Comment créer le nuage de points 3D d’un bâtiment ?

24 février 2023 0 Par Pure

Table des matières

Le nuage de points d’un bâti est une empreinte 3D sous forme de graphe, des équipements et composants du local. Il s’agit d’une représentation non modifiée de la réalité qui s’utilise pour la recherche de détails et des études fines. Atis.Cloud est une plateforme web de facilitation de l’utilisation des nuages de points en BTP. Elle présente ici les différentes méthodes de visualisation des espaces.

Les principales étapes de création d’un nuage de points 3D

Trois grandes étapes sont nécessaires pour concevoir le nuage de points d’un bâtiment. La première phase consiste à numériser la zone de construction. Cela se fait au moyen de différentes techniques selon les besoins de l’opérateur. Le résultat obtenu est ensuite importé dans un logiciel de visualisation de nuages de points 3D pour la modélisation. Il est même possible de réaliser des simulations 3D et analyser les maquettes et les importer sur ce logiciel.

Le nuage de points est enfin exporté du logiciel vers un système de conception assistée par ordinateur (CAO). Dans certains cas, c’est un système de modélisation de données du bâtiment. Ce nuage de points peut ainsi être combiné avec d’autres données comme CAD, BIM.

Quels moyens pour générer un nuage de points 3D ?

Différentes solutions permettent de créer un nuage de points 3D dans un bâtiment. Il est notamment possible d’utiliser la lasergrammétrie, mais aussi les scanners de type statique et dynamique.

Obtention de nuages de points 3D au laser

Dans le secteur des BTP, la technique du laser 3D est un procédé efficace d’obtention de nuages de points. Au moyen d’un scanner 3D, le procédé consiste à produire des points du local avec des coordonnées 3D. Au contact d’une surface du bâtiment, l’outil émet un faisceau lumineux qui fait le relevé des points. Ces derniers sont ensuite rassemblés par l’outil pour évaluer leur distance exacte.
Cela facilite la reproduction numérique des différents composants et équipements contenus dans le bâti.

Le résultat se présente sous forme d’une image pixelisée dont la taille est réduite pour faciliter la visualisation des points. Il est alors plus facile de stocker sur un serveur ou de partager les nuages de points avec d’autres personnes.

L’obtention de nuages de points de bâtiment au scanner dynamique

Le scanner mobile ou dynamique est une technique de création de nuages de points qui numérise l’environnement d’un local. Ici, le captage des points se fait en se déplaçant et est possible grâce à deux mécanismes. Le premier élément est la localisation par cartographie simultanée (SLAM), dont le rôle est de se situer dans l’espace. Le second système est la centrale inertielle (IMU) qui analyse les mouvements du scanner afin d’estimer sa vitesse et son orientation. La combinaison de ces mécanismes permet de capter les éléments présents dans le bâtiment sous forme de points.

Le nuage de points obtenu avec un outil dynamique couvre toute la zone dans laquelle l’opérateur est resté en mouvement. Il prend en effet en compte la surface du local, les objets qui s’y trouvent et les éléments de structure. Il s’agit par exemple du mobilier, des piliers, de la façade, etc.

La création de nuages de points au moyen du scanner statique

Solution d’obtention de nuage de points très populaire, le scanner statique génère des nuages de points assez denses. Ces outils numérisent aussi l’environnement du bâtiment station par station. Les scanners sont montés sur un trépied et dotés d’un capteur LIDAR.

En réalité, chaque station est une position fixe où l’outil balaie l’espace sur 320°. Un nuage de points est généré par chaque station pour constituer ensuite un ensemble plus vaste. Ces différents nuages sont ensuite recalés entre eux par deux méthodes. Le recalage s’opère par recouvrement grâce à la méthode Iterative Closed Point (ICP). Concrètement, le recalage par recouvrement analyse la distance entre les différents points de nuage pour estimer les meilleures dispositions possibles.

Le recalage par placement de cibles et sphères permet quant à lui d’optimiser la consolidation. Cette méthode est recommandée lorsque l’environnement possède peu d’éléments géométriques qui le caractérisent.

Sous quels formats se présentent les fichiers de nuages de point ?

Lorsque les images d’un nuage de points d’un espace ou local sont obtenues, elles sont condensées en fichiers. L’opérateur peut ensuite en présenter le plan sous plusieurs formats comme :

le format OBJ adopté par différentes applications,
le format PLY (Polygon File Format) inspiré du format OBJ.

Le format PLY est particulièrement conçu pour le stockage des données 3D. Il permet aussi de représenter les coordonnées des données dans un plan. Leur couleur, la texture ainsi que les normales de surface des données collectées peuvent être aussi obtenues avec ce format. À ces deux formats s’ajoutent les formats PCG, LAS et E57. Ce dernier convient particulièrement pour stocker des données d’un nuage de points et autres métadonnées produits par les scanners laser.

Les nuages de points 3D sont à multiples usages. Cette représentation de bâtiment facilite les recherches d’informations sur scène 3D, la prise des côtes, des dimensions et surfaces, etc. Sur la base d’un nuage de points, il est aussi possible de dessiner des plans 2D.