« Géoréférencement BiM » et « Position » d’une maquette numérique.

> Vocabulaire

On le constate souvent, quand trop de mots différents sont utilisés pour indiquer les mêmes choses, c’est à ce moment que les confusions et malentendus arrivent en projet. C’est pourquoi dans cet article, je n’emploierai volontairement que les mots « Position » et « Géoréférencement ». Néanmoins même si il est primordial de faire la différence entre ces mots dans le vocabulaire BiM, il est également important de savoir qu’une maquette numérique peut indiquer plusieurs emplacements. Et là vous êtes peut être en train de vous dire, « la voilà l’embrouille ! » et vous n’auriez pas tout à fait tort :)

Plus sérieusement, concernant la position et le géoréférencement d’une ou de plusieurs maquettes numériques de bâtiment pour un projet, le sujet est plus simple qu’il n’y paraît.

> Position d’une maquette numérique :

La position d’une maquette numérique est définie par rapport à l’origine absolue de son espace de travail.

Dans un logiciel de CAO-DAO, la position d’une maquette numérique et l’orientation du Nord doivent être murement réfléchie avant de démarrer une modélisation. Et cela pour assurer les meilleures conditions de précision et d’échanges entre les différentes maquettes 3D et autres livrables 2D d’un projet, IFC et DXF/DWG pour ne pas les nommer.

L’opération est simple, elle consiste dans un premier temps à identifier un point de repère du site, puis à positionner ce point de repère sur l’origine absolue, et modéliser le projet en fonction de ce point. Pour cela, rien de tel qu’un fond de plan pour vous permettre d’identifier ce point de repère. Le fond de plan (DXF/DWG) et/ou le fichier nuage de point terrain du Géomètre restent les meilleurs supports pour vous aider à accomplir cette tâche. Il convient également de rappeler que l’utilisation d’un fond de plan cadastral est déconseillé, car son inexactitude géométrique est récurrente. Je vous conseille de demander à votre Maître d’Ouvrage de mandater un Géomètre dès le lancement du projet. A plus forte raison quand le client souhaite qu’il soit mené dans un processus BiM (Plus facile à dire qu’à faire dans de nombreuses situations).

Pour définir une bonne position, choisissez un point identifiable du site de construction.

Conseil mnémotechnique : Préférez un point qui restera stable et identifiable sur plan et sur site, du début à la fin du projet.

Par exemple, une borne de géomètre, un coin de parcelle de terrain ou pourquoi pas un point de bâtiment existant.

Schéma simple de position d’une maquette numérique par rapport à l’origine absolue d’un logiciel de CAO-DAO :

> Position et orientation de plusieurs maquettes numériques :

Quand une opération regroupe plusieurs bâtiment sur un site, on parle souvent de « grand projet ». Là encore le principe de placement est le même que pour un seul bâtiment.

Néanmoins la plupart du temps, il est fortement déconseillé de modéliser tous les bâtiments d’un projet dans le même fichier, pour assurer un meilleur processus de travail collaboratif BiM entre les différents intervenants.

Modéliser un bâtiment par fichier, notamment pour :

1. Permettre à chaque bâtiment de contenir ses propres informations ;
2. Conserver un niveau de précision géométrique optimal ;
3. Garder intact la structuration de chaque maquette numérique du projet (Hauteurs et niveaux d’étages) ;
4. Faciliter les échanges avec d’autres maquettes numériques 3D techniques de type IFC ( Exemple : Structures et MEP) ;
5. Limiter le poids des fichiers, car la guerre est déclarée aux Méga Octets.

Dans cet exemple, le tout comprend 12 fichiers modules de bâtiment, 1 fichier module du site et 1 fichier Master regroupant l’ensemble pour former le tout.

• Ne perdez par le Nord !

Bien que cette expression date de la nuit des temps, elle s’applique parfaitement au BiM. Pour limiter les risques d’erreurs dans la définition du Nord des différentes maquettes numériques du projet, vous noterez dans l’exemple ci-dessus que le Nord est à la vertical, pointée vers le haut et l’origine absolue sur un coin borné du terrain. Et il en est de même pour les maquettes numériques des fichiers modules « Workers », rassemblées dans ce schéma de fichier « Master ». Une autre approche d’organisation est possible, et cela en construisant chaque modules « Workers » suivant leurs propres plans orthonormés X-Y.

Alors, on la construit comment la maquette numérique, « droite ou de travers » ?? Peu importe en réalité, pour un projet collaboratif mené en BiM, le plus important est de définir la règle du jeu avant le lancement en production des maquettes numériques. Cette règle est dictée le plus souvent par le BiM Manager ou l’Architecte de l’opération, dont la maquette numérique est au cœur du processus de développement du projet.

Pour ma part quand il s’agit de décider et que j’ai déjà à disposition un fond de plan géomètre, j’ai une préférence pour conserver le Nord pointé vers haut et une origine commune pour l’ensemble des fichiers modules des bâtiment, quand il y en à plusieurs sur le même site.

> C’est quoi une origine absolue Ø ?

L’origine absolue Ø, appelée aussi origine interne est la source de toutes choses en matière de modélisation 3D et plan 2D numériques et aucun logiciel DAO – CAO – BiM n’y échappe. Vous ne pouvez pas la rater quand vous ouvrez un logiciel CAO-DAO, elle est représentée de différentes façons et souvent par des flèches indiquant le sens des X, Y et Z.

Quand on parle d’origine absolue pour un logiciel de CAO-DAO 3D ou 2D (BiM ou non BiM) il s’agit très exactement du point dont les coordonnées sont :

X=Ø ; Y=Ø ; Z=Ø

• Pourquoi l’origine absolue a autant d’importance ?

Tous simplement pour des raisons de précision géométrique, parce que chaque élément 2D ou 3D d’une maquette numérique est représenté graphiquement grâce à des coordonnées X ; Y ; Z. Et depuis quel point ? Le suspense est insoutenable….Je vous le donne en mille, depuis l’origine absolue Ø !

Démonstration :

Le premier schéma ci-dessous représente une maquette numérique modélisée à l’échelle d’une parcelle. Et le second une modélisation à l’échelle d’un territoire regroupant plusieurs régions d’un pays avec la même Origine Ø .

Pour le schéma du territoire, j’ai volontairement placé la maquette numérique très loin de l’origine Ø. Résultat : les coordonnées X ; Y et Z ne peuvent plus s’afficher entièrement tellement le projet est éloigné de l’origine absolue Ø. Même si beaucoup de logiciels de CAO-DAO sont remarquablement précis, peu importe l’unité avec laquelle on décide de travailler, ils ont tous leurs propres limites.

Conclusion :

La modélisation d’une maquette numérique BiM (pour un ou plusieurs bâtiments) ne doit jamais être très loin de l’origine Ø.

Quand une maquette numérique est modélisée trop loin de son origine absolue, cela :

1. 1. Demande au logiciel de gérer une liste de coordonnées dont les valeurs peuvent dépasser ses propres capacités de calculs ;
   2. Augmente le risque d’imprécision dans le positionnement des éléments de la maquette numérique ;
   3. Accrue les risques d’erreurs dans le traitement des datas.

• Espace de travail d’une maquette numérique.

Pour ne pas rallonger la lecture de cet article, je ne me risquerai pas à indiquer des distances à ne pas dépasser depuis l’origine Ø pour tel ou tel logiciel de CAO-DAO-BiM. Cependant, la valeur couramment retenue en CAO dans l’industrie du Bâtiment et des Travaux Publics et pour le BiM en général est d’environ 33 x 33 km, soit ± 16,5km autour de l’origine absolue. Au delà, des problèmes de précision numérique peuvent apparaître et faire ralentir considérablement les temps de calculs des postes informatiques.

Zone de travail en CAO-DAO pour le BiM

Pour bien comprendre : si un projet ne s’étale pas sur plus de 33km, alors la même origine absolue peut faire office de point de repère commun pour l’ensemble des maquettes numériques du projet. En revanche, si un projet s’étale sur plus de 33km, des découpages des zones de travail doivent être fait en suivant leurs propres points de repère absolue. De sorte à pouvoir assembler les différentes maquettes numériques du projet complet dans un autre fichier de travail ou vers une solution SIG (mieux).

Challenge chimérique, pour forcer un peu le trait : Si l’envie vous vient de modéliser la planète terre sur un ou plusieurs fichiers de travail, même en les rassemblant ensuite cote à cote, vous n’y arriverez pas avec un simple logiciel de CAO-DAO-BiM. Cela ravira peut être encore quelques « platistes » évoluant comme un logiciel de CAO, c’est à dire dans un univers plat, limité et parfaitement orthonormé.

• Solution à l’échelle d’un territoire, d’un pays, d’un continent et de la planète :

Pour une mise en forme et une visualisation numérique globale des ouvrages construit à l’échelle d’un territoire il conviendra d’utiliser un logiciel spécifique de type SIG (Système d’Information Géographique ). Exemple : QGIS, une référence pro et open source. Ou dans un registre beaucoup plus récréatif, la solution Google Earth, car aussi surprenant que cela peut paraître, elle offre des solutions SIG au grand public, notamment avec son format KMZ.

C’est précisément à l’échelle d’un grand territoire que le couplage des informations de Position de la maquette numérique + Point de topographie + Orientation du Nord + Altitude + Longitude + Latitude d’une maquette numérique entre aussi en action…nous arrivons bientôt sur ces sujets.

• Est-il possible de déplacer une origine absolue ?

Non, il est impossible de déplacer une origine absolue. Oui mais ! Certains logiciels BiM proposent des « objets de localisation ou point de topographie » (les noms diffèrent suivant les logiciels) et qui permettent de définir fictivement une origine de projet. De telle sorte à pouvoir exporter ou importer des livrables BiM (Formats IFC-DXF-DWG-FBX,…) en fonction de ce point localisé à l’aide d’un objet ou d’une fonction spécifique du logiciel utilisé.

• Mais alors s’il existe des objets permettant de redéfinir un point d’origine comme on veut, à quoi bon s’embêter avec cette origine absolue ?

Indépendamment du fait qu’il est très pratique d’utiliser pour des cas précis, un « objet de localisation », il ne reste qu’un point fictif pour une maquette numérique de travail, comme une sorte de faux point Ø de l’espace de travail. Le chapitre qui suit décrit plus en détail à quoi peut servir un « objet de localisation ».

Il est donc capital de ne pas négliger la position et l’orientation du projet par rapport à l’origine absolue pour deux raisons déjà citées :

1. 1. Pour assurer des échanges fluides et sûrs entre les différentes maquettes numériques durant le processus de travail collaboratif de conception et de réalisation du projet.
   2. Pour répondre à la problématique majeure du niveau de précision géométrique des logiciels et solutions CAO-DAO-BiM.

> Point de localisation BiM, appelé aussi point de topographie :

La plupart des logiciels Open-BiM proposent différents objets en bibliothèque.

Suivant le logiciel BiM utilisé, le nom peut différer, certains l’appelle « Point de topographie », « Point de base »,  » objet de géoposition » ou bien encore  » objet de géolocalisation ». OUPS ! J’avais promis de ne pas utiliser ces mots pour éviter les sources de confusion ou de malentendu. L’important est surtout de savoir de quoi il s’agit quand ces termes sont utilisés, car on les entend souvent dans un projet mené en BiM. Et là encore tout le monde n’emploie pas toujours les mêmes mots pour dire la même chose…

• A quoi sert un point de topographie ?

Très pratique dans des cas bien précis. Cet objet est utilisé pour répondre à un besoin de positionnement de la maquette numérique vers un autre système de coordonnées.

Dans le schéma ci-dessous un « objet de localisation » a été positionné en X – Y – Z pour permettre une exportation du fichier au format IFC ou DXF-DWG. Ce fichier IFC ou DXF-DWG sera utilisé pour être importé dans un autre logiciel CAO-DAO, Plateforme BiM ou SIG. Le positionnement de cet objet à été fait grâce aux coordonnées indiquées par l’entité qui importera le fichier IFC dans son logiciel.

• Cas d’usage :

Exemple : Un Architecte doit envoyer à son Maître d’Ouvrage un fichier IFC pour une intégration de la maquette numérique du projet dans un logiciel utilisant un autre système de coordonnées.

Scénario :

• • • Le MOA : Merci de m’envoyer votre maquette numérique au format IFC en tenant compte du point de repère de mon logiciel.
    • L’Architecte : Entendu, merci de m’indiquer les coordonnées X – Y – Z de votre point de repère par rapport à un point précis du projet.

Une fois ces informations reçues du MOA, l’Architecte a placé un « objet de localisation » en X – Y – Z en suivant les indications fournies. Puis il a procédé à l’exportation au format IFC en tenant compte de l’objet de localisation pour l’envoyer au MOA. Dans cet exemple j’utilise volontairement le mot « point de repère » car dans le cas d’une importation dans un SIG la notion d’origine Ø est relative au secteur dans lequel se situe le projet dans le monde réel. Voir le chapitre sur le géoréférencement.

• Conseil :

Pour faciliter les échanges entre les différentes maquettes numériques d’un projet ( Maquette architecturale, terrain, structures, MEP), je vous recommande d’utiliser le même point de référence durant les phases de conception et de réalisation. Celui de l’origine absolue de la maquette numérique architecturale.

Pourquoi l’origine Ø de l’Architecte ? Tout simplement parce que la maquette numérique architecturale est le plus souvent au cœur du processus de travail collaboratif en BiM avec les autres intervenants ( Ingénieurs, entreprises et autres acteurs de la construction).

> Géoréférencement BiM :

Le « Géoréférencement » d’une maquette numérique BiM consiste à renseigner ses informations géographiques.

Cela nous plonge dans le domaine de la Géomatique. Ce mot est issu de la contraction des termes « Géographie » et « Informatique« . Il est également bon de savoir que ce domaine englobe également les SIG ( Système d’information Géographique).

Rassurez-vous ! Pas besoin d’être un expert en géomatique pour géoréférencer une maquette numérique BiM.

• A quoi correspondent des informations de Géoréférencement BiM dans une maquette numérique ?

Les informations de géoréférencement BiM correspondent à un point précis dans l’espace de travail CAO de la maquette numérique.

Oui mais où se situe ce « point précis » ?

Je vous le donne encore en mille : Vous l’aurez peut être deviné… il s’agit du fameux point « origine absolue » ou celui du « point de topographie ». La technique diffère suivant le logiciel utilisé, certains logiciels proposent même de choisir entre l’un et/ou l’autre.