Comment concevoir une maquette numérique du bâtiment pour sa Smart City ?

Au cœur de toutes les préoccupations des pouvoirs publics, des décideurs économiques, des architectes et des urbanistes, la Smart City vise à proposer une autre vision de la ville. Qu’il s’agisse d’un immeuble, d’un quartier ou d’une ville entière, la Smart City met la technologie au service d’une approche plus inclusive, connectée, sociale et écologique. Une des clés du succès de la Smart City passe par la maquette numérique (ou BIM, pour Building Information Modeling). Conçu pour remplacer les plans sur papier ou les fichiers informatiques locaux, le BIM modélise un projet de génie civil dans son intégralité, allant de la construction à la gestion de son cycle de vie. Une fois créée, la maquette numérique est partagée avec tous les corps de métier qui construisent, entretiennent et exploitent un bâtiment ou un quartier. Une petite révolution qui facilite le rayonnement du concept même de la Smart City.

Le rôle de la maquette numérique du bâtiment

Pendant très longtemps, les chantiers de construction reposaient sur des plans papier. À chaque modification, une nouvelle version était alors émise. Au-delà du manque d’agilité évident, ce système freinait la bonne transmission de l’information, comme lorsque le maçon ou l’électricien ne sont pas au courant des changements faits par l’architecte par exemple. C’est notamment pour éviter cette rupture dans les flux de communication que le BIM s’est développé.

Avec la maquette numérique, le fichier est stocké à un seul endroit, mais reste accessible à tous les intervenants d’un projet. Tous les changements sont centralisés et mis à jour en temps réel. En ce sens, le BIM agit comme un jumeau numérique du projet de construction. Toutes les contraintes du bâtiment sont d’abord modélisées en version numérique puis ajustées au fur et à mesure. C’est un gain de temps et d’argent au moment de la construction, mais pas uniquement.

En effet, la maquette numérique est encore plus utile dans l’exploitation d’un bâtiment, car toute l’information est connectée et concentrée pour améliorer l’entretien quotidien. En quelques clics, il est facile de voir où se situent les conduites d’eau, les circuits de chauffage ou de ventilation, les évacuations, etc. Des capteurs installés sur les infrastructures majeures peuvent alors détecter automatiquement la consommation et la performance énergétique d’un ensemble, mais également anticiper les pannes ou les travaux à venir. Et en cas de problème, ces capteurs indiquent précisément où se situe le problème, facilitant ainsi le travail des professionnels.

La conception de la maquette numérique

La maquette numérique est un outil extrêmement puissant pour visualiser et coordonner tous les nouveaux projets de construction. Toutefois, elle peut également être utilisée sur des constructions existantes, notamment en cas de rénovation, d’extension ou de modernisation afin de prolonger et le gérer plus efficacement le cycle de vie du bâtiment.

La maquette numérique d’un bâtiment existant

Concevoir la maquette numérique d’une construction existante est un enjeu complexe. En effet, dans le cas d’immeubles anciens, il peut être difficile de retrouver l’information pertinente liée à la construction originale. Sans compter que des travaux ont pu avoir lieu, modifiant la structure ou la gestion du bâtiment. Plutôt que partir de plans manquants, erronés ou peu précis, il est plus utile de créer une nouvelle maquette numérique. Pour y parvenir, il faut modéliser les constructions physiques en version numérique. Un travail qui peut nécessiter l’utilisation de deux grandes technologies.

La photogrammétrie : c’est une technologie qui utilise le principe de la parallaxe entre deux points de vue d’une même scène pour reconstituer des images réalistes. Pour y parvenir, il faut prendre de nombreuses photos avec des variations d’angles, puis un logiciel retraite chaque fichier pour en créer une version en 3D. En ce qui concerne l’extérieur d’un immeuble ou d’un quartier, les photographies sont alors prises par des drones, des survols en montgolfière, en avion, en hélicoptère ou via des images satellites.

Le scanner 3D : il est complémentaire de la photogrammétrie, car il utilise une technologie beaucoup plus précise. Un laser est projeté tout autour du scanner permettant de reconstituer une pièce ou un lieu avec des détails précis. Pour un maximum de fidélité, le scanner devra être déplacé dans la pièce afin de s’assurer de capter tous les angles de vue possibles. Dans le cadre de la modélisation d’un très grand bâtiment, d’une rue ou d’un campus, le scanner peut être intégré à un véhicule ou porté par un piéton ou un cycliste avec un matériel adapté.

Si ces technologies sont très utiles pour reconstituer un bâtiment existant, elles ne seront toutefois jamais aussi précises qu’une maquette numérique conçue au moment de la conception d’un projet. En effet, malgré tous les efforts des professionnels, il sera toujours difficile d’accéder à certaines structures cachées ou non visibles comme les réseaux ou les canalisations par exemple.

La maquette numérique d’un nouveau bâtiment

C’est le cas le plus simple, car tout se fait dès la conception. Le BIM dispose alors de plusieurs niveaux de détails selon les ambitions du projet :

• Le niveau 1 est utilisé par l’architecte et le bureau d’études. Les données ne sont pas toujours exhaustives, mais la maquette numérique est alors plus facile et rapide à faire.
• Le niveau 2 intègre des données plus précises sur les flux et les équipements du bâtiment (circulation d’air, chauffage, climatisation, etc.).
• Le niveau 3 modélise presque tous équipements, incluant les canalisations, les structures invisibles, les fondations, les lampes, les bouches de chauffage, etc. C’est cette version qui peut intégrer des capteurs permettant de transformer un bâtiment en « smart bâtiment » connecté pour faciliter sa gestion et remonter des informations en temps réel.

La maquette numérique est un outil indispensable pour construire et gérer des constructions dans le cadre d’un projet de Smart City. Elle peut aussi intégrer l’environnement global du projet, incluant les interactions avec la rue, les trottoirs, le sol, la végétation, etc. Le BIM se transforme alors en CIM (City Information Modeling) et constitue un levier de réussite clé dans la création d’une Smart City.

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