Will Ikerd, PE, PhD
Directeur de la recherche et de l'éducation, BIMForum Global
Fév. 2024

Ce qui suit est une brève introduction aux termes de conception et de construction virtuelles qui incluent le domaine de la capture de la réalité (RC) et de la réalité virtuelle (VC) / simulation avec modélisation dans l'industrie du bâtiment. Les prochains articles porteront sur l'utilisation de la RC dans divers domaines de l'environnement bâti.

Dans le secteur de la conception et de la construction de bâtiments, la réalité virtuelle (RV) fait référence à l'utilisation de la technologie informatique pour créer un monde simulé en trois dimensions qu'un utilisateur peut manipuler et explorer tout en ayant l'impression de s'y trouver. La simulation dans l'industrie du bâtiment est le processus qui consiste à utiliser la modélisation pour simuler l'environnement bâti. Le modèle simulé est ce que l'on voit dans la RV. Voici quelques applications clés de la RV et de la simulation dans ce secteur :

1. Visualisation de la conception: La RV permet aux concepteurs et aux architectes de créer des modèles en 3D pour aider les parties prenantes à voir le bâtiment avant qu'il ne soit construit. Cela permet de régler les moindres détails en les plaçant dans la pièce qu'ils sont en train de concevoir.
2. Amélioration de la collaboration: La RV peut réunir des équipes éloignées en les plaçant virtuellement dans le même espace. Cela facilite la collaboration entre les équipes sur site et hors site.
3. Examen et soutien de la conception: La RV améliore l'engagement des parties prenantes en donnant aux équipes de conception la possibilité de présenter une représentation réaliste de la conception.
4. Planification et suivi de la construction : La RV peut être utilisée pour améliorer la planification et le suivi de la construction.
5. Formation et sécurité: La RV peut également être utilisée à des fins de formation, en offrant aux travailleurs un environnement sûr et contrôlé pour l'acquisition de nouvelles compétences.
6. Économies de temps et d'argent: En utilisant la RV dans le processus de conception, la phase de construction de chaque projet peut permettre de gagner du temps et de l'argent.

Au fur et à mesure que la technologie de la RV s'affine et devient plus accessible, elle devrait faire partie de presque tous les aspects du processus de construction.

La réalité augmentée (RA) est une technologie qui superpose des objets générés par ordinateur à l'environnement physique de l'utilisateur, créant ainsi une expérience interactive. Dans le secteur du bâtiment, la réalité augmentée a été utilisée pour améliorer divers aspects du processus de construction :

1. Planification de projet: La RA permet de superposer plusieurs détails et éléments sur un plan de bâtiment, offrant ainsi aux parties prenantes une compréhension approfondie du projet.
2. Présentation de projet: La technologie AR peut être utilisée dans les présentations de projets, permettant aux clients de visualiser le produit final d'une manière plus immersive.
3. Capture de l'avancement des travaux: La RA peut être utilisée pour suivre l'avancement d'un projet de construction, en fournissant des mises à jour et des visualisations en temps réel.
4. Amélioration de la collaboration: La RA peut optimiser le travail d'équipe et la collaboration en permettant à tous les membres de l'équipe de visualiser et d'interagir avec le même modèle numérique.
5. Amélioration de la sécurité: La RA peut améliorer la sécurité sur les chantiers en fournissant aux travailleurs des informations et des avertissements en temps réel.
6. Formation: La RA peut être utilisée pour la formation dans le domaine de la construction, en offrant aux travailleurs un environnement sûr et contrôlé pour l'acquisition de nouvelles compétences.

La RA devrait connaître une forte croissance dans le secteur de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction (AEC) au cours des 5 à 10 prochaines années, à mesure que la technologie arrivera à maturité et que les entreprises de construction subiront des transformations numériques. Il s'agira d'une période dynamique à partir du moment où cet article sera publié, en 2024.

La réalité mixte (RM) est une technologie qui combine des objets du monde réel avec du contenu numérique de manière interactive et en temps réel. On parle de réalité "mixte" parce qu'elle utilise une technologie immersive pour combiner des environnements virtuels et réels, permettant aux utilisateurs de percevoir l'espace actuel superposé à des données holographiques provenant d'un modèle 3D.

Dans le secteur de la conception et de la construction de bâtiments, la RM a plusieurs applications :

1. Création de répliques virtuelles: La RM offre aux architectes, concepteurs, ingénieurs, chefs de projet et prestataires de services une capacité inégalée de créer une copie virtuelle de ce qu'ils prévoient de construire. Ils peuvent se promener autour de la structure et voir comment elle apparaîtra une fois construite.
2. Détection des défauts de conception : Une telle visite virtuelle permet de détecter rapidement les défauts de conception, ce qui se traduit par des économies de temps et d'argent.
3. Amélioration de la collaboration: Les technologies MR améliorent le flux d'informations et rendent le travail plus efficace. Une solution qui intègre à la fois le matériel et les logiciels facilite la collaboration des équipes sur site et hors site.
4. Visualisation des tâches: Les équipes peuvent voir exactement quelle tâche accomplir avec un retour d'information rapide.
5. Formation: La RM peut être utilisée pour la formation à la construction, en fournissant un environnement sûr et contrôlé aux travailleurs pour qu'ils acquièrent de nouvelles compétences.

La réalité mixte (RM) est une technologie qui fusionne les mondes physique et numérique, créant de nouveaux environnements où ces éléments peuvent interagir en temps réel. Cette technologie, qui se situe quelque part dans le "continuum de la virtualité" établi par Paul Milgram en 1994, transforme la façon dont le secteur de la construction reçoit et interagit avec l'information.

La RM permet aux professionnels du secteur de la construction, tels que les architectes, les concepteurs, les ingénieurs et les chefs de projet, de créer une copie virtuelle de leur projet de construction. Cette visite virtuelle permet de détecter rapidement les défauts de conception, ce qui se traduit par d'importantes économies de temps et d'argent.

L'utilisation de cette technologie est intuitive car elle imite la vie réelle, mais sans les contraintes du monde physique. Elle fournit aux équipes de l'industrie du bâtiment des tâches claires et un retour d'information immédiat.

Au fur et à mesure que la technologie progresse, la RM devrait devenir un outil essentiel pour les projets de construction en éliminant les limites des écrans d'ordinateur, des équipements encombrants et des informations dispersées. L'avenir de la construction pourrait être marqué par l'autonomisation des données en mains libres grâce à la RM.

Dans le secteur de la conception et de la construction de bâtiments, la capture de la réalité fait référence au processus de capture, de documentation et d'analyse des conditions réelles d'un chantier de construction ou d'un bâtiment existant. Elle utilise des technologies innovantes pour transformer les processus de construction. Voici quelques aspects clés de la capture de la réalité :

1. Collecte de données: La capture de la réalité peut s'appuyer sur des scans laser, des images de drones, des photos de smartphones ou des images haute résolution à 360°. Ces données sont ensuite téléchargées dans le nuage.
2. Visite virtuelle: Une fois les données téléchargées, les acteurs du projet peuvent se rendre virtuellement sur le chantier, où qu'ils se trouvent dans le monde, pour voir l'état du site en temps quasi réel et identifier rapidement les problèmes.
3. Efficacité et économies: La capture de la réalité permet de rationaliser considérablement de nombreux processus et de réaliser d'importantes économies sur des projets uniques ou multiples à l'échelle d'une entreprise. Elle peut réduire les déplacements jusqu'à 50 %, améliorer la communication, renforcer les capacités de gestion de projet et améliorer l'assurance et le contrôle de la qualité.
4. Polyvalence: La capture de la réalité peut être réalisée à l'aide de différents appareils, notamment des caméras sur des drones, des caméras à 360°, des téléphones mobiles iPhone et Android, des scanners LiDAR et même des robots.
5. Création de jumeaux numériques: La capture de la réalité permet aux constructeurs de créer une réplique numérique très précise et complète (ou jumeau numérique) d'espaces et de structures physiques en temps quasi réel.

Par essence, la capture de la réalité améliore la précision, l'efficacité, la sécurité et la communication tout au long du processus de construction, de la conception initiale à l'achèvement du projet.

LiDAR, qui signifie "Light Detection and Ranging" (détection et télémétrie par la lumière), est une forme de technologie de cartographie tridimensionnelle. Il est souvent appelé "balayage laser" ou "radar LiDAR". Le LiDAR crée des cartes en 3D de l'espace physique en mesurant les distances précises et les relations spatiales entre les objets et les caractéristiques d'un environnement.

Le LiDAR est similaire au RADAR (Radio Detection and Ranging), mais il utilise des impulsions laser au lieu de micro-ondes. Les données générées par le LiDAR sont beaucoup plus détaillées, ce qui permet de créer des répliques virtuelles en 3D très précises d'espaces physiques.

Dans le secteur de la construction, la technologie de numérisation 3D LiDAR offre de nombreux avantages :

1. Saisie de données spatiales précises: Le LiDAR peut mesurer et cartographier avec précision les détails d'un chantier ou d'un bâtiment, fournissant ainsi des données précieuses pour la planification et la conception.
2. Amélioration de la planification et de la conception: Grâce aux cartes 3D détaillées créées par LiDAR, les architectes et les ingénieurs peuvent planifier et concevoir plus efficacement.
3. Numérisation sûre de nuages de points: La numérisation LiDAR est non intrusive et sûre, ce qui la rend idéale pour la numérisation des sites de construction occupés.
4. Efficacité des opérations de maintenance et de gestion des installations: Les données détaillées fournies par LiDAR peuvent être utilisées pour une planification efficace de la maintenance et de la gestion des installations.
5. Réduire les travaux: Le LiDAR permet d'identifier les erreurs dès le début de la phase de conception et de construction, évitant ainsi des travaux de reprise coûteux.

Dans l'ensemble, le LiDAR est un outil puissant qui transforme l'industrie de la construction en fournissant un niveau de détail et de précision inégalé dans la saisie des données spatiales.

La photogrammétrie est la science de la reconstruction d'objets et d'environnements dans le monde physique à partir de photographies. Elle consiste à prendre des photos d'un objet ou d'un environnement sous différents angles et à utiliser ces images pour générer des mesures fiables. En prenant des photos dans différentes positions et sous différents angles, les équipes peuvent développer des coordonnées tridimensionnelles pour mesurer avec précision la profondeur et la distance des points les uns par rapport aux autres. En 2024, les tolérances de la photogrammétrie ne sont pas aussi strictes que celles du balayage laser LiDAR. En outre, l'équipement de photogrammétrie est généralement moins coûteux et son déploiement est moins onéreux que celui du balayage laser LiDAR.

Dans le secteur de la construction, la photogrammétrie a plusieurs applications :

1. Analyse du site et arpentage: La photogrammétrie est souvent utilisée pour effectuer un relevé rapide des sites de construction, avant même le début des travaux.
2. Documentation conforme à l'exécution: La photogrammétrie transforme les images et les vidéos en modèles précis et "conformes à l'exécution" d'une structure ou d'une scène.
3. Détection et coordination des conflits: La photogrammétrie peut aider à détecter et à coordonner les éventuels conflits lors de la phase de conception ou de construction.
4. Suivi et planification de projets à distance: La photogrammétrie peut être utilisée pour le suivi et la planification de projets à distance, avec ou sans planification 4D.
5. Évaluation de l'état des installations: La photogrammétrie peut être utilisée pour évaluer l'état des structures et des infrastructures existantes.

Dans l'ensemble, la photogrammétrie a révolutionné le secteur de la construction, offrant de nombreuses applications et des avantages significatifs. Cette technologie améliore l'efficacité, la précision et la sécurité des projets de construction, depuis les études de site et la cartographie jusqu'au contrôle de la qualité et à la surveillance de l'avancement des travaux.

La capture par drone, également connue sous le nom d'arpentage par drone, implique l'utilisation de véhicules aériens sans pilote (UAV) équipés de caméras haute définition pour capturer des images détaillées de sites de construction. Voici quelques exemples d'utilisation de la capture par drone dans le secteur de la construction :

1. Cartographie topographique et arpentage: Les drones permettent de cartographier rapidement et facilement de vastes étendues de terrain, en fournissant des images 3D détaillées du site du projet et de la zone environnante. Cela permet de respecter le calendrier et le budget du projet et d'en garantir l'exactitude avant son lancement.
2. Suivi des équipements: Les drones peuvent effectuer un survol et évaluer rapidement si l'équipement se trouve là où il doit être. Ils peuvent également reconnaître rapidement si une pièce d'équipement qui devrait être résiliée est toujours sur le site, ce qui permet d'éviter des frais d'extension accidentels coûteux.
3. Inspections de sécurité: Les drones peuvent identifier en temps réel les risques potentiels, tels que les faiblesses structurelles, les échafaudages instables ou les dysfonctionnements de l'équipement.
4. Suivi de l'avancement des travaux : Les photos, vidéos et images des drones sont utilisées pour suivre l'évolution des bâtiments et fournir des mises à jour en temps réel.
5. Documentation conforme à l'exécution : Les drones transforment les images et les vidéos en modèles précis, "tels que construits", d'une structure ou d'une scène.

L'utilisation des drones dans le secteur de la construction s'est développée rapidement ces dernières années. Leur point de vue aérien et leurs capacités de collecte de données en font un outil viable, offrant des avantages allant de la sécurité sur le chantier à la surveillance à distance. À mesure que l'industrie se développe et que les projets de construction deviennent plus complexes, l'utilisation des drones dans la construction continuera à monter en flèche.

Il s'agit d'un concept permettant de définir la fiabilité des informations pour les éléments d'un BIM. Il s'agit généralement d'une échelle de notation de 100, 200, 300, 350, 400 et 500. Pour plus d'informations sur ce sujet, consultez le site BIMForum.Global/LOD. 

Il s'agit d'un concept de capture de la réalité qui traite à la fois des tolérances et des densités de mesure de la collecte sur le terrain d'informations sur les éléments de construction. Ces informations se présentent généralement sous la forme de mesures et d'images. Le type d'information est généralement une mesure géométrique avec une technologie telle que le balayage laser (Light Detection And Ranging - LiDAR), mais la LOA peut traiter d'autres formes de capture de la réalité telles que la température, la vibration, le son, l'humidité, etc. à l'aide d'autres technologies. Pour plus d'informations, consultez le site BIMForum.global/LOA.

Le tableau suivant présente une comparaison qualitative des technologies.

Note : Les cercles indiquent les utilisations recommandées des différentes méthodes de capture de la réalité pour les éléments de construction. Dans le tableau ci-dessus, les utilisations recommandées vont de l'utilisation non recommandée (cercle vide) à l'utilisation la plus courante (cercle plein). Toutes les informations sont relatives et qualitatives. Veuillez vous référer aux fabricants spécifiques pour obtenir des informations quantitatives détaillées pour votre cas d'utilisation particulier.