Modélisation 3D texturée d'Ouvrages d'Art: Relevés laser scanner embarqués et Intégration dans un SIG 3D
Groupement Ch. Haller & TPLM-3D & Spatial SA.
[Source: http://etat.geneve.ch/dt/dcmo/accueil.html]
Données sur les relevés
- Tunnels autoroutiers, voies ferrées, viaducs
- 17 ouvrages au total
- Longueur totale relevée: 7000 m
Objectif
- Compléments aux relevés LIDAR
- Intégration dans le SIG 3D existant
Besoin exprimé
- Modèles 3D texturés
- Traçabilité parfaite de la chaîne de production
Contraintes
- Délais très courts
- Aucune interruption du trafic
Etude du chantier
La ville de Genève est équipée d'un SIG 3D fonctionnant sous ESRI; ce socle 3D officiel est la base de la gestion du territoire du canton de Genève: aménageurs, architectes, urbanistes, gestionnaires des infrastructures et décideurs politiques peuvent s'appuyer sur la visualisation réaliste de ce SIG, en tirant profit de toutes les informations géographiques rattachées au SIG.
La base géométrique de ce SIG est surtout issue de relevés aériens LIDAR qui ont permis de saisir les volumes des bâtiments, le terrain naturel et le réseau routier.
Les ouvrages d'art tels que tunnels, passerelles, viaducs et ponts cependant ne peuvent être modélisés dans toute leur complexité par des relevés LIDAR.
Depuis 5 ans, le groupement des entreprises Ch. Haller / TPLM-3D / Spatial SA intervient sur des projets demandant des compétences multiples (métrologie, relevés de grande ampleur, GPS, SIG par exemple). Ces compétences ont été fortement sollicitées pour élaborer une méthode de travail répondant au cahier des charges, que ce soit pour le relevé sur le terrain, le contrôle qualité, la modélisation 3D texturée ou l'interface final avec le SIG.
Pour effectuer la saisie sur le terrain, nous avons opté pour des relevés avec un système laser scanner mobile, embarqué à bord d'un véhicule et des relevés en scanner fixe venant compléter les données sur les zones d'ombres ainsi qu'assurer les contrôles.
Le laser scanner embarqué (véhicule entre 20 et 80 km/h) permet d'obtenir des nuages de points sur toutes les infrastructures et leurs abords immédiats (chaussées, intrados d'ouvrages, piédroits et voutes de tunnels, terrain naturel, rambardes, marquages au sol etc...), référencés par GPS et station inertielle, sans aucune interruption du trafic.
Le fil directeur de cette mission d'envergure a été la traçabilité de chaque étape de calcul, du terrain, jusqu'à l'intégration des données dans le SIG: contrôles de la trajectographie par mesures GPS de points d'appuis, analyse des nuages de points, contrôle de l'adéquation entre les modèles 3D et les nuages de points, chaque étape donnant lieu à un rapport identifié, ouvrage par ouvrage.
Les modèles 3D se devant d'être précis (précision exigée de 15 cm en tout point), légers et facilement manipulables, nous avons adopté une méthode de modélisation issue de notre programme R&D mené depuis 4 ans dans la société, dont le but est de pouvoir modéliser des formes complexes d'après des données lasergrammétriques, de garantir certaines classes de précision, de texturer les modèles et de pouvoir les livrer dans des formats adaptés aux besoins des clients.
Une première étape consiste à extraire le filaire de l'ouvrage, suivi de la génération de surfaces (maillages ou surfaces géométriques suivant le cas). On obtient alors une ossature géométrique décrivant parfaitement l'objet. La construction complète de l'ouvrage fait l'objet de l'étape suivante, où l'on contrôle aussi la topologie 3D de l'ouvrage modélisé (pas de « jours + entre les différentes faces).
Le texturage reste une étape délicate car il implique de combiner textures génériques et textures réalistes issues de photographies numériques prises lors des relevés, qui doivent s'appliquer sur la géométrie avec précision: Cette phase de texturage par photographies numériques est gérée par le logiciel IMG Surveyor développé par TPLM-3D qui reprend les données photogrammétriques de chaque cliché, pour les appliquer de manière automatisée au modèle 3D.
