Article paru dans notre lettre d'information du 7 mai 2019

Notre-Dame : heureusement il reste le numérique !

Toute la toiture de la cathédrale Notre-Dame de Paris est partie en fumée le 15 avril au soir et le bâtiment a subi de gros dégâts. Après avoir protégé et sécurisé l’édifice, il faut maintenant évaluer les dommages et envisager réparations et reconstructions. Heureusement plusieurs campagnes de numérisation avaient été faites et les architectes vont pouvoir s’appuyer sur une maquette numérique exacte extrêmement détaillée de la cathédrale pour préparer les travaux.

L’inimaginable est arrivé, la « forêt » de Notre-Dame a été dévorée par les flammes en direct sur les chaines d’info, comme une vulgaire pinède au plus fort de l’été.

En 850 ans d’histoire, la cathédrale parisienne avait réussi à éviter ce fléau tant redouté sur ce genre d’édifice, l’incendie de la toiture. Mais en ce 21e siècle à la technologie triomphante, il n’a pas pu être évité alors qu’un très grand chantier de restauration débutait. L’enquête n’est pas encore terminée, mais il semble, que comme dans toute grande catastrophe, un enchainement de dysfonctionnements soit la cause de cet embrasement spectaculaire.

Des nuages de points au chevet de 850 ans d’histoire

Le mal est fait. Il va falloir maintenant sécuriser et protéger l’édifice meurtri, puis l’ausculter dans ses moindres détails pour évaluer ce qu’il va falloir restaurer ou reconstruire. Heureusement, pour cela, les architectes du patrimoine vont pouvoir s’appuyer sur les différentes campagnes de numérisation effectuées depuis 2010.

La maquette numérique complète de la cathédrale Notre-Dame reconstruite à partir des 50 milliards de points acquis lors des différentes campagnes de numérisation
(photo 1 : cliquer sur l'image pour l'agrandir)

En effet, en décembre 2010, une numérisation complète de la cathédrale avait été effectuée par l’historien d’art américain Andrew Tallon dans la cadre de ses recherches sur les systèmes constructifs des cathédrales. Une numérisation qui a aussi été utilisée dans le contexte d’un film réalisé par Christine Le Goff intitulé Les cathédrales dévoilées, diffusé sur Arte en avril 2011. Cette première numérisation avait été rendue possible par l’étroite collaboration entre Arte, Art Graphique & Patrimoine (AG&P), société spécialisée dans le relevé laser, la numérisation et la reconstitution 3D du patrimoine architectural, le fabricant de scanners lasers Leica Geosystems et l’architecte en chef de la cathédrale, Benjamin Mouton.

Cette première campagne de 50 scans, d'une précision millimétrique mais d'une densité centimétrique, avait permis d'acquérir l’ensemble des volumes généraux de la cathédrale grâce à un nuage d’un milliard de points. Ce qui avait été suffisant pour montrer que des arcs-boutants existaient déjà autour du chœur de Notre-Dame, construit bien avant la nef, qui était censé avoir été la première construction de style gothique à en avoir bénéficié.

5 milliards de points pour la « forêt »

Reconstruction historique 3D de la cathédrale, réalisée par Laurence Stefanon dans un but pédagogique, montant l’état avant l’incendie.
(photo 2 : cliquer sur l'image pour l'agrandir)

Depuis de multiples campagnes de numérisation ont été menées par Art Graphique & Patrimoine, au point de disposer aujourd’hui d’un modèle numérique de Notre-Dame contenant environ 50 milliards de points. (Voir photo 1 et vidéo 1). Cela a notamment permis à Laurence Stefanon d'AG&P d’effectuer entre 2010 et 2013, une reconstruction historique de la cathédrale, en réalisant dans un but pédagogique un modèle 3D présentant 14 phases architecturales, de 1163 à aujourd'hui. (Voir photo 2)

Dans ce contexte, la « forêt » de Notre-Dame, qui représente l’ensemble de la charpente et de la flèche, a ainsi pu être traitée grâce à 150 scans de précision millimétrique représentant près de 5 milliards de points. La densité exceptionnelle des points (1 à 2 points par mm²) permet une retranscription inégalée des détails de la charpente et de la toiture avec sa flèche. (Voir vidéo 2)

Un commando numérique pour évaluer les dégâts

Les architectes du patrimoine disposent donc aujourd’hui d’une maquette numérique extrêmement précise du monument avant l’incendie du 15 avril. Mais la numérisation 3D va aussi pouvoir les aider dans l’évaluation des dégâts causés par l’incendie.

En effet, l'équipe d'Art Graphique & Patrimoine a mené le samedi 20 avril, une opération d'urgence pour la sauvegarde de Notre-Dame en effectuant en une journée un relevé 3D précis de l'édifice après l’incendie, à l’aide de scanners Focus S de Faro. Plus de 300 positions de scans couleurs ont ainsi été réalisées, représentant 30 à 40 milliards de points. (Voir photo 3). Les parties inaccessibles ont quant à elles été acquises en photogrammétrie par drone.

L’un des scanners Focus S de Faro utilisés par Art Graphique & Patrimoine le samedi 20 avril pour effectuer une numérisation d’urgence de la cathédrale après l’incendie.
(photo 3 : cliquer sur l'image pour l'agrandir)

Cette masse de données va maintenant être traitée (assemblage et consolidation des scans pour former un nuage de points global, colorisation…), afin de pouvoir être comparée avec les données d’AG&P antérieures à l'incendie, fournissant ainsi des informations utiles à la fois pour l'enquête en cours et pour le diagnostic des dégâts causés par l'incendie.

Par la suite, l'ensemble des données récoltées permettra à tous les corps de métier d'avoir une base fiable de mesures 3D, d'images et de documents techniques, afin de mener à bien rapidement les travaux de restauration et de reconstruction de Notre-Dame.

Le numérique aura ainsi droit de cité parmi les bâtisseurs de cathédrale !

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : www.artgp.fr

Ingénieur de formation (ENIM) et journaliste professionnel depuis 1981, Jean-François Prevéraud a participé à de nombreux journaux et lettres d'information (Bureau d'Etudes, CFAO Synthèse, SIT, Industrie & Technologies, Usine Nouvelle...) comme journaliste, rédacteur en chef adjoint ou rédacteur en chef.

En retraite depuis février 2017, Jean-François veut que celle-ci soit active. C’est pour cette raison qu’il reste informé de ce qui bouge dans le PLM dans son sens le plus large (CFAO, Simulation Numérique, Impression 3D, Usine du futur, Réalité virtuelle et augmentée…). Il contribue désormais à notre lettre d’information pour commenter l’actualité que nous publions ou celle qu’il a pu glaner dans les évènements qu’il continue à suivre.

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