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Approfondir les connaissances sur l’intégration des données BIM grâce aux partenariats en éducation

Le partenariat Esri-Autodesk continue de faire progresser le secteur de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction (AIC) grâce à l’interopérabilité des données, à l’optimisation des flux de travaux ainsi qu’à l’amélioration des outils de visualisation et d’analyse. Cette année, les étudiants du programme de gestion de la modélisation des données du bâtiment du George Brown College, de concert avec Milieu scolaire et recherche d’Esri Canada, ont exploré l’intégration des processus BIM et CAO dans ArcGIS Pro. Leur projet contribue à approfondir nos connaissances sur les pratiques exemplaires en matière de traitement des données de construction complexes.

En 2017, Esri et Autodesk ont annoncé un partenariat officiel visant à renforcer les liens entre SIG, dessin et conception assistés par ordinateur et ingénierie assistée par ordinateur (CAO/IAO). Pour de nombreuses personnes travaillant dans le secteur de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction, il s’agissait d’une annonce importante.

Dans un système courant basé sur la conception assistée par ordinateur, les données existent dans un système de coordonnées utilisateur (UCS, pour User Coordinate System) ou un système de coordonnées mondiales (WCS, pour World Coordinate System). Ces systèmes de coordonnées décrivent des points relatifs à l’objet dessiné en CAO et ne se rapportent pas un emplacement dans le monde réel. Comme on peut entrer facilement les mesures et les distances relatives, créer des dessins très détaillés est simple et pratique. En revanche, il est moins facile de les mettre sur une carte du monde. La modélisation des données du bâtiment (BIM, pour Building Information Modeling) est un processus issu de la conception assistée par ordinateur. Un processus BIM sert à gérer et à créer des renseignements relatifs aux projets de construction et à leurs cycles de vie. Les données BIM sont quant à elles constituées d’objets 3D et de données détaillées sur les attributs structurels. Comme les données CAO, les données BIM fonctionnent généralement dans un système de coordonnées qui dispose les objets par rapport à d’autres objets dans une vue, et non dans un contexte du monde réel. Sur le plan des SIG, les systèmes CAO et BIM proposent souvent un plus grand nombre d’outils de dessin, de propriétés linéaires et d’objets structurels de bâtiments pour créer des dessins complexes et détaillés destinés à des applications d’ingénierie, d’architecture et de conception industrielle.

Un système basé sur les SIG utilise quant à lui un système de coordonnées géographiques (SCG) ou un système de coordonnées projetées. Ces systèmes de coordonnées contextualisent les informations dans le monde réel. Un système de coordonnées SIG peut traiter de grandes quantités d’informations, même des données à l’échelle mondiale; une plateforme SIG fournit les outils nécessaires pour mesurer, analyser et visualiser les informations à plusieurs échelles sur la terre. Les SIG renferment également une base de données en arrière-plan, de sorte qu’il est possible de sélectionner, d’interroger et d’analyser l’ensemble des points, des lignes, des polygones et des données d’attributs associées dans un environnement de cartographie visuelle.

Le partenariat d’Esri et d’Autodesk ouvre la voie à de nouveaux outils d’intégration entre une application basée sur CAO et un système basé sur l’information géographique qui améliorent la fluidité des flux de travaux. Désormais, Esri propose les outils permettant d’importer sans heurt les données CAO et les données Revit d’Autodesk dans ArcGIS Pro à des fins de visualisation et d’analyse. Par ailleurs, le nouvel outil Building Explorer (explorateur de bâtiments) offre une manière interactive d’explorer un fichier Revit BIM dans ArcGIS Online. Grâce à cet outil, les utilisateurs découvrent les étages et les détails particuliers des bâtiments comme les murs, les lumières, les fenêtres et les portes, ainsi que les couches Revit dans le contexte d’une scène web 3D en ligne.

Le partenariat entre Esri et Autodesk a attiré l’attention des collèges et des universités qui enseignent les compétences et les concepts du secteur de l’AIC. Récemment, j’ai collaboré avec Petro Karanxha, professeur au programme de gestion BIM du George Brown College, pour aider six étudiants à mener à bien leur projet de recherche définitif sur les intégrations Esri-Autodesk. Willa Chu, Mahsa Motamed, Lucas Rigotto, Danyal Sandha, Mahtab Taheri et Sofiya Vadsariya ont passé leur dernier trimestre à effectuer des recherches sur les flux de travaux ArcGIS, en manipulant des données BIM relatives à la cartographie des bâtiments et des propriétés. Ce projet de recherche exploratoire comportait trois phases : lancement du projet, processus et analyse, et conclusions de la recherche.

Lancement du projet

Pour démarrer le projet, les étudiants ont défini une série d’objectifs qui permettraient d’explorer les outils CAO et BIM d’Esri et d’Autodesk. Ils ont également établi un calendrier de treize semaines et fixé des objectifs pour les livrables du projet. Au terme du projet, les étudiants visaient les objectifs suivants :

  • modéliser plusieurs bâtiments du campus collégial à l’aide du logiciel Autodesk et importer les modèles finis dans ArcGIS Pro tout en conservant la précision des données et les propriétés des couches, telles que la largeur des murs, le type de mur et le type de pièce;
  • évaluer les flux de travaux liés à l’importation de données CAO et Revit dans ArcGIS Pro et consigner les pratiques exemplaires pour les prochains flux de travaux;
  • créer des attributs pour les entités intérieures des bâtiments afin de tester le modèle dans un système de gestion et d’exploitation des installations;
  • concevoir des scènes web pour partager tous les modèles au sein d’une organisation.

Processus et analyse

Pour créer les bâtiments du campus en 3D, les modèles ont d’abord été conçus dans AutoCAD. Comme les étudiants avaient été en mesure d’obtenir les dessins CAO originaux du bureau des installations du campus, le flux de travaux pour la création du modèle comprenait le nettoyage des données, la conversion des unités, la validation des données et l’organisation des couches.

Plans d’étages par CAO d’un bâtiment du campus du George Brown College. Chaque type de pièce correspond à une couleur différente dans le modèle.

Pour créer les modèles, les données CAO ont été nettoyées, mises à l’échelle et organisées avec AutoCAD.

Les étudiants ont intégré les données CAO dans ArcGIS Pro pour les géoréférencer et les projeter dans un système de coordonnées approprié. Ils ont utilisé plusieurs outils de géotraitement pour générer des éléments de construction 2D, notamment Entités vers polygones pour créer des entités surfaciques à partir de lignes CAO, ainsi que DAO vers géodatabase pour convertir les lignes CAO et les importer dans une géodatabase. L’outil Agrégrer a également servi à créer une couche à entité unique sans polygones conflictuels.

Une fois les entités 2D créées, les étudiants les ont extrudés à la hauteur appropriée par rapport à la surface du sol. Les résultats des premières tentatives de génération d’objets 3D à partir d’entités 2D étaient insatisfaisants. Les étudiants ont donc dû prendre une décision : soit ils continuaient à travailler avec des données CAO, soit il valait mieux essayer une autre approche.

Le groupe a décidé de recommencer le processus en utilisant Revit, plutôt qu’AutoCAD. Les étudiants connaissaient mieux Revit et savaient qu’ils seraient en mesure de générer rapidement et efficacement des objets BIM 3D avec le logiciel. Une fois encore, les données CAO ont été importées, dans Revit cette fois, pour servir de couche de référence. Les étudiants ont modélisé leurs bâtiments à l’aide d’éléments architecturaux Revit pour créer des murs et des pièces, et ont utilisé des étiquettes de pièce indiquant leurs noms et les détails sur l’utilisation de l’espace.

Les éléments standardisés de Revit comprennent des étages génériques, des murs de base de différentes épaisseurs ainsi que des portes simples et doubles de dimensions variées.

Les étudiants ont utilisé des éléments architecturaux standardisés comme les étages, les murs et les portes, pour reconstruire le bâtiment du campus dans Revit.

Cette fois, lorsque les étudiants ont importé le modèle dans ArcGIS Pro, ils ont constaté d’importantes améliorations dans la qualité des données ainsi que dans la représentation et l’organisation des couches par rapport au processus d’importation CAO précédent. Les outils d’importation de Revit dans ArcGIS Pro ont augmenté l’efficacité du flux de travaux et ont donné de meilleurs résultats. Les étudiants ont également constaté les avantages potentiels d’importer des données à l’aide du flux de travaux Revit vers ArcGIS Pro, grâce auquel les entités électriques, mécaniques, structurelles et souterraines pourraient être importées afin d’améliorer le modèle architectural du campus.

Modèle Revit importé du bâtiment du campus avec des entités points et surfaciques montrant les différents éléments du bâtiment.

Les données Revit du bâtiment du campus ont été importées, projetées et géoréférencées dans ArcGIS Pro.

Données Revit après application de la symbologie ArcGIS Pro.

Données Revit une fois la symbologie ArcGIS Pro appliquée.

Pour importer correctement des données Revit BIM dans ArcGIS Pro, il fallait géoréférencer les modèles et définir une projection adéquate. À compte de la version 2.6, ArcGIS Pro comprend une nouvelle fonction qui importe automatiquement les bibliothèques de matériaux Revit. Les textures sont donc rapidement importées et visualisées dans la scène 3D. Une fois les modèles correctement disposés dans une scène, ils ont été exportés sous la forme d’un paquetage de couches de scène de bâtiment, puis publiés dans ArcGIS Online aux fins d’affichage. Les données contextuelles 3D environnantes et les données altimétriques personnalisées obtenues à partir du portail de données ouvertes de Toronto ont été ajoutées, et la scène web 3D finale a été rendue accessible à l’organisation George Brown dans ArcGIS Online.

Modèle Revit publié sur ArcGIS Online avec les bâtiments 3D environnants de Toronto.

Données Revit une fois symbolisées dans ArcGIS Pro et insérées dans une scène 3D.

Conclusions du projet

Les étudiants ont conclu que Revit vers ArcGIS Pro était beaucoup plus efficace qu’un flux de travaux CAO vers ArcGIS Pro pour générer les dessins intérieurs et extérieurs de bâtiments en 3D.

En plus de générer un modèle 3D qui a été publié sur ArcGIS Online, les étudiants ont exploré les possibilités d’importer ce modèle dans ArcGIS Urban et ArcGIS CityEngine pour obtenir des visualisations avancées et modéliser de futurs plans de lotissement autour du campus. Les étudiants ont également testé une variété de visionneuses 3D dans ArcGIS Online en créant des scènes web, en effectuant des visualisations avec l’outil Experience Builder et en ajustant les paramètres dans Web AppBuilder. L’outil Building Explorer (explorateur de bâtiments) s’est avéré particulièrement utile; il a permis de visualiser les bâtiments du campus, étage par étage, et d’afficher clairement les espaces intérieurs.

Certes, Esri et Autodesk poursuivent leur collaboration pour améliorer la connectivité entre les ensembles de données CAO et SIG. Il n’en demeure pas moins important de comprendre que ces projets de recherche ne visent pas seulement à tester les flux de travaux et l’interopérabilité des données. Les étudiants qui travaillent sur ces projets forment notre relève dans le secteur de l’AIC. Ces projets les exposent aux possibilités, aux défis et aux complexités de ce secteur en constante évolution, mais d’importance capitale.

Pour en savoir plus sur le projet du George Brown College, consultez le rapport Intégration d’ArcGIS avec les données BIM dans la cartographie et la gestion des données immobilières.

Ressources complémentaires

Pour plus d’informations à propos de l’importation de données CAO et BIM dans ArcGIS Pro, consultez les documents suivants :
Qu’est-ce que les données Revit?

Les données Revit dans ArcGIS Pro

Du BIM à CityEngine Workflows

Comment géoréférencer les données Revit dans ArcGIS Pro

ArcGIS for AutoCAD

Données DAO sous forme de couches ArcGIS Pro

À propos des participants au projet

Willa Chu, Mahsa Motamed, Lucas Rigotto, Danyal Sandha, Mahtab Taheri et Sofiya Vadsariya sont des étudiants de troisième cycle du programme de gestion de la modélisation des données du bâtiment (BIM) au George Brown College. Au cours de l’année, ces étudiants se sont concentrés sur l’obtention d’une formation pratique afin d’acquérir des compétences de pointe applicables à toutes les phases de la construction, de l’approvisionnement, de l’exploitation et de la conception de bâtiments du secteur de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction (AIC).

Petro Karanxha est professeur au programme de modélisation de l’information sur le bâtiment à la Angelo DelZotto School of Construction Management du George Brown College à Toronto, au Canada. Il enseigne la gestion par le BIM, les pratiques de construction appliquées par ordinateur, l’intégration logicielle BIM, les stratégies de mise en œuvre de la BIM et la planification des projets BIM. Ses domaines de spécialisation : la modélisation de l’information sur le bâtiment, la gestion BIM, Navisworks, Revit, SketchUp et les technologies LiDAR.

Ce billet a été écrit en anglais par David Kossowsky et peut être consulté ici.