Géoréférencement dans la méthode BIM

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Ce „use case“, traite de la problématique du géoréférencement dans le cadre du BIM, pour de petits ou de grands ouvrages. Dans ce but, une marche à suivre détaillée a été produite (voir annexe) de laquelle a été tirée ce „use case“ comprenant une carte de processus et sa description. Il vise à montrer à tous les intervenants d’un projet de construction, mais surtout aux architectes et planificateurs, l’importance du thème du géoréférencement et ainsi à éviter des erreurs et des surcoûts aux personnes impliquées. Les principes généraux sont traités dans le chapitre d’introduction puis des aides pratiques à la décision sont présentées, des solutions possibles sont décrites et enfin des recommandations sont données en tant que «Best Practice» concernant les éléments suivants :

• définition du système de coordonnées du projet
• définition du point de référence du (PRefP)
• définition du point de référence altimétrique du projet (PRefK)
• définition d’une éventuelle rotation (déviation par rapport au nord)
• définition d’un éventuel changement d’échelle
• définition de deux points de calage supplémentaires
• recommandation relative aux possibilités de géoréférencement en IFC
• recommandation relative à la mise en oeuvre de technique de mensuration.

La carte de processus décrit la procédure à suivre étape par étape conduisant à un géoréférencement correct dans une phase précoce et constitue ainsi une base pour de nombreux autres „use cases“ comme, par exemple, le modèle de coordination, le field2bim (levés d’éléments existants) ou le bim2field (implantations).

Nous remercions le groupe de pilotage „BIM-Geodaten“ pour la mise en route, Andy Kluser (GeoplanTeam) et Bernd Domer (HES-SO/HEPIA) pour la rédaction ainsi qu’Ingénieurs-Géomètres Suisses (IGS) pour le soutien financier dans l’élaboration du guide et de ce „use case“.

• Coordination des modèles, sans problème, grâce à un système de coordonnées commun pour tous les modèles spécialisés
• Evitement de fautes et de surcoûts grâce à un cadre de coordonnées unifié
• Transformation entre le système de coordonnées local du projet (modèle BIM), le système de coordonnées géodésique et la situation réelle, sur place, définie de manière claire
• Accès unifié aux données nécessaires relatives au géoréférencement et aux systèmes de coordonnées car ces données sont définies et décrites de manière claire et unifiée dans le BAP et le modèle de référence (en IFC) et ce dès le début d’une construction.
• Possibilité de fournir des produits de géomatique adéquats par la méthode BIM
• Base pour d’autres „use cases“, comme la coordination entre spécialistes, le relevé ou l’implantation d’éléments, etc.

La problématique du géoréférencement doit être traitée et documentée par le planificateur resp. l’architecte tout au début d’un projet de construction. Il crée la relation, à l‘aide d‘une transformation, entre le système de coordonnées du projet et le système de coordonnées géodésique d‘ordre supérieur.

Pour les immeubles en hauteur et les ouvrages de petite taille, un système de coordonnées local, sans déformation, lié au système de coordonnées géodésiques d’ordre supérieur, est généralement suffisant comme système de coordonnées du projet (PRefP = point limite ou point fixe planimétrique). Dans le cas d’ouvrages linéaires de grande taille, le tracé est généralement décrit dans un système de coordonnées géodésique d’ordre supérieur. Par contre, les plus petits ouvrages d’ingénieur qui lui sont associés sont décrits dans leur propre système de coordonnées local, lequel est lié au tracé. Les paramètres de transformation nécessaire au géoréférencement sont déterminés à partir de points de calages identiques dans les deux systèmes. Les écarts qui en résultent doivent faire l’objet d’une analyse. En fonction des exigences de précision du projet, un facteur d’échelle devra être introduit, ou pas.

Le PRefP est, en planimétrie, le point zéro du projet et doit, de préférence, correspondre à un point dont les coordonnées sont connues dans le système géodésique d’ordre supérieur (point limite ou point fixe planimétrique) connu en coordonnées. Il est représenté à l’aide d’une pyramide à base carrée et doit posséder des données sémantiques. Le PRefP est décrit dans le BAP.

Le PRefK donne l’altitude locale du projet (+/-0.00) et doit être représenté, pour bien se distinguer visuellement du PRefP, à l‘aide d’une pyramide à l’envers. Il doit posséder des informations sémantiques et être décrit dans le BAP. Si le modèle est tourné par rapport au nord, l’angle de rotation doit être donné avec 3 décimales, correspondre à un azimut, c’est à dire comme une valeur d’angle par rapport à l’ordonnée, tournant dans le sens des aiguilles d’une montre et être inscrit dans le BAP. Un changement d’échelle doit être donné avec au moins 5 décimales et doit également être documenté dans le BAP. Des points de calage/contrôle peuvent servir à un contrôle simple et indépendant du géoréférencement. Ils doivent posséder, comme données sémantiques, des coordonnées dans le système local du projet et dans le système de coordonnées d’ordre supérieur. Comme le PRefP, ils sont représentés par un objet 3D de la forme d’une pyramide et doivent être documentés dans le BAP.

En IFC, il existe plusieurs possibilités de géoréférencement. Clemen et al. (2019) propose, dans leur concept de Level of Georeferencing (LoGeoRef), 5 niveaux. Pour un géoréférencement correct, les niveaux LoGeoRef30, LoGeoRef40 und LoGeoRef50 sont recommandés mais seul le LoGeoRef50 permet d’introduire un changement d’échelle et des métadonnées sur les systèmes de coordonnées. Ce niveau n’est disponible qu’à partir de la version 4 de l’IFC. Un concept permettant de décrire un réseau de points fixes, des points de calage et de procéder à une transformation en trois phases dans des projets comprenant plusieurs bâtiments dans une même petite zone manque dans le schéma de données de l’IFC.

Le réseau de points fixes représente la réalisation du cadre de référence des coordonnées du projet et donc l’interface entre le plan et la réalité. Sa mise en place et son calcul par un spécialiste sont des conditions nécessaires à l’obtention d’une grande précision et de la fiabilité. Les coordonnées dans le système du projet et dans le système géodésique d’ordre supérieur de chacun des points fixes doivent être données de manière sémantique explicitement comme valeurs caractéristiques. Géométriquement, les points fixes sont représentés par des pyramides dans le modèle spécifique de géomatique. Le modèle spécifique de géomatique contient toutes les données qui relèvent de la responsabilité du géomaticien. Il peut s’agir, outre le réseau de points fixes, de données existantes, de géodonnées existantes montées en 3D, de données d’implantations ou de toute autre géoinformation. Le flux de données, basé sur un modèle, joue un rôle central dans la méthode BIM, de l’intégration des données de base à la livraison de résultats. Cela conduit à des changements radicaux dans les habitudes de travail et, nécessairement, à des modifications dans les processus.

Vous trouverez des explications détaillés sur tous ces différents sujets dans le guide, en annexe.

• Sensibiliser tous acteurs d‘un projet de construction et, en premier lieu, les architectes et les planificateurs à l’importance du géoréférencement
• Encourager la collaboration avec des experts en géomatique pour améliorer l’utilisation et la compréhension des produits resp. des services de géomatique dans le BIM
• Créer une description, orientée vers la pratique, du processus de géoréférencement dans le BIM
• Fournir une base de discussion à la thématique du BIM et du géoréférencement en Suisse, qui pourra ensuite être développée
• Définir, de manière précoce, le système de coordonnées, la transformation dans le système de coordonnées géodésique d’ordre supérieur et les introduire / documenter dans le BAP et le modèle de référence (en IFC)
• Utiliser, de manière unifiée, le système de coordonnées du projet dans tous les modèles spécialisés
• Garantir en tout temps, dans les deux sens et avec la précision requise, la transformation entre le système de coordonnées du projet et le système de coordonnées géodésique et pouvoir la contrôler, de manière indépendante, avec des points de calage/contrôle
• Choisir le système de coordonnées du projet de telle sorte que les déformations et tensions entre le plan et la réalité du terrain restent dans les tolérances fixées
• Donner des recommandations pratiques relatives aux possibilités de géoréférencement dans l’IFC
• Donner des recommandations pratiques et sensées en rapport avec les techniques de mensuration.

Ce „use case“ traite du géoréférencement initial, dans une phase précoce du projet. Des processus conduisant à cette opération ou en découlant ne sont pas abordés, comme par exemple:

• l‘importation de géodonnées dans un format compatible BIM (natif ou en IFC)
• la création de modèles de l’état existant. Voir à ce sujet le „use case“ „Modélisation de l’existant" („Bestandsmodellierung")
• la création d’un modèle de référence / guide
• la description du contenu du modèle spécialisé de géomatique
• l’implantation d’éléments directement à partir du modèle BIM. Voir à ce sujet le „use case“ «Implantation à partir du modèle» («Absteckung aus Modell»)
• le contrôle qualité du modèle spécialisé de géomatique.

• Guide pour le géoréférencement, en annexe
• Demandes d’informations du mandant (IAG/AIA)

Références bibilographiques:

• buildingSMART FR, 2020. Géoréférencer un projet BIM.
• Clemen, C., Görne, H., 2019. Level of Georeferencing (LoGeoRef) using IFC for BIM. Journal of Geodesy, Cartography and Cadastre, 10/2019, S. 15-20. ISSN: 1454-1408.
• Ingensand, H., 2004. Einführung in die Geodätische Messtechnik für Geomatik- und Bauingenieure. ETH Zürich.
• Kaden, R., Clemen, C., 2017. Applying Geodetic Coordinate Reference Systems within Building Information Modeling (BIM). FIG Working Week 2017. Helsinki Finland.
• Kaden, R., et al., 2019. Leitfaden Geodäsie und BIM. Version 2.0 (2019) DVM-Merkblatt 11-2019.
• Jaud, S., Donaubauer, A., Borrmann, A.: Georeferencing with IFC: A Novel Approach for Infrastructure Objects, in: Computing in Civil Engineering, ASCE 2019, pp. 377-385.
• Mitchell, J., et al., 2020. User Guide for Geo-referencing in IFC. "How to Setup Geo-referencing in a Building or Linear Infrastructure Model". Version 2.0. buildingSMART Australia.
• SIA D0270, 2018. Anwendung der BIM-Methodik. Leitfaden zur Verbesserung der Zusammenarbeit.