De la 2D à la 3D : comment les données SIG sont transformées en modèles BIM d'infrastructures

Natalia Kudinova passe la souris sur l'écran. Elle ouvre le programme ArcGIS Pro (Esri): nous voyons un tronçon de la route cantonale entre Interlaken et Grindelwald. Au début, on ne distingue que la surface de la route, entourée d'arbres et de maisons flous. A chaque clic, on en voit plus: des conduites de gaz, des tuyaux d'évacuation des eaux usées, des installations électriques, des câbles de télécommunication, puis des conduites d'eau potable.

Tout apparaît de manière plastique dans des «corps volumiques», comme ces éléments sont appelés dans le jargon du Building Information Modeling (BIM). La visualisation 3D est une représentation numérique de l'ensemble de l'infrastructure du tronçon de route. Le mandant de Natalia, l'arrondissement I des ingénieurs en chef de l'Office des ponts et chaussées du canton de Berne, pourra planifier et coordonner la rénovation de la route d'Interlaken sur la base de ce modèle.

Natalia, pourquoi demande-t-on de plus en plus des modèles 3D d'infrastructures ?

Nos clients - la Confédération, les services cantonaux et communaux et les communes - veulent connaître précisément l'état des lieux afin de pouvoir prendre des décisions. Ils utilisent les modèles pour leur planification, par exemple pour les projets de rénovation. Leurs ingénieurs doivent savoir tout ce qui se trouve en surface et sous terre, afin de planifier les mesures appropriées. Ils veulent savoir où les entreprises de construction peuvent forer et où elles ne peuvent pas le faire, ou encore où elles doivent drainer.

Grâce au modèle 3D avec géodonnées intégrées, les erreurs de planification et d'exécution peuvent être évitées. La combinaison des géodonnées et du BIM s'appelle d'ailleurs GeoBIM. Elle est particulièrement utile pour les grands projets de construction, l'urbanisme, la gestion des infrastructures ou les questions environnementales.

Pourquoi les données SIG n'existent-elles qu'en 2D ?

Je dois préciser ce point. Les données SIG, les données géoréférencées issues des systèmes d'information géographique (SIG), ne sont pas toujours uniquement bidimensionnelles. Dans le cas des installations de drainage, par exemple, il existe généralement des informations altimétriques, qui nous indiquent à quelle profondeur ou  hauteur se trouve un canalisation. Mais en règle générale, les données SIG ne sont disponibles qu'en deux dimensions. Cela s'explique par des raisons historiques: les systèmes SIG ont été développés autrefois pour les cartes et les plans. Les limites techniques et le manque de sources de données ont fait que la troisième dimension n'a pas été systématiquement saisie.

Lorsque tu crées des modèles BIM 3D à partir de données SIG 2D : quel est le défi à relever?

Comme les coordonnées altimétriques sont souvent absentes des SIG, nous savons par exemple où se trouve un câble souterrain, mais ni à quelle profondeur ni quel est son volume. Pour les puits, nous ne savons souvent que de manière imprécise, pour des raisons historiques, où et à quelle profondeur sont posées les conduites. Or, nous avons besoin de données altimétriques pour créer un modèle 3D. Le BIM ne tolère pas les données bidimensionnelles.

Peux-tu expliquer cette non-tolérance ?

Dans l'environnement BIM, il n'y a que des objets 3D. Toutes les données sont représentées sous forme de corps volumiques. Même une simple inscription, par exemple un numéro de parcelle, est représentée comme un corps. Le BIM n'accepte pas les données auxquelles il manque la troisième dimension. Nous avons affaire à deux mondes, celui des SIG et celui du BIM. Le défi consiste à réunir ces deux mondes.

Comment procèdez-vous lorsque des données manquent ?

Nous devons d'abord nous renseigner auprès du client quel est le degré de précision souhaité pour les modèles BIM. Si une grande précision est requise, la troisième dimension manquante doit être relevée sur place. Un puits, par exemple, serait mensuré à l'aide d'un tachéomètre. Mais il suffit souvent de travailler avec des hypothèses basées sur des normes, comme la profondeur habituelle des conduites: les conduites d'eau sont enterrées à au moins 1,5 mètre de profondeur afin d'être protégées du gel et de la pression, tandis que les conduites d'eaux usées peuvent être recouvertes dès 0,8 mètre.

Afin de mettre en évidence un manque de données, nous travaillons parfois aussi avec des représentations surdimensionnées: nous représentons par exemple un puits de profondeur inconnue avec une profondeur de 300 mètres. Si le client est satisfait de notre logique de données, nous traduisons toutes les données en un modèle BIM.

Comment cela fonctionne-t-il techniquement ?

Basler & Hofmann a développé un programme informatique spécialement conçu pour la conversion des données SIG en modèles BIM. Il calcule le modèle BIM en 3D à partir de toutes les données introduites. Nous mettons ensuite les données à la disposition de nos clients dans le format de fichier courant IFC. Ils peuvent ainsi ouvrir les modèles dans différents programmes et les partager avec des planificateurs spécialisés.

Regardons vers l'avenir. Est-ce que les SIG et le BIM finiront-ils par ne faire qu'un ?

Je pense que les systèmes SIG vont quasiment se fondre dans le monde BIM. Il ne sera alors plus nécessaire de procéder à une conversion technique. En Norvège, cette intégration est déjà réalisée, l'État ayant imposé certains formats logiciels à l'échelle nationale. En Suisse, la pression politique fait défaut.

Mais c'est l'avenir: l'intégration des deux mondes dans un seul système. Compte tenu de la complexité des projets d'infrastructure modernes, l'intégration complète de GeoBIM me semble même être une nécessité. C'est pourquoi nous travaillons en étroite collaboration avec les cantons, les communes et les hautes écoles sur des thèmes liés à GeoBIM, que ce soit dans le cadre de comités d'experts ou de projets en cours.