Générer et exploiter le nuage de points 3D d’un bâtiment

Publié le 24 Juin 2022

Avec la révolution numérique, il est désormais possible de prendre les relevés topographiques d’une infrastructure en quelques minutes seulement. Ceci est possible grâce à l’utilisation d’un scanner 3D. Ce type d’appareil permet en effet de prendre un relevé de mesures d’une grande précision, grâce à des nuages de points. Mais qu’est-ce qu’on entend plus particulièrement par nuage de points ? Comment faire pour générer un nuage de points 3D d’un bâtiment ? Comment l’exploiter pour un projet d’études ou de conception ? Les réponses dans la suite de l’article.

Un nuage de points : c’est quoi ?

Le nuage de points est l’un des formats de données topographiques résultant de la numérisation 3D d’un espace donné. Ces points de données sont plus exactement une représentation numérique tridimensionnelle d’un objet ou d’un espace. Un nuage de points se compose généralement de millions de points dont chacun possède une coordonnée x, y et z dans un repère à trois dimensions. La composition obtenue à partir de ces points imite ainsi la forme de l’objet scanné comme des murs, des façades ou de n’importe quels autres objets architecturaux. 

Par rapport aux autres modèles de représentation graphique 3D comme le maillage, les nuages de points ne sont pas liés entre eux, même si la perception de ces derniers semble être continue. Les nuages de points sont donc une véritable empreinte 3D d’un bâtiment et des équipements (petits ou gros objets) qu’il contient. En tant que représentation fidèle à la réalité, les nuages de points sont devenus des outils indispensables pour les professionnels du bâtiment. Ils peuvent être utilisés aussi bien par les architectes et les géomètres que les bureaux d’études, les maîtres d’ouvrage, etc.

Comment générer un nuage de points ?

Un nuage de points est obtenu généralement par l’utilisation d’un scanner laser 3 D. Ce dernier permet de reproduire les conditions existantes d’une infrastructure de façon numérique. Fonctionnant selon le même principe qu’un télémètre traditionnel, le laser scanner 3D permet de prendre le relevé de mesures d’un bâtiment. Il repose sur le principe de la lasergrammétrie et sur l’utilisation de la technologie Lidar. Chaque scanner professionnel est en fait équipé d’un ou plusieurs capteurs Lidar. Ces derniers émettent des faisceaux lumineux qui balaient l’environnement dans toutes les directions. À chaque fois qu’un faisceau rencontre un obstacle, l’appareil mesure la distance jusqu’à celui-ci. Cela permet de mieux positionner un objet dans l’espace. 

En effet, à chaque fois que le faisceau rencontre un objet, le scanner prend les coordonnées x, y et z de ce dernier. La répétition de ce processus tout au long du balayage et va permettre d’obtenir un nuage de points brut. La richesse des données dépendra en grande partie de la finesse du balayage, de la configuration choisie et de la qualité du scanner pro utilisé. Un nuage de point pourra être en noir et blanc ou en couleur en fonction des capteurs et de la méthode d’acquisition utilisés. Dans le secteur de la construction, les scanners terrestres sont les plus utilisés pour capturer et numériser un bâtiment. Cependant, depuis quelques années, les drones sont également utilisés pour effectuer un relevé des mesures des toitures et des éléments externes d’une infrastructure.

Comment assembler les nuages de points ?

Les données issues du scanner laser 3D sont encore des données brutes. Pour être exploitables, ces nuages de points bruts devront être assemblés. La méthode d’assemblage peut varier en fonction de la solution de scan 3D utilisée. Dans le secteur du bâtiment, on utilise principalement les scanners statiques et les scanners mobiles.

Assemblage des nuages de points avec un scanner statique

Le scanner statique est actuellement la solution de relevé topographique la plus utilisée dans le secteur de la construction. Monté généralement sur trépied fixe, cet appareil de mesures doté d’un capteur Lidar permet de générer des nuages de points très denses. Il permet de numériser une infrastructure station par station. Un nuage de points sera généré pour chacune des stations. Pour un relevé précis, il faudra recaler les nuages de points entre eux.

Ce processus d’assemblage peut se faire de différentes façons. Il peut par exemple s’opérer par recouvrement avec la méthode ICP (Iterative Closed Point). En mesurant la distance entre les points de chaque nuage, cette méthode permet d’estimer les meilleurs alignements et configurations possibles. L’assemblage peut aussi s’opérer par le placement de cibles dans l’environnement durant le processus de captation. Cette méthode est très pratique dans le cas où l’environnement manque d’éléments géométriques caractéristiques.

Assemblage des nuages de points avec un scanner mobile

Contrairement à un scanner statique, un scanner mobile ou dynamique permet de réaliser une maquette numérique d’une infrastructure tout en se déplaçant. Il nécessite l’utilisation de plusieurs capteurs Lidar pour la réalisation de relevés d’une infrastructure. Les nuages de points obtenus avec cette solution de scan laser couvrent donc toutes les zones dans lesquelles le scanner s’est déplacé. Ils permettent de contourner les objets et les zones difficiles d’accès afin d’avoir des numérisations complètes des environnements.

Vous l’aurez compris, un scanner mobile permet d’avoir un nuage de points de toutes les zones où l’opérateur a choisi de parcourir. Cependant, pour une meilleure exploitation de ces nuages de points, il faudra les assembler. Pour cela, il faudrait relever les cibles communes de plusieurs nuages de points. Il est aussi possible de relever les coordonnées de ces cibles via une station totale. Ces coordonnées vont par la suite subir un post-traitement pour faciliter l’assemblage des nuages de points.

Comment bien exploiter le nuage de points 3D d’une infrastructure ?

Un nuage de points peut être exploité de plusieurs façons. Même si un nuage de points est encore brut, il peut déjà être exploité. Il existe actuellement des logiciels de CAO spécialisés permettant d’exploiter les données brutes d’un nuage de points. Ce type de données intègre en effet des informations qui peuvent être menées dans une scène 3D. Qui plus est, un nuage de points brut peut servir de base pour créer un plan 2D ou une simple maquette numérique. Pour cela, il suffit d’isoler les coupes horizontales et verticales du nuage de points. Ces coupes peuvent par la suite être utilisées pour créer un plan 2D via un logiciel de modélisation comme Autocad par exemple.

Le nuage de points est également nécessaire pour créer une maquette BIM. À titre d’information, le Scan to BIM est une nouvelle technologie permettant de créer un modèle BIM d’un bâtiment existant depuis son nuage de points. Constituant une base fiable pour le traitement des données, il permet de modéliser un bâtiment complexe plus rapidement. Il permet également de mettre à jour une maquette numérique 3D en important les nouveaux nuages de points dans la maquette existante.

Mais le nuage de points peut aussi être utilisé dans le domaine de la réalité virtuelle, notamment pour faire visiter virtuellement un lieu. Il peut ainsi servir de support principal dans lequel des objets 3D peuvent être ajoutés. Le concepteur du bâtiment pourra ainsi trouver l’emplacement idéal pour un meuble ou n’importe quel objet à placer dans un bâtiment. Si vous cherchez un prestataire de confiance pour réaliser le scan 3D de votre infrastructure, n’hésitez surtout pas à profiter des services de S3D Engineering, votre spécialiste en modélisation et en numérisation 3D du bâtiment

« Retour aux actualités
Tout savoir sur nos prestations et services