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Cas d'étude

Evaluer la déformation d'une coupole

Dans le cadre de la formation Digital Retrofit, Buildwise et l’atelier 450ppm ont pu travailler sur le relevé du planetarium du Bruxelles. Un relevé rapide au drone à permis d’abord de capturer le bâtiment et sa coupole. Le logiciel CloudCompare a ensuite permis d’évaluer la déformée de la coupole, en prenant une sphère parfaite comme référence.

overview

Capture

Process

Deliver

Introduction

Il s’agit d’un exercice pratique extrêmement instructif, qui montre la rapidité avec laquelle il est possible d’accéder à des informations structurelles d’un bâtiment. A partir de simples images couleur, et via des processus de traitements de nuages de points élaborés, on peut comprendre comment la coupole de ce bâtiment se compare à une sphère parfaite. Les défauts structurels apparaissent ainsi clairement.

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Capture

La capture de données est ici très rapide: 1 vol drone et 1 batterie utilisée. Le système RTK embarqué sur le drone permet d’obtenir une géolocalisation précise des images: cela améliore grandement la précision des reconstructions obtenues.

Capture des images sur SITE

Un drone DJI Mavic 2 Enterprise Advanced a été utilisé pour capturer 300 images tout autour du bâtiment. Le vol est manuel: le pilote marque un temps d’arrêt pour chaque prise de vue. Comme toujours avec la photogrammétrie, le but est d’obtenir un recouvrement suffisant entre deux images successives. La coupoule étant la zone d’intérêt, davantage de photos y sont capturées.

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Process

La chaine de traitement est ici relativement simple: on commence par la reconstruction 3D dans le logiciel de photogrammétrie. On en extrait le nuage de points qui est traité plus en profondeur dans un logiciel spécialement dédié (mais gratuit!).

Reconstruction photogrammétrique

En premier lieu, les images capturées sur site sont donc traitées par photogrammétrie dans le logiciel Agisoft Metashape. On en extrait un nuage de points à haute densité, à savoir ici un ensemble de 135 millions de points (pour une option en ‘haute qualité’). Si un tel nuage de points reste un fichier volumineux et peu pratique, on conserve un niveau de détails géométriques extrêmement haut, et surtout une capactité de traitement technique que n’offre pas les maillages. 

Notons que le géoréférencement du modèle n’est ici pas critique, puisque l’on vise principalement à faire des analyses de déformées locales. Le RTK reste utile pour augmenter la précision dimensionnelle du relevé.

 

Préparation du nuage de points

Dans le logiciel Agisoft, il est toujours conseiller de calculer la valeur de ‘confiance’ lors de la production du nuage de points. Cela permet de facilement filtrer ce nuage et d’enlever les zones les plus incertaines. Ici, on observe que les points appartenant à la coupe dénote un très haut niveau de confiance.

Une fois filtré (on se débarasse des points avec un niveau de confiance inférieur à 5), le nuage est exporté en format LAZ (afin d’optimiser l’espace sur le disque dur). 

Couleur Confiance

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Deliver

C’est dans le logiciel CloudCompare que les traitements les plus poussés auront lieu.

Centrage sur la zone d'intérêt et sous-échantillonnage

Une fois dans CloudCompare, la première étape consiste à ne garder qu’une zone du nuage de points, autour de la coupole. On utilise pour cela l’outil ‘Cross Section’. la zone finale d’intérêt est composée d’environ 11 millions de points. On crée immédiatement une version plus légère de cette zone, constituée de 1 million de points via un algorithme de sous-échantillonnage (limiter le nombre de points à un nombre voulu).

Identification d'une sphère de référence

Evaluer la déformée de la coupe impose de choisir une référence: quelle est la forme théorique idéale de cet élément architectural? On doit donc ‘détecter’ une sphère parfaite, qui s’inscrit au mieux aux points qui définisse la coupole. A cette fin, l’algorithme ‘RANSAC’ est une solution courante dans l’industrie. Il vise à détecter des formes géométriques simples (plan, sphère, cylindre, …) dans un nuages de points.

Ici, l’algorithme permet d’identifier une sphère de référence, pour laquelle 60% des points du nuages se trouvent à une distance comprise entre -2 et +2cm.

Analyse géométrique

Evaluer la déformée de la coupe impose de choisir une référence: quelle est la forme théorique idéale de cet élément architectural? On doit donc ‘détecter’ une sphère parfaite, qui s’inscrit au mieux aux points qui définissent la coupole. A cette fin, l’algorithme ‘RANSAC’ est une solution courante dans l’industrie. Il vise à détecter des formes géométriques simples (plan, sphère, cylindre, …) dans un nuages de points.

Ici, l’algorithme permet d’identifier une sphère de référence, pour laquelle 60% des points du nuages se trouvent à une distance comprise entre -2 et +2cm.

Il reste à comparer la sphère obtenue aux points du nuages. Autrement dit, pour chaque point, mesurer sa distance à la surface de la sphère. On obtient ainsi une cartographie des déformations. Généralement, on indique la déformation selon un code couleur (par exemple: les points colorés oen rouges sont situés à une distance poisitive de la sphère – ou ‘en avant’ – et les points bleus à une distance négative – ou ‘en arrière’).

Author

Samuel Dubois

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