Étude de cas | Septembre 2021

Pour un château endommagé par un tremblement de terre, la capture de la réalité aide à recoller les morceaux

La technologie de capture de la réalité de NavVis a permis à Kozo Keikaku Engineering de réaliser une numérisation complète des vestiges endommagés par le tremblement de terre au château de Kumamoto.

Principaux points à retenir

KKE a utilisé la technologie de capture de la réalité de NavVis pour évaluer les dégâts au château de Kumamoto et pour soutenir le processus de restauration.
Grâce aux systèmes de numérisation mobile NavVis, KKE a pu visualiser les conditions actuelles sous forme de nuages de points et d'images panoramiques 3D de haute qualité.
Le logiciel de visualisation NavVis a permis à KKE de joindre des éléments d'information pertinents, tels que des dessins et des photos, à un point d'intérêt (POI) géolocalisé.
Lors de la dernière session de numérisation avec le NavVis VLX, 10 800 mètres carrés ont été capturés en deux jours, ce qui comprenait à la fois les zones à l'intérieur et à l'extérieur du donjon du château.
Pour l’Examinateur en Chef du Château de Kumamoto, ce nouveau processus les a incités à trouver encore plus de cas d'utilisation pour les solutions de capture de la réalité de NavVis.

Une vague de dévastation

Aux premières heures du matin du 16 avril 2016, le sol de la préfecture de Kumamoto a commencé à trembler. Une série de tremblements de terre, ayant atteint une magnitude de 7,0 au cours des jours suivants, a détruit des maisons et des bâtiments en faisant trembler la terre.

Lorsque les secousses se sont calmées, on a découvert que l'un des plus beaux bâtiments du Japon avait été pris dans la vague de dévastation. Le château de Kumamoto, reconstruit en 1960 et considéré comme l'un des principaux châteaux du Japon, avait subi d'importants dégâts.

Si le château lui-même a résisté à la majeure partie du tremblement de terre avec des dommages structurels mineurs, on a rapidement découvert que deux des donjons du château s'étaient partiellement effondrés. Ailleurs, plusieurs des murs extérieurs à la base du donjon s'étaient également effondrés, tandis qu'une large quantité de tuiles s'étaient détachées et s'étaient écrasées au sol.

Peu après le tremblement de terre, la ville a fait appel à la société d'ingénierie Kozo Keikaku Engineering Inc. (KKE) pour évaluer les dégâts. Pour KKE, ce projet revêtait également une importance historique, car l'entreprise avait entrepris la restauration originale du donjon du château lors de sa reconstruction en 1960 - un effort supervisé personnellement par le défunt fondateur de KKE, le Dr Makoto Hattori.

Les dommages subis par le sous-sol d'un donjon du château, illustrés par un scan effectué peu après le séisme de 2016.

La reconstruction ne se limite pas à la photographie

La première étape vers la restauration et la réparation est la documentation du site, mais cela peut constituer un obstacle majeur lorsqu'il s'agit de bâtiments historiques, explique Koichi Kakuta, Sales and Marketing Representative pour KKE.

"Au Japon, diverses catastrophes naturelles telles que des tremblements de terre, des tsunamis, des typhons et des glissements de terrain se produisent souvent, et les bâtiments historiques peuvent également être endommagés. Les bâtiments historiques endommagés peuvent ne pas disposer de BIM, de données CAO ou même de dessins sur papier, et leur restauration peut prendre beaucoup de temps."

L'évaluation de l'état du site et la documentation des zones endommagées ont également été rendues particulièrement difficiles par l'inaccessibilité relative des zones les plus endommagées et par la grande taille du château et des terrains.

Les ingénieurs ont pris de nombreuses photos des dégâts à l'intérieur du château lors de chaque visite du site, mais lorsqu'ils les ont examinées de retour au bureau, ils ont constaté qu'il y avait parfois des lacunes dans les données recueillies. Pour Junichi Tashiro, Examinateur en Chef du Bureau Général du Château de Kumamoto, il est vite devenu évident que les caméras ne suffiraient pas.

"Immédiatement après la catastrophe, j'ai fait des allers-retours entre le bureau et le site plusieurs fois par jour pour prendre des photos des dégâts à l'intérieur de la tour du château avec mon appareil photo. Cependant, il y avait beaucoup de détails que je n'ai pas pu saisir."

Une nouvelle façon de voir avec la numérisation mobile

Une fois que les premières évaluations ont révélé l'étendue des dégâts, les experts de KKE ont su qu'une autre approche était nécessaire et ont immédiatement proposé d'utiliser la technologie de capture de la réalité de NavVis pour l'évaluation des dégâts. En outre, l'équipe a estimé que cette technologie pouvait également faire une différence substantielle dans le processus de restauration. Grâce à un scanner à 360 degrés, KKE a pu capturer les dégâts à l'intérieur du donjon et visualiser les informations sous forme d'images panoramiques 3D et de nuages de points.

L'équipe de KKE a effectué quelques scans à l'aide du matériel de numérisation mobile NavVis, puis a visualisé et partagé les résultats via NavVis IndoorViewer (aujourd'hui connu sous le nom de NavVis IVION). Le premier effort de numérisation a eu lieu en septembre 2016, ce qui a permis de documenter les dommages présents avant que les équipes de maintenance ne commencent tout travail de décontamination. Ce premier cliché a été utilisé pour planifier une partie des travaux de démolition intérieure. En avril 2017, lorsque la démolition intérieure a commencé pour de bon, KKE est de nouveau revenu avec un système de numérisation mobile NavVis pour capturer un autre cliché.

En regardant les scans, M. Tashiro a pu voir plus que ce que les photographies seules pouvaient fournir.

À ce stade de la restauration du donjon, l'équipe a pu vérifier l'intérieur et le comparer à son état initial grâce au logiciel NavVis - sans avoir à trier une multitude de photos.

Plutôt que de perdre du temps à rechercher dans la documentation photographique exhaustive, le logiciel de visualisation NavVis a permis à KKE d'associer des éléments d'information pertinents, tels que des dessins et des photos, à un point d'intérêt (POI) géolocalisé. Ensemble, l'analyse du site et les POI fournissent une image claire qui a été comprise à la fois par l'équipe d'ingénieurs et par les autres parties prenantes. Cette capacité à comparer le passé au présent était cruciale pour le suivi du projet.

Après les premiers travaux d'enlèvement des débris liés au tremblement de terre, les représentants de Kumamoto ont élaboré un plan de restauration des vestiges du château. En raison de l'ampleur des dégâts, la restauration et la réouverture des donjons étaient prévues pour 2021. Quant au plan de restauration complet du château, il est actuellement estimé pour 2038.

Scan après réparation et restauration de la zone endommagée du sous-sol effectué en 2021.

Le NavVis VLX offre encore plus de polyvalence

Comme prévu, en avril de cette année - presque cinq ans jour pour jour après le tremblement de terre fatal - les membres de l'équipe de numérisation de KKE sont revenus pour un scan complet, cette fois armés du NavVis VLX, un système de numérisation mobile monté sur les épaules.

L'équipe, qui n'avait pas vu le site en personne depuis longtemps, a été stupéfaite de voir à quel point les murs de pierre du donjon avaient été restaurés et a rapidement effectué une numérisation complète à l'aide du NavVis VLX. En deux jours, un total de 10 800 mètres carrés a été capturé, comprenant à la fois des zones à l'intérieur et à l'extérieur du donjon du château.

M. Kakuta a apprécié la portabilité et la facilité d'utilisation du NavVis VLX pour effectuer les scans.

"Nous avons pu mesurer les escaliers extérieurs et intérieurs, ainsi que les zones étroites dans l'arrière-cour. Il n'a fallu que deux jours pour effectuer les mesures à l’intérieur et à l’extérieur. En outre, la boîte de transport avait la taille d'une valise, ce qui a permis de la transporter en avion."

Par rapport aux scans précédents, le NavVis VLX offrait la polyvalence supplémentaire d'avoir les mains libres et d'être beaucoup plus facile à déplacer dans le château grâce à l'absence de roues, explique Eiji Miyagaki, personne responsable des mesures pour le projet chez KKE.

"C'était un travail difficile dans la chaleur et l'humidité du début d'été au Japon. Si j'avais eu un NavVis VLX à l'époque [des premiers scans], j'aurais pu y aller seul et faire des numérisations de bien meilleure qualité et en moins de temps ", a déclaré M. Miyagaki.

Se rendre compte de la puissance d'un jumeau numérique

Dans les nouvelles constructions, ou même dans les structures telles qu'elles ont été construites, il est facile d'effectuer une visite sur place, mais dans des situations aussi complexes, ce n'est pas toujours une option accessible. Documenter les zones difficiles d'un bâtiment prend du temps, coûte du personnel et peut même poser des problèmes de sécurité. En outre, il peut être difficile d'inspecter des zones qui n'ont pas de photos ou de dessins correspondants ou de trouver la bonne photo. La création d'un jumeau numérique en 3D peut toutefois rendre les visites répétées du site moins nécessaires, et placer les éléments visuels dans une vue plus complète pour une meilleure compréhension.

En effet, les données capturées avec le système de numérisation mobile NavVis ont permis de compiler les rapports de dommages. Surtout, un jumeau numérique du donjon du château avant le tremblement de terre de 2016 aurait pu rendre la restauration plus efficace, a réfléchi M. Kakuta (KKE).

"Avec NavVis VLX, il est possible de mesurer rapidement les surfaces intérieures et extérieures de bâtiments historiques de grande envergure, et en affichant les données obtenues dans NavVis IndoorViewer (aujourd’hui NavVis IVION), il est possible de comprendre les formes 3D avec des nuages de points, et de vérifier les matériaux et les couleurs en détail avec des photos panoramiques, et de partager, instruire et rapporter les données à tout moment et en tout lieu. Et avec NavVis IVION, de nouvelles fonctions innovantes telles que le traitement multisite et le traitement en nuage peuvent multiplier l'efficacité de ces tâches de numérisation et d'affichage."

Pour l’Examinateur en Chef du Château de Kumamoto, ce nouveau procédé les a incités à trouver encore plus de cas d'utilisation pour la capture de la réalité par NavVis.

"À l'avenir, nous espérons que NavVis pourra être utilisé non seulement pour la restauration du château de Kumamoto, mais aussi pour d'autres biens culturels importants de la préfecture de Kumamoto et du pays. Si nous pouvons accumuler l'historique de la restauration, la gestion de la maintenance, nous serons plus efficaces, ce qui conduira à une plus longue durée de vie et à une réduction des coûts", a déclaré M. Tashiro.

Le château de Kumamoto est scanné avec un NavVis VLX après la réparation du tremblement de terre et la restauration en cours en 2021. (Photo : KKE)

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