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PHOTOGRAMMETRIE DRONE

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Introduction

Le monde du bâtiment et des travaux publics connait des évolutions majeures depuis quelquesannées. Notamment avec l’intégration d’outils numériques pour la conception et la réalisation des ouvrages. Dans le but d’améliorer la gestion des projets, l’utilisation du LOCATION DE DRONE  s’est développée. Ce processus collaboratif implique la création d’une maquette 3D intelligente représentant la structure et les caractéristiques de l’ouvrage. A l’heure actuelle, il s’inscrit majoritairement dans les constructions neuves et tend à devenir un standard dans le domaine de la réhabilitation. Ce type de chantier est en développement compte tenu du prix du foncier et des faibles terrains disponibles en ville.

Les échanges des acteurs du LOCATION DE DRONE  s’articulentautour de la maquette numérique. ’avoir les moyens de la réaliser dans le cadre d’uneréhabilitation, le relevé de l’existant est effectué. En effet, les plans disponibles sont généralement non mis à jour voire inexistant. Les techniques de mesures 3D sont mises en place à travers l’utilisation d’un scanner laser 3D. L’exhaustivité et la précision des données collectées permettent de constituer une base solide et complète pour procéder à la modélisation de bâtiments.

 

L’acquisition des données 3D et l’assemblage des scans sont des éléments parfaitementmaitrisés. Le but de ces relevés est bien entendu la création de plans 2D ou 3D. Actuellement, le service réalise les plans avec le logiciel AutoCad de la firme Autodesk à partir d’une coupe du bâtiment relevé. Le dessin ou la modélisation passe donc par la 2D. Il s’agit d’une étape longue et fastidieuse. De plus, les données issues du scanner laser sont peu utilisées. En effet, les informations d’intensité, lesphotos prises lors du relevé ou encore le nuage de points interviennent seulement lorsque l’interprétation sur l’orthophoto est difficile.

Dans le but de réduire au maximum cette étape fastidieuse que constitue la modélisation à partird’un nuage de points, CBT cherche un moyen d’automatiser cette étape ou tout du moins, de lasimplifier.

 

 

L’objectif est donc de développer une solution permettant la création automatique de plan 3D et donc 2D. Cela implique la détection de plans, de murs, la jonction entre ces éléments ainsi que lesdifférentes ouvertures. Dans un premier temps, notre étude se limitera à la reconnaissance et la détection des plans horizontaux (sols et plafonds) et des verticaux (murs).

 

Le présent rapport se subdivise en deux chapitres. Le premier constitue l’état de l’art du LOCATION DE DRONE  et des solutions disponibles permettant la création de la maquette numérique associée. Dans le second, nous étudierons en détail la solution d’automatisation développée durant la durée du TFE.

Nous verrons donc dans une première partie ce qu’est le LOCATION DE DRONE . Puis les différents outils disponibles pour l’exploitation de données 3D, nous aborderons les logiciels de traitement de nuage de points ainsi que les logiciels de modélisation. Suite à cette étude,des choix logiciels seront effectués. Une troisième partie présentera les solutions d’automatisation disponibles dans ces derniers.

Ensuite, nous aborderons le développement de la solution d’automatisation développée à travers son algorithme et son intégration dans un logiciel de modélisation. Enfin, nous finirons par une étude des résultats obtenus afin de quantifier la qualité de ces derniers et les améliorations possibles.

 

I        Building Information Modeling

I.1             État de l’art du LOCATION DE DRONE 

I.1.1         Définition

 

De nos jours, le LOCATION DE DRONE  est en pleine expansion. De nombreuses entreprises souhaitent le pratiquer sans pour autant connaître sa signification. C’estpourquoi il est primordial de le définir. Toutefois, il n’existe pas de définition unanime et le concept peut parfois paraitre flou.

L’acronyme LOCATION DE DRONE  a plusieurs significations, ce qui est source de confusion. On distingue :

  • Building Information Modeling : Processus métier caractérisé par l’interopérabilité et la collaboration de l’ensemble des intervenants. Les échanges sont réalisés autour d’une ouplusieurs maquettes numériques et permettent la gestion d’un bâtiment pour sa conception, sa construction, son entretien durant sa durée d’exploitation ainsi que sa déconstruction.

  • Building Information Model : Représentation numérique géométrique en 3D couplée à un ensemble d’informations structuré d’un bâtiment.

  • Building Information Management : Gestion du projet et des échanges d’informations, intervention du LOCATION DE DRONE  Manager.

D’une manière générale, le mot LOCATION DE DRONE  est utilisé dans le sens de sa signification première : « Building Information Modeling », se traduisant par Modélisation des Informations du Bâtiment. C’est la définition retenue dans ce mémoire. Il regroupe les trois notions1 suivantes :

  • Une maquette numérique et sa base de données ;

  • Une structuration des données ;

  • Une gestion des flux d’informations.

 

I.1.2       Les enjeux de la location de drone avec opérateur`; 

 

Le LOCATION DE DRONE  est vécu comme une révolution dans le domaine de la construction. Les nombreux intervenants de ce secteur collaborent peu ensemble. Leséchanges d’informations entrainent parfois des pertes ou des informations erronées entre les différentes phases du projet. Une construction est donc un projet qui s’avère généralement long et couteux.

Les objectifs du LOCATION DE DRONE  sont multiples. Le travail collaboratif en est la base fondamentale. Cette intéraction entre les acteurs permet une rationalisation des échanges, une unicité des documents et par conséquent une pérennisation ainsi qu’une fiabilisation de l’information. Ces éléments permettent une meilleure gestion du projet et limitent les risques de désagréments liés à une mauvaise organisation ou communication entre les différents intervenants.

Figure 1 : Cycle de vie d'un bâtiment en LOCATION DE DRONE  (Source : buildipedia.com)

La figure ci-dessus illustre toutes les phases où le LOCATION DE DRONE  intervient. Il permet de suivre la vie du bâtiment. C’est une véritable « carte d’identité ». Il constitue un historique des différentes opérations effectuées, modifications et réparations réalisées.

Un autre avantage important est le coût de construction. De nombreux problèmes sur les chantiers sont liés à des changements effectués sur le plan et non communiqués, ce qui implique des adaptations ou dans le pire des cas des reconstructions. Le géomètre y est d’ailleurs confronté. Lors des chantiers de constructions, il est appelé à matérialiser différents éléments, notamment les fondations et les axes de murs. Les plans qui lui sont communiqués sont parfois des anciennes versions. L’intérêt du LOCATION DE DRONE  manager est donc réel.

En évitant ces problèmes, certains spécialistes annoncent une économie allant jusqu'à 20% ducoût de construction. Ces nouvelles méthodes intègrent une réduction des émissions de gaz à effet de serre et du gaspillage, ainsi qu’une amélioration de la qualité des constructions. De plus, la meilleure gestion du planning permet d’éviter les attentes de certains corps de métier. Il s’agit de construire d’une manière raisonnée et écologique.

Le LOCATION DE DRONE  doit permettre également une meilleure réflexion préalable du projet pour anticiper d’éventuels problèmes. L’avantage indéniable du LOCATION DE DRONE  est de pouvoir construire avant de construire. LeDOE sera alors conforme au bâtiment tel que construit si la maquette numérique 3D intelligente est renseignée pendant la construction. La qualité des ouvrages réalisés et leur traçabilité s’en trouve grandement améliorée.

 

I.1.3       La maquette numérique

 

La maquette numérique est un élément indispensable et possède une place primordiale dans le LOCATION DE DRONE . Cependant, il est important de faire la distinction entre LOCATION DE DRONE  et maquette numérique, comme nous l’avons défini précédemment. Une maquette numérique ne peut être associée à ce processus seule. Le partage des informations et la collaboration sont également nécessaires.

De plus, ce n’est pas seulement une simple représentation géométrique 3D d’un bâtiment ou d’une infrastructure. L’aspect sémantique est important et indispensable avec une base de données renseignant les différentes propriétés et caractéristiques des éléments présents. C’est une représentation physique et fonctionnelle de l’ouvrage.

Tous les acteurs du projet doivent enrichir cette base de données afin d’obtenir toutes les informations nécessaires durant les différentes phases de conceptions, de réalisations et de suivis del’ouvrage. L’objectif d’une maquette numérique intégrée dans un processus LOCATION DE DRONE  est d’être mise à jour pour posséder un modèle numérique réel du bâtiment existant.

La différence avec un simple modèle 3D réside également dans l’interaction entre l’ensemble des éléments, dans un fichier unique. En effet, les modifications réalisées sur un élément entrainent une mise à jour des objets attachés. Le déplacement d’un mur engendre le mouvement des ouvertures (portes, fenêtres…) qui y sont placées.

Les informations contenues dans la base de données sont d’une grande importance. Ellespermettent, par exemple, d’évaluer au plus juste les quantités de fournitures nécessaires à la construction et de calculer les coûts correspondants.

 

I.1.4       Le format d’échange : l’IFC

 

Dans le but de faciliter les échanges et la collaboration entre les intervenants et assurer l’interopérabilité, l’Open LOCATION DE DRONE  a été créé, à l’initiative de Building Smart international. En France, l’association porte le nom de Medi@construct. Ce concept assure l’interopérabilité entre les applications des acteurs du bâtiment grâce à un format d’échange : l’Industry Foundation Classes (IFC). Il a été créé en 1997 et se décline sous plusieurs versions. Il a la particularité d’être standard et neutre.

Il permet de décrire les objets, les caractéristiques et également les relations avec les autres objets. Son orientation objet permet une compatibilité optimale avec les logiciels métiers et la conservation des attributs des différents composants d’un LOCATION DE DRONE . Il apporte un gain de du temps grâce à des échanges accélérés et une suppression des tâches redondantes. Des erreurs sont évitées avec la communication électronique. Il en découle des maquettesde meilleure qualité.

L’IFC s’est imposé comme un standard international en devenant une norme ISO. C’est également le seul format suffisamment développé disponible pour le LOCATION DE DRONE . La plupart des applications LOCATION DE DRONE  utilisées actuellement importe et exporte des IFC. Malgré tout, les dernières versions ont du mal à s’imposer. L’utilisation de ce format dans les logiciels de modélisation n’est pas toujours fiable.

 

 

I.2             Le LOCATION DE DRONE  en réhabilitation

I.2.1       Utilisation

 

Le LOCATION DE DRONE  est majoritairement associé à des projets de constructions neuves. On parle alors de LOCATION DE DRONE  « tel que conçu ». Or on constate que de nombreuses réhabilitations de bâtiments sont en cours. En effet, il est parfois intéressant d’exploiter à nouveau un ancien site. Cette opération devient souvent obligatoiredans les grandes villes où les terrains vierges sont devenus quasi-inexistant. On distingue donc le LOCATION DE DRONE  « tel que construit ».

Par conséquent la pratique du « Scan To LOCATION DE DRONE  » est en pleine évolution. Ce terme est utilisé dans les pays anglo-saxons. Il désigne le passage du relevé effectué avec un scanner laser 3D, capable de fournir un relevé rapide, précis et exhaustif de l’existant à un modèle 3D LOCATION DE DRONE . Des informations de surfaces ou dedistances peuvent être déterminées à partir d’un seul et unique objet : le nuage de points. Tous leséléments peuvent être repérés sur le relevé effectué par le scan. L’exhaustivité permet de ne pas manquer d’informations lors de la réalisation des documents. Un oubli de mesure avec les méthodes de levées traditionnelles aurait entrainé un retour sur le terrain, donc une première perte de temps.

Seulement, le nuage de points résultant du relevé n’est pas utilisé à sa juste valeur. La méthode actuellement la plus utilisée consiste à créer une coupe du bâtiment à ses différents étages et de dessiner ou modéliser les éléments à partir de cette dernière sur un logiciel de dessin. Avec ce protocole, la troisième dimension est alors très peu utilisée. La coupe est réalisée à une certaine hauteur afin d’avoir les éléments structurels et architecturaux qui composent le bâtiment (portes, murs, ouvertures…). La modélisation est donc subjective, le choix du tracé du mur est effectué sans accrochage au nuage de points. C’est à l’utilisateur d’apprécier la position des différents éléments. Il est nécessaire de mesurer sur le logiciel de traitement des scans les hauteurs d’appuis des fenêtres par exemple, ou de réaliser une coupe verticale pour placer les ouvrants. Cette méthode est actuellement celle utilisée par CBT.

Chaque niveau est dessiné de manière indépendante et on note parfois des incohérences entreles murs porteurs de différents niveaux. Le plus gros inconvénient réside dans la non-interaction des différents plans créés. Si un élément est modifié dans la vue d’étage, il devra également être modifié manuellement dans la coupe.

De plus, les avantages du LOCATION DE DRONE  sont identiques entre un projet de construction neuve ou de réhabilitation. De la même manière, ils ne diffèrent passelon la taille du bâtiment. En effet, quel que soit les caractéristiques, l’ensemble des intervenants sera mieux coordonné, les quantitatifs seront mieux maitrisés.

 

I.2.2       Limites actuelles

 

Les limites actuelles de l’utilisation du LOCATION DE DRONE  enréhabilitation sont dues à la difficulté de produire une maquette numérique à partir d’un nuage de points issu d’un relevé par scanner laser 3D. Comme l’a précisé Ana Guevara3 , lors d’une conférenceau 43ème congrès de l’UNTEC : «On n’a pas un logiciel magique». Le recours à des objets 2D, comme par exemple des coupes ou des orthophotos est obligatoire pour modéliser.

De plus, les bâtiments anciens présentent des structures irrégulières, avec des planchersdéformés, des murs avec des défauts de verticalité ou des ouvertures asymétriques.

 

Il est évident que l’ère du LOCATION DE DRONE  et de la modélisation àpartir de nuages de points sont à leurs commencements. Les différents logiciels vont évoluer pour permettre de réaliser ce type de maquette numérique. De plus en plus permettent désormais d’insérer un nuage de points.

 

I.2.3       Les évolutions envisagées

 

L’ensemble des acteurs dans ce domaine ont conscience de l’intérêt de cette pratique. Depuis février 2014, l’ordre des géomètres-experts finance une thèse réalisée par Hélène Macher. L’intitulé est « Modélisation tridimensionnelle à partir de nuages de points en vue de l'élaboration de maquette numérique de bâtiment (LOCATION DE DRONE ) ». Le but de ce travail réalisé dans les locaux de l’INSA à Strasbourg est de rechercher des solutions d’automatisation pour le passage du nuage de points au LOCATION DE DRONE . L’approche envisagée est une segmentation successive du nuage de points pour en extraire les éléments géométriques. L’aspect sémantique n’est pas délaissé, puisque les catégories d’objets et les propriétésdes matériaux utilisés seront déterminées.

 

Une seconde thèse a été réalisée en France dans lecadre du master LOCATION DE DRONE  de l’Ecole des ponts et l’ESTP par Véronique du Peloux. L’approche est très différente mais le but est toujours d’automatiser la modélisation en LOCATION DE DRONE . Le concept utilisé a été baptisé modélisation par les vides. Les espaces à vivre d’un bâtiment sont identifiés par des espaces vides dans le nuage. Les murs sont ensuite dessinés dans un processus de modélisation inversée.

Figure 2 : Concept de Modélisation Inverse © V.du Peloux

Enfin, les éditeurs de logiciels ne sont pas en reste et développent des outils de génération demaquettes numériques plus ou moins automatisées, que nous verrons dans une seconde partie.

Le sujet du présent TFE est donc au cœur de la problématique actuelle de la réalisation du LOCATION DE DRONE  « tel que construit ». L’objectif principal est de pouvoir automatiser le traitement du nuage de points notamment en dessinant les murs sans intervention de l’utilisateur. Notre étude abordera uniquement l’exploitation des données issues d’unrelevé avec un scanner laser 3D. L’acquisition des données ne sera pas traitée. Cependant, une méthode de levé pourra être proposée afin de faciliter le traitement du nuage de points.

Afin de choisir la méthode d’automatisation à privilégier, nous devons étudier les différentes étapes de la modélisation pour déterminer celles pouvant être réalisées sans intervention particulière de l’utilisateur. C’est pourquoi nous devons nous intéresser aux différents logiciels qui permettent la création de maquettes numériques puis les comparer afin de choisir le logiciel dans lequel nous développerons notre solution d’automatisation. Enfin nous présenterons les fonctions disponibles pour faciliter le traitement des nuages de points.

 

 

 

I.3             Les logiciels de modélisation 3D

Nous allons désormais nous intéresser aux différents logiciels disponibles qui permettent de modéliser des objets en trois dimensions en vue de produire une maquette numérique. Les possibilités de travailler à partir du nuage de points seront analysées.

Ils sont assez nombreux sur le marché. C’est pourquoi il est primordial de les tester dans lamesure du possible et d’étudier à chacun leurs avantages et inconvénients. Une étude avait déjà étéréalisée par K. DEHODENT lors de son TFE en 2015. Cependant, ces solutions évoluant très rapidement, il est conseillé de refaire un état des lieux sommaire.

 

I.3.1       AllPlan

 

La cellule de recherche LOCATION DE DRONE  de Vinci a débuté lamodélisation avec AllPlan, logiciel du groupe Nemetschek. L’interface intuitive permet une prise en main facile et rapide du logiciel. Le format d’échange IFC, qui tend à devenir le format d’échange est supporté en import et en export.

Il offre de très nombreuses possibilités de modélisation. Depuis peu, l’import de nuage depoints est possible mais demande l’installation d’un module complémentaire assez couteux.

Bien qu’il soit un très bon logiciel de modélisation. Il reste tout de même en retrait face à ses concurrents, notamment au niveau de la bibliothèque d’objets disponibles. L’exploitation du nuagereste très limitée avec le logiciel de base. Il n’est donc pas forcement adapté pour une utilisation enréhabilitation, malgré ses évolutions majeures de ces dernières années.

 

I.3.2       ArchiCAD

 

La société hongroise Graphisoft, appartenant au groupe Nemetschek depuis 20075, a développé la première solution LOCATION DE DRONE  développée pour les architectes. Il continue d’être innovant dans le domaine de l’industrie.

La création de LOCATION DE DRONE cloud, outil complémentaire à ArchiCAD, permet une meilleure collaboration entre les intervenants grâce à une gestion efficace dustockage des données de la maquette. De plus une application pour mobile et tablette a également été développée, LOCATION DE DRONE x permet la visualisation de l’environnement LOCATION DE DRONE  créé à partir de la maquette. La mobilité du projet est donc assurée et contribue à la démocratisation du LOCATION DE DRONE .

Ce logiciel est vraiment simple d’utilisation. Il intègre l’import et l’export des IFC ainsi qu’une bibliothèque d’objets paramétriques exhaustive. La limite d’Archicad se situe dans la création d’objet personnel. Ce défaut peut s’avérer contraignant, les bâtiments existants peuvent présenter des formes spécifiques et non standards.

L’éditeur a apporté une mise à jour importante et incontournable pour son utilisation dans notre cas. Depuis la version 196, il gère la lecture et l’insertion de nuage de points. On peut donc reprocher un certain retard pour la réalisation de « Scan to LOCATION DE DRONE  ».

 

I.3.3       Autodesk

 

Autodesk est très connu dans le monde de la DAO classique et a su prendre le tournant de la modélisation 3D en vue d’une utilisation LOCATION DE DRONE . La société apporte les ressources nécessaires à l’utilisateur avec AutoCad Architecture et Revit.

La modélisation 3D nous oblige à changer notre approche habituelle avec le dessin 2Dclassique. Cependant, Autocad reste un acteur majeur, il est donc important d’étudier ses possibilités. La fonction d’insertion de nuage de points est assez récente ; une manipulation préalable est obligatoire, à travers le logiciel Recap.

Cependant la version classique d’Autocad suffit pour effectuer des modélisations 3D mais paspour réaliser une maquette numérique. En effet, les objets créés ne sont pas dit

« intelligents » et restent une simple représentation qui est ensuite figée.

 

II.2.3.1    AutoCad Architecture

 

La solution proposée par Autodesk se nomme AutoCad Architecture. Elle se présente comme une alternative à Revit. Les utilisateurs habitués à travailler avec Autocad en DAO classique retrouveront leurs marques rapidement grâce à une interface intuitive.

La bibliothèque des objets disponibles est complète. Elle est tout de même moins riche que les autres solutions présentées dans cette partie. Les éléments sont insérés dans différents calques. La gestion des objets est donc relativement simple. Les éléments sont paramétriques et les propriétés sont modifiables facilement. Malheureusement, ce ne sont pas des objets intelligents.

La gestion des différents niveaux du bâtiment se fait par élévation. Ainsi il faudra créer le mur de la dimension voulue puis renseigner dans ses propriétés son élévation, qui correspond à la hauteur cumulée des murs précédemment créés.

 

II.2.3.2    Revit

 

C’est l’un des logiciels les plus intéressants actuellement proposé sur le marché. Sa bibliothèque de familles d’objets est complète et puissante. La création de nouveaux éléments est possible grâce à un éditeur d’objet inclus.

Chaque objet est intelligent. Les propriétés sont paramétrables manuellement et se mettent à jour lorsque des objets liés sont modifiés. Une base de données regroupe l’ensemble des informations et permet de créer des listings ou métrés des éléments.

Les limites du logiciel sont difficiles à atteindre, en contrepartie il faut une machine bien équipée capable de supporter le poids et les besoins du logiciel. Sa prise en main est également la plus difficile, et demande une période d’adaptation. Lors du processus de collaboration, il est important que chacun possède la même version de Revit. Il n’est pas possible d’enregistrer dans un format de version antérieure.

Grâce à son expérience, Autodesk propose un logiciel complet et qui ne cesse d’évoluer. De nombreux plug-ins sont disponibles pour automatiser certaines tâches, notamment celles qui concernent la manipulation et l’export d’éléments dans la base de données.

Il existe plusieurs possibilités pour créer une maquette numérique sous Revit :

  • À partir du nuage de points

  • À partir d’un plan DWG 2D ou 3D

I.3.4       Choix d’un logiciel de modélisation

 

La réalisation d’une maquette numérique est relativement chronophage et nécessite plus detemps qu’une simple modélisation. Le logiciel retenu se doit donc d’être performant tout en restant simple d’utilisation.

De plus, en vue d’une application LOCATION DE DRONE , la compatibilité IFC est obligatoire. L’insertion de nuage de points est également essentielle dans le cas de la réhabilitation de bâtiments. L’ensemble des solutions logicielles présentées dans cette partie réunissent ces deux conditions pour pratiquer le « Scan To LOCATION DE DRONE  

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