Une Modélisation Souterraine Précise en 3D d'un Tunnel Historique en France
Afin de produire un modèle 3D pour les futures réparations du tunnel sous sa gare historique, la ville de Metz, en France, a engagé la société de géomètres A.L.I.D.A.D.E.S. pour capturer toutes les données dont il aurait besoin en moins de 48 heures.
Background
Au mois d’avril 2022, l’Eurométropole de Metz a mandaté A.L.I.D.A.D.E.S pour effectuer l’analyse topographique du tunnel routier passant sous l’esplanade de la gare centrale en vue d’en réaliser une maquette 3D qui servira à sa future réfection.
Mis en service en 1908, construit dans un style néo-roman, ce bâtiment grandiose se voulait un symbole de la puissance de l’empereur Guillaume II, Metz et sa région étant alors, depuis 1871, un territoire annexé par le Reich allemand et rendue à la France par le traité de Versailles en 1919.
La gare de Metz : un monument historique et l'une des plus longues gares d'Europe © Franck Henry
Avec ses 300 mètres de long, la gare de Metz demeure la plus longue de France. Classée monument historique en 1975, elle a été, depuis 2017, élue à plusieurs reprises comme « la plus belle gare de France ». Depuis le début des années 1990, son parvis est éclairé par des lampadaires tournesol créés par le célèbre designer Philippe Starck, qui pivotent le soir venu pour diffuser leur lumière.
C’est en 2020 sous l’impulsion des géomètres-experts Paul Chavant et Julien Pierson, qu’est créé le cabinet A.L.I.D.A.D.E.S. (Topographie, Lotissement, Implantation, Délimitation, Auscultation, Division, Esquisse, Scanning 3D). Aujourd’hui présent à Metz et Thionville en Lorraine, à Strasbourg et Enztheim en Alsace, il compte une vingtaine de collaborateurs, formant une équipe spécialisée dans l’acquisition, la compréhension et le traitement de données tridimensionnelles.
Aujourd’hui, A.L.I.D.A.D.E.S utilise dix stations totales Trimble dont deux Trimble® SX10 hybrides (station totale avec scanner 3D), trois Trimble® S7, quatre Trimble® S6, une Trimble® S3, un scanner Trimble® X7, cinq récepteurs GNSS (un R12i, deux R10, deux R8S) et deux collecteurs de données TSC7, tous utilisé avec le logiciel Trimble Business Center (TBC).
La station totale avec scanner 3D SX10 positionnée à l'entrée du passage souterrain © A.L.I.D.A.D.E.S
« La raison principale du choix de Trimble, outre le fait que la marque soit une référence mondiale, réside dans la simplicité d’utilisation et de paramétrage de ces systèmes et le fait qu’il est très facile de faire cohabiter du matériel récent et ancien sans trop de soucis de compatibilité », poursuit Julien. « Technologiquement, grâce à l’induction qui active les rotations de stations en apportant vitesse et fluidité, grâce aux prismes actifs et grâce à l’arrivée de la vidéo, j’estime que nos stations topographiques Trimble sont ce qui se fait de mieux sur le marché.
Côté GNSS, les récentes avancées technologiques de Trimble, notamment la technologie Trimble Pro Point™️ et la technologie de compensation d'inclinaison Trimble TIP™️ IMU sur le récepteur Trimble R12i, ont également changé l'activité de la firme.
En phase avec les nouvelles technologies de son activité, la jeune entreprise se concentre sur les solutions de précision. " Nous utilisons les technologies Trimble depuis longtemps, y compris dans le cadre de nos précédents travaux chez Geotopo, distributeur de Trimble en France ", précise Mr Pierson.
La Solution
A.L.I.D.A.D.E.S disposait d’un délai de seulement 48 heures durant lequel la circulation était interrompue pour effectuer ses levés dans un passage souterrain long de 400 m linéaires dont 300 m en courbe.
© A.L.I.D.A.D.E.S
Paul et Julien étaient secondés par leur jeune technicien Hugo Mazoye pour mener à bien cette mission. Un autre défi résidait dans la compréhension et la réalisation du levé d’un tunnel sans possibilité de se rattacher à des points extérieurs sauf en entrée/sortie.
« Il nous a également fallu acquérir un nuage de points géoréférencé de précision prenant en compte l’altération linéaire sur le terrain et au bureau » complète Julien, avant d’ajouter : « pour répondre à autant d’exigences, nous avons tout naturellement opté pour l’emploi combiné de nos deux scanners statiques Trimble SX10 et X7 puis de Trimble Business Center.
Nous avons procédé classiquement, via des relèvements successifs sur prismes sphériques dans un système de coordonnées géoréférencé afin d’obtenir une image fidèle et sans problématique de calage du tunnel. La station SX10 couplée à l’écran « magique en termes de visibilité » du contrôleur TSC7, nous a permis de réaliser un nuage global avec un référencement de station basé sur une polygonale de précision. Ce nuage de points est devenu notre référence pour le reste de l’étude, sans que nous ayons besoin d’effectuer de recalages postérieurs ».
A.L.I.D.A.D.E.S a alors choisi de densifier ce nuage via le Trimble X7. « Ce dernier », souligne Paul, « permet de réaliser des acquisitions de qualité de manière cadencée, aisée pour l’opérateur ».
Afin de faciliter le recalage nuage-nuage et obtenir une trame régulière, l’équipe a tout de même posé quelques cibles de recalage au sein du tunnel. Au final, 11 différentes positions de la station SX10 ont été effectuées et pas moins de 130 pour le scanner X7. La fermeture topographique du cheminement des points de repères a été de l’ordre de 2,5 mm.
Résultats
De retour au bureau, A.L.I.D.A.D.E.S, grâce au logiciel TBC, a procédé au calage des deux sources de nuages de points de manière aisée et a pu ainsi livrer un nuage de points dense géoréférencé ainsi qu’un plan topographique complet.
Nuage de points de l 'ensemble du tunnel © A.L.I.D.A.D.E.S
« Le principal avantage de l’utilisation des scanners Trimble dans notre cas d’application est de pouvoir obtenir une « image » complète de la situation de l’ouvrage à un instant donné et de ne surtout rien oublier afin d’éviter à tout prix un retour terrain », confie Paul.
« Trimble Business Center nous permet de traiter des nuages de points acquis dans un système de coordonnées GPS géoréférencé tel que le RGF93 CC49, et ce en toute sécurité, en conservant les éventuels paramètres d’altérations linéaires afférents à ces systèmes ».
Au final, outre un nuage de points denses géoréférencés dans le système RGF93 CC49, A.L.I.D.A.D.E.S a également livré un plan topographique 2D complet des lieux, éléments qui seront intégrés dans la base de données de l’Eurométropole pour la réalisation ultérieure de la maquette 3D servant à prévoir une réfection du passage souterrain.
Nuage de points fusionnant les données des scans SX10 et X7 et servant de base à un travail de précision © A.L.I.D.A.D.E.S
Bonus : Test du nouveau scanner 3D Trimble® X12
A la demande de Geotopo, distributeur agréé Trimble, l’équipe d’A.L.I.D.A.D.E.S l’a récemment testé en l’utilisant pour opérer le scanning d’un pont.
Verdict de Julien Pierson : « cet appareil est époustouflant par sa qualité d’acquisition, sa densité de points et sa déconcertante facilité d'utilisation. Ses performances sont à la hauteur de ce que nous attendions pour les grands ouvrages d’art comme pour les petits levés d’intérieur.
La collaboration avec Z+F est un choix de raison et renforce l’analyse critique des ingénieurs Trimble. C’est sans nul doute, de par sa conception, sa précision, ses capacités d’adaptation et son recalage en direct sur le terrain nuage-nuage, l’un des produits le mieux abouti de sa génération. On peut ainsi parier que le scanner 3D Trimble X12 deviendra très bientôt une nouvelle référence du marché ».
Plus d’information sur la station totale Trimble S7 and le logiciel Trimble Business Center.