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Définir le niveau de détail (LOD) de sa maquette BIM

Définir un LOD (niveau de détail) permet d’optimiser les coûts et délais associés à une modélisation, tout en garantissant une maquette numériques cohérente avec ses besoins.

Hugo Sibué
Hugo Sibué
03 Mars 2020
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Enveloppe géométrique du bâtiment, la maquette 3D / BIM est une représentation intérieure et extérieure de celui-ci et des équipements qui le composent.

En fonction de l’utilisation finale de la maquette, il s’agira de définir son niveau de détail (Level Of Details, ou LOD).

Selon son niveau de détail, et hormis pour le LOD 100 qui donnera uniquement une idée du volume du bâti, une maquette 3D peut intégrer des éléments tels que :

  • La structure intérieure (sols, murs, poteaux et poutres) et extérieure (murs, portes, fenêtres et toitures)
  • Le Corps d’État Architectural : portes, fenêtres, cloisons et toitures
  • Les réseaux et terminaux (CVC, Électricité, Plomberie et SSI)
  • Des équipements industriels (machines, lignes de production)

Dans cet article, nous vous proposons tout d’abord de découvrir quelques notions théoriques autour des LOD. Ensuite, nous caractérisons ces différents LOD, à l’échelle d’une maquette architecturale et d’une modélisation des réseaux. Finalement, nous associerons les usages courants d’une maquette à ces différents niveaux de détails, afin de vous donner une idée du niveau de LOD adapté à votre projet.

Alors que des groupements structurent et norment cette nomenclature de niveau de détail (nous pouvons notamment penser au Plan BIM 2022 en France), celle-ci n’est toujours pas légiférée.

Ainsi, nous vous proposons dans cet article de découvrir une base solide et très commune concernant la précision et l’usage des différents LOD. Pour autant celle-ci ne reste que le fruit de notre expérience, et une base permettant d’orienter correctement nos projets BIM, en gardant une certaine flexibilité sur la modélisation tout en proposant un cadre clair pour nos clients et partenaires.

Qu’est-ce qu’un LOD ?

Le niveau de détail, plus connu sous l’acronyme Anglais de LOD (Level Of Detail) correspond à la précision géométrique d’une maquette numérique, caractérisée par la précision des objets 3D qui la constituent. Par extension, cette richesse géométrique permet d’obtenir un niveau de renseignement plus ou moins élevé afin de l'adapter aux spécificités d’un projet.

Le concept de LOD a été introduit par l’AIA (American Institute of Architects) en 2008. Il vise à standardiser un niveau de spécifications de référence et à fluidifier les échanges dans les projets de modélisation. Parallèlement, le niveau de détail est également un moyen de quantifier l’information minimale nécessaire pour un certain usage.

Les LOD 100, 200, 300, 400 et 500 sont les cinq principaux niveaux de LOD ayant été établis, allant du standard le moins détaillé au standard le plus riche. Au-delà d'obtenir une modélisation cohérente avec son projet, déterminer un LOD permettra de :

  • Lever les ambiguïtés de rendu avec son prestataire de modélisation ;
  • obtenir une modélisation cadrée par des spécifications précises ;
  • optimiser les coûts de modélisation en fonction de son besoin ;

Level Of Detail ou Level Of Information ?

Le terme « Level Of Information » est de plus en plus employé, notamment lorsqu’il s’agit d’un projet BIM (Building Information Modeling). Celui-ci n’a pour autant pas vocation à remplacer le terme Level Of Detail, mais plutôt à faire référence aux informations non-graphiques rattachées aux objets 3D. Ainsi, des données relatives à la résistance d’un matériau ou aux dernières opérations de maintenance d’une ligne de production peuvent apparaître dans la maquette.

À eux deux, le LOD et le LOI forment ce que l’on nomme le « Level Of Development », réduit à l’acronyme « LODs ». Ce standard renvoie ainsi aux niveaux de détails géométriques et informatifs de la maquette numérique.

Les différents niveaux de LOD

LOD 100

LOD100

Le LOD 100 correspond au niveau de détail géométrique le plus bas. Ainsi, une maquette architecturale au LOD 100 représente l’enveloppe du bâtiment avec des volumes simples.

Les maquettes de ce niveau de détail restent très abstraites et approximatives, les usages associés sont donc assez limités. Une maquette au LOD 100 peut être utile pour une simple étude de pré-conception, pour conceptualiser une idée ou mener une étude de faisabilité basique ne nécessitant qu’une représentation « grossière » des volumes du bâti.

À l’échelle d’un projet de rénovation ou de construction, on se situe alors dans les phases de faisabilité et d’esquisse (EXQ).

En ce qui concerne les éléments à l’intérieur du bâtiment comme les machines industrielles, celles-ci sont modélisées sous la forme de bounding box simples (parallélépipèdes rectangles) représentatives d’un volume.

LOD 200

LOD200

Une maquette 3D au LOD 200 vise à proposer une modélisation du bâtiment comprenant des éléments de structure tels que les murs, colonnes et les poutres. La position, l’orientation, la forme et la taille des objets géométriques restent pour autant toujours approximatives. Elle offre donc une source d’informations relativement fiable, qui reste cependant suffisante pour certains cas d’usages.

Lorsqu’une maquette 3D incorpore des lignes de productions et machines, celles-ci sont représentées à l’aide de bounding box géométriques, (assemblage de plusieurs parallélépipèdes) représentant plus précisément la forme et l’encombrement de la machine.

Dans le cadre d’un projet de construction ou de rénovation, une maquette au LOD 200 sera très souvent suffisante en phases d’APS (Avant Projet Sommaire) ou d’APD (Avant Projet Définitif). En effet, ce niveau de détail permettra de fournir une proposition technique à un projet, notamment en ce qui concerne l’architecture générale, ou concernant l’estimation du volume de travaux et de coûts associés.

Parallèlement, nous constatons également que le LOD 200 est approprié aux usages de simulations d'implantation lorsqu’il s’agit d’un bâtiment tertiaire ou de plateaux de bureaux.

LOD 300

LOD300

Pour une maquette numérique au LOD 300, les éléments modélisés offrent une géométrie plus précise. À la différence du LOD 200, on considère que la taille des objets 3D est juste. Les objets 3D ne sont pas des objets fournis par un fabricant, mais le responsable de modélisation se sera appliqué à produire des objets aux dimensions du réel.

Les objets placés dans la modélisation ont un design bien plus riche, une orientation, des dimensions et un emplacement précis. L’ensemble devient donc un référentiel dont le niveau de détail est suffisamment élevé pour mettre en place des projets d’aménagement ou de simulations plus complexes.

Ainsi, dans le cadre d’une construction / rénovation, c’est à partir du LOD 300 qu’une maquette sera exploitable en phase PRO, EXE, DET et AOR. Ces étapes devant s’appuyer sur des données techniques représentatives du bâtiment.

Pour ce qui est de la modélisation d’équipements industriels, au LOD 300, les différents composants extérieurs des machines seront modélisés.

LOD 400

LOD400

Dans un niveau de détail LOD 400, le nombre, la taille, la forme et l’orientation des objets doivent être mesurables directement dans le modèle. Les murs, cloisons, dalles et plafonds sont modélisés de manière à ce que les différentes couches qui les composent soient également détaillées.

Pour ce niveau de détail, les machines industrielles sont des modèles numériques transmis directement par le fabricant lorsque c’est possible.

La finalité de ce niveau de détail est de fournir des référentiels géométriques suffisamment enrichis et précis pour la fabrication de l’objet. Ce standard devient ainsi un référentiel adéquat au stade de construction d’un bâtiment.

Le LOD 400 est régulièrement favorisé au LOD 300 en phases de PRO, EXE, DET et AOR.

LOD 500

LOD500

Le niveau de détail LOD 500 est égal à celui du LOD 400, cependant l’ensemble des éléments modélisés doivent avoir été vérifiés sur le terrain, après la construction ou la rénovation du bâtiment. Cette vérification peut notamment passer par un scan 3D du bâtiment, dont le nuage de point généré et représentatif du réel sera confronté à la maquette numérique pour la mettre à jour si nécessaire.

Ainsi, on obtient une modélisation « as-built » du bâtiment, un véritable support durable pour exploiter le potentiel de la maquette BIM de son actif.

Le niveau de détail des réseaux et terminaux

En ce qui concerne la modélisation des réseaux, la majeure partie des modélisations sont aux LOD 200 ou LOD 300. Pour celles-ci, la position géométrique des réseaux restera la même. C’est sur l’alignement des réseaux entre eux que la différence entre ces LOD sera visible.

Pour le LOD 200, les réseaux seront alignés coude-à-coude et leur changement d’orientation sera modélisé.

Sur un LOD 300, la modélisation est plus fine et identifie les écarts lorsqu'ils sont supérieurs à 3 cm de coude-à-coude entre deux équipements ou lorsqu'un changement d’orientation est identifié. Ces observations se font générallement dans un nuage de points, et permettent de réajuster le modèle 3D selon la réalité.

Pour les équipements et terminaux, en LOD 200 le réseau est bien scindé au niveau des équipements présents, mais les équipements ont simplement une emprise volumique simple. En LOD 300, les équipements sont représentés plus en détail.

Combiner différents niveaux de détails

Tous les objets d’une maquette numérique ne doivent pas obligatoirement proposer le même niveau de détail.

Au contraire, définir le niveau de détail des différents lots d’objets en amont d’une modélisation permet d’optimiser les coûts et délais de production d’une maquette, tout en proposant un livrable adapté à l’usage final.

Par exemple, une maquette 3D utilisée pour simuler l’implantation de machines sur un site industriel pourrait contenir :

  • Une architecture modélisée au LOD 200
  • Des lignes de productions au LOD 400, intégrant les objets BIM des équipements fournis par les fabricants pour obtenir une précision fine sur des éléments clés pour la simulation d’implantation.

Autre exemple, un bureau d’études fluides pourrait tout à fait exploiter une maquette composée d’une structure architecturale au LOD 200, et de réseaux et terminaux fluides modélisés au LOD 400.

Plus la maquette numérique sera détaillée, plus les coûts de modélisation seront élevés et plus les fichiers à exploiter seront lourds. Chaque projet a sa finalité, un niveau de LOD élevé n’est donc pas toujours la solution proposant le meilleur retour sur investissement. C’est pourquoi il est nécessaire d’étudier en amont les besoins des différentes parties prenantes qui collaboreront autour de la maquette numérique du bâtiment afin d’arriver à un rendu parfaitement exploitable.

Définir le LOD de son projet de modélisation, ce qu’il faut retenir :

Pour conclure, Même si le LOD retenu pour un projet reste propre à l’usage de la maquette et des besoins exprimés en interne, certains usages classiques se dégagent pour chacun des standards :

  • Le LOD 100 peut être suffisant en phase d’avant-projet, notamment pour les bureaux d’architectures intervenant sur la phase de conceptualisation ou d’étude de faisabilité (EXQ)
  • Le LOD 200 est également adapté à une phase d’avant-projet. À la différence du LOD 100, ce standard permet d’avoir une vision plus détaillée et concrète d’un bâtiment et des éléments qui le constituent (APS / PAD).
  • Le LOD 300 permet quant à lui de bénéficier de données fiables en ce qui concerne la taille, la position, la forme et l’orientation de l’ensemble des objets géométriques du modèle. Il permet donc de mener des exercices plus complexes.
  • Le LOD 400 offre un référentiel du bâtiment et de ses éléments assez précis pour qu’ils soient fabriqués selon leurs informations graphiques et géométriques. Ce standard se destine donc à l’ensemble des parties prenantes intervenant dans la phase de construction d’un bâtiment.
  • Le LOD 500 étant une réplique du bâtiment « as-built » , une maquette numérique de ce niveau de détail sera certainement le support documenté et à jour le plus fiable pour l’exploitant cherchant à optimiser son utilisation, notamment en GEM.

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