulement permis de réduire les coûts associés aux opérations de numérisation, mais également permis de réduire notre temps d’intervention sur site, et ainsi la perturbation qui y est associé, ce qui peut être clé dans le secteur de l’industrie ou lors d’une intervention sur un site en travaux.

D’autre part, cette capacité de captation grands volumes a également démocratisé certains usages. Par exemple, les relevés successifs sur des sites en construction sont simplifiés. Ainsi, les maître d’oeuvres peuvent comparer régulièrement un nuage de points du bâtiment relevé sur site à une certaine étape de du projet avec la maquette numérique de conception. Ainsi, il devient tout d’abord possible des mettre en place des actions correctives en fonction des « clash » détectés entre les objectifs de réalisation et le réel, afin de réduire les coûts engendrés par des erreurs de constructions non identifiées en phase de construction. Ensuite, ce processus permet de mettre à jour la maquette numérique du bâtiment tout au long du projet afin de tendre vers une version « as-built » de la maquette, c’est à dire vers une maquette représentative du bâtiment tel que construit, prête à être pleinement exploité dans une organisation de travail en BIM. Enfin, la visite virtuelle permet d’avoir un support accessible à tous simplement via le navigateur et de collaborer autour d’un projet et des données spatiales du bâtiment.

Découvrir notre service de scan-to-bim

Pour aller plus loin :

How mobile laser scanning is shaping scan-to-bim ?

Scan-to-BIM : 12 steps to bring an existing building into BIM

What is scan to BIM ? (vidéo)

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