Géoréférencement BiM et position d'une maquette numérique.

“Géoréférencement BiM” et “Position” d’une maquette numérique.

Définitions, informations et réflexions sur la “Position” d’une maquette numérique BiM et son “Géoréférencement”.

Introduction

Le “géoréférencement” et la “position” d’une maquette numérique sont des sujets de taille et d’une importance capitale en matière de processus de travail collaboratif BiM. Et la différence entre ces termes est souvent méconnue des acteurs d’un projet qui y sont parfois confrontés.

Mais pourquoi est-ce un sujet ? En apparence on pourrait croire qu’il suffirait en quelques clics d’indiquer à son logiciel BiM où et comment se situe le projet et “hop le tour est joué !”. Oui presque, mais en apparence seulement. Dans cet article je vais tenter d’expliquer le pourquoi du comment il est important de positionner avec soin une maquette numérique de projet pour nous permettre de la géoréférencer.

Pour commencer – même si cela peut paraître évident – il convient de rappeler que pour un logiciel de CAO-DAO, la terre est plate ! Alors que dans le réel (à part quelques marginaux) tout le monde s’accorde à dire et sait que notre planète est bien ronde. Ou ovale, pour les plus tatillons 🙂

Espace de travail en CAO-DAO : Univers plat
Position d'une maquette numérique : Pour un logiciel de CAO-DAO, la terre est plate
Monde réel : La terre est ronde
Géoréférencement. Dans le monde réel, la terre est ronde

Cette différence est un point d’entrée pour distinguer clairement la “position” et le “géoréférencement” d’une maquette numérique.

Définitions et explications

Dans ce chapitre je n’emploierai volontairement pas les mots de “géoposition” ou de “géolocalisation”, car c’est souvent source de confusions et de malentendus entre la “position” et le “géoréférencement” d’une maquette numérique. Néanmoins même si il est primordial de faire la différence entre ces mots, il est également important de savoir qu’une maquette numérique peut indiquer plusieurs positions. 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 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 définit par son emplacement par rapport à une origine absolue.

Dans un logiciel de CAO-DAO, la position d’une maquette numérique doit être murement réfléchie avant de démarrer sa modélisation tête baissée. Et cela pour assurer les meilleures conditions de précision et d’échanges entre les différentes maquettes 3D d’un projet.

Le travail est simple, il 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 du Géomètre reste le meilleur atout 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.

Pour définir une bonne position, choisissez un point identifiable sur le site. Par exemple, un coin de parcelle de terrain, un coin de rue ou même 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 de la maquette numérique par rapport à une origine absolue

Dans l’exemple ci-dessus, vous constaterez que le “Z” de l’origine absolue Ø correspond au niveau de sol fini du projet. Mais cela nous plonge dans un autre sujet qui est la “Structuration d’une maquette numérique BiM”. > Voir l’article consacré à la structuration d’une maquette numérique BiM.

> Position 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. 

Exemple de bâtiments modélisés et regroupés dans 1 seul fichier général.

Le tout comprend 13 fichiers (11 bâtiments, 1 terrain et un regroupement de l’ensemble dans le 13ème fichier général). Dans cet exemple, chaque maquette numérique a la même origine absolue comme point de repère et une même orientation du Nord pour faciliter leur intégration dans le fichier général.

Position de plusieurs maquettes numériques BiM par rapport à une origine absolue.

Bon à savoir :

La position d’une maquette numérique par rapport à l’origine absolue est souvent laissée au choix de l’architecte. Ou dans certains cas, sa position est précisée par le MOA BiM ou le BiM Manager de l’opération.

Si votre projet s’inscrit dans une démarche BiM, je vous conseille de contacter le BiM Manager ou le référent BiM du projet avant de démarrer. Cela vous aidera à bien positionner la maquette numérique et éviter des ajustements fastidieux si la maquette numérique n’est pas placée à l’endroit souhaité.

> C’est quoi une origine absolue Ø ?

L’origine absolue Ø 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.

CAO BiM - Position et Coordonnées X Y et Z

Quand on parle d’origine absolue dans un logiciel CAO-DAO 3D ou 2D 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.

La solution à l’échelle d’un territoire :

Pour une mise en forme et une visualisation d’un ou plusieurs bâtiments, ouvrages en génie civil dans “le monde réel” à l’échelle d’un territoire complet il conviendra d’utiliser un logiciel spécifique de type SIG (Système d’Information Géographique ).

C’est précisément à ce moment que le Géoréférencement d’une maquette numérique entre aussi en action…nous y arrivons bientôt.

Résultat d'un géoréférencement : Vue de Paris avec un logiciel SIG - Google Earth
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. 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.

Pour éviter de rallonger considérablement la lecture cet article, je ne me risquerai pas à indiquer des distances à ne pas dépasser depuis l’origine Ø. Car la démarche des calculs, des tests et la rédaction d’une synthèse est un sujet à part entière.

  • 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” qui permettent de définir fictivement une origine de projet. De telle sorte à pouvoir travailler, exporter ou importer des maquettes numériques en fonction de cette origine fictive.

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

Indépendamment du fait qu’il est très pratique d’utiliser – dans des cas précis – un “objet de localisation” cela ne reste qu’un point fictif, comme une sorte de faux point Ø. Le chapitre qui suit décrit plus en détail à quoi peut servir un “objet de localisation”.

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

    1. Pour assurer des échanges fluides et sûrs entre les différentes maquette numériques durant le processus de travail collaboratif de conception et de réalisation de l’ouvrage.
    2. Pour répondre à une problématique majeure qui est le niveau de précision des logiciels et solutions CAO-DAO.

> Objet de localisation BiM :

La plupart des logiciels Open-BiM proposent cet objet en bibliothèque.

Certains acteurs l’appelle aussi ” objet de géoposition” ou ” 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 objet de localisation ?

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 dont l’origine absolue ne serait pas la même que celle d’un autre logiciel utilisé pour le projet.

Objet de localisation pour géoréférencement BiM et autres usages

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. Ce fichier IFC 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.

Objet de localisation BiM
  • Cas d’usage :

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 de repère “origine absolue” ou celui de “l’objet de localisation”. La technique diffère suivant le logiciel utilisé, certains logiciels proposent même de choisir entre l’un ou l’autre.

Position maquette numérique - Origine absolue Ø
Origine absolue Ø
Logo - Objet de localisation BiM
Objet de localisation
  • Que peut-on trouver dans des informations de Géoréférencement ?

En matière de BiM et suivant le logiciel utilisé la liste peut être longue. Parmi les informations capitales à côté desquelles il ne faut pas passer il y a :

  1. Les coordonnées Latitude, Longitude et Altitude du point de repère. Ces coordonnées peuvent se récupérer dans un logiciel ou une plateforme SIG ( Google earth, IGN, Géoportail, etc.). ou être indiquées par le géomètre du projet.
  2. Le “Nord du projet”. Celui-ci se définit directement dans une fonction du logiciel utilisé.
Géoréférencement et coordonnées GPS
Coordonnées Latitude, Longitude et Altitude
Position Orientation du nord
Orientation du Nord du projet

Dans un registre plus détaillé, vous trouverez également :

    1. Le système géodésique ;
    2. Un référent altimétrique ;
    3. La projection et la zone cartographique ;
    4. Un Nom de CRS projeté ;
    5. Etc.

Ces informations ne sont pas capitales pour un simple géoréférencement, mais peuvent être demandées par un acteur du projet quand il s’agit de les employer dans un logiciel ou plateforme SIG spécifique. Là encore cet acteur ou le Géomètre de l’opération pourrait vous indiquer les bonnes informations pour une intégration de la maquette numérique du projet.

Pour en savoir un peu plus, voici quelques articles intéressants :

  • Comment renseigner des informations de Géoréférencement dans une maquette numérique ?

Il existe plusieurs façons d’opérer un Géoréférencement en fonction du logiciel BiM utilisé : 

    1. Par le biais d’une option spécifique du logiciel ;
    2. Dans les options de localisation de l’origine Ø ;
    3. Ou des paramètres d’un objet de localisation.
  • Cas d’usage :

Comme dit l’adage, puisque “un petit dessin vaut mieux qu’un long discours”, voici quelques exemples – parmi tant d’autres – de résultats obtenus grâce au géoréférencement d’une maquette numérique.

Vision du projet dans son contexte environnementale

Dans l’exemple ci-dessous, j’ai simplement renseigné (dans le logiciel BiM utilisé pour la modélisation du projet) les cordonnées Latitude – Longitude – Altitude récupérées via Google Earth et définit un “Nord de projet”. Ensuite, pour vérifier rapidement que ces indications étaient les bonnes, j’ai exporté la maquette numérique vers Google Earth. Projet d’agrandissement de l’Arc de Triomphe, rien que ça ! 🙂

Vue google earth existantVue google earth avec projet géoréférencé

Le support de communication utilisé pour l’exemple ci-dessus est Google EarthIl pourrait en être de même avec une autre solution SIG. Le logiciel BiM utilisé pour la modélisation du projet est Archicad.

Etude de parcours solaire

Dans l’exemple ci-dessous, le logiciel de modélisation du projet m’a permis de générer une simulation de parcours solaire un jour en été. Pour ce cas d’usage, il est souvent demandé ou recommandé de lancer des animations pour les 4 saisons de l’année.

Le logiciel BiM utilisé pour la modélisation du projet, le géoréférencement et la création de la vidéo est Archicad.

  • Dimensions du BiM et géoréférencement :

Le géoréférencement BiM ne se limite pas à la vision du projet sur une plateforme SIG ou une étude de parcours solaire. Il peut être utilisé pour de nombreux cas d’usage. Et concerne plusieurs dimensions du BiM depuis la phase de conception, jusqu’au cycle de vie d’un bâtiment.

Dimensions du BiM concernées par le géoréférencement :

  1. BiM 6D pour ce qui traite du “développement durable” et des “études d’actions climatiques” ;
  2. BiM 7D concernant la “maintenance et l’exploitation” ;
  3. J’ajouterai également le BiM 8D qui concerne la “prévention et la localisation des secteurs à risques pour les tiers” durant les phases d’exécution et d’exploitation de l’ouvrage.

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