Objectifs scientifiques du projet
Ce projet se situe dans la continuité des travaux du laboratoire MAP et l’IGN en matière de numérisation 3D du patrimoine architectural, et des travaux sur la constitution d’une base de données tridimensionnelle (collaboration d’une part, entre le MAP et le CICRP et d’autre part, entre le MAP et le CRMD).
Les opérations envisagées vont se concentrer sur les modalités qui permettent :
- d’acquérir et de maîtriser les informations sur le réel et d’assurer une continuité avec un modèle 3D « intelligible » au travers de la définition des aspects sémantiques ;
- de caractériser l’état « physique » du bâtiment (via des simulations numériques à différentes échelles du comportement mécanique de la structure couplé à d’autres physiques, et via des observations de l’état des surfaces s’appuyant sur une description cartographique et sur l’imagerie numérique) ;
- de pérenniser et de mettre en corrélation ce jeu de données en mettant en oeuvre un modèle de données et des outils d’aide à la restauration (outils d’analyse, de diagnostic et de prise de décision) spécifiques aux domaines d’expertise ;
- d’évaluer et valider ces modules (de base et expérimentaux) dans l’optique de définir des protocoles d’aide à la restauration de l’ouvrage ;
- dans une perspective à long terme, de garantir un suivi temporel basé sur des constats d’états réalisés périodiquement sur le bâtiment (suivi de sa structure et de ses surfaces) qui est essentiel pour la prévention et la planification des futures actions de restauration.
L’approche, nécessairement pluridisciplinaire, permettra de définir la continuité entre ces différentes questions qui n’ont jamais été réellement abordées simultanément par des spécialistes de l’architecture, de la conservation, de la mécanique et des matériaux.
Verrous scientifiques et techniques
En mobilisant divers champs disciplinaires (l’architecture, la modélisation géométrique paramétrique, les systèmes d’informations multi-interfacés, l’infographie, l’annotation sémantique, la simulation numérique), ce projet vise à réunir et harmoniser outils et méthodes pour la structuration de l’information et la gestion de connaissances favorisant la compréhension et l’analyse du patrimoine construit. Ces connaissances concernent des données variées décrivant les états du monument (données de relevé et d’imagerie scientifique, cartographies de détérioration, collecte photographique, archives historiques, documents d’analyse, données issues de l’analyse de prélèvements, etc.). Deux réflexions devront accompagner ce projet.
D’une part, la gestion d’échelles multiples de représentation doit être explorée. L’articulation de données (2D/3D) collectées pour l’analyse, le diagnostic, la prévention et la restauration du patrimoine bâti concerne différents niveaux d’étude : l’appareillage, les éléments constitutifs (blocs, joints) et les surfaces. Si la maquette numérique 3D structurée devient le support pour relier, manipuler et visualiser ces données variées, plusieurs échelles de représentation nécessitent d’être explorées et validées.
D’autre part, la variation des effets de l’environnement entre l’intérieur et l’extérieur de l’édifice doit être analysée. Intégrer ces variations devient un moyen pour préciser les actions de conservation de la surface des pierres et des peintures.
Enfin, la réalisation de ce projet permettra de mieux lever les verrous scientifiques liés au diagnostic et la prédiction. Ce projet inclura des premières simulations, effectuées par les spécialistes (CICRP et CRMD) en stade de « pré modélisation ». Ces premières modélisations (effectuées par des physicochimistes, des experts en sciences des matériaux et des altérations) pourront être développées après la fin du projet par des spécialistes du diagnostic (développeurs de méthodes et de méthodologies de mesure, de contrôle non destructif sur divers matériaux en plus que la maçonnerie).
Produit final
Cette plateforme sera composée de plusieurs modules : des modules constituant l’ossature de l’outil et des modules expérimentaux. Les modules de base doivent pouvoir être utilisés directement par les gestionnaires patrimoniaux, sans aucune modification. Ils doivent donc être facilement exportables depuis la plateforme prototype et d’utilisation simple. Différent modules expérimentaux seront développés et testés, pour une comparaison quantitative de données (par exemple la comparaison de la surface affectée par une altération en fonction du temps), pour la simulation de processus d’altération (basée sur des données qualitatives et quantitatives qui intègre des outils mathématique simples), pour l’utilisation de données spécifiques (telles que provenant de la spectrométrie Terahertz). Ces modules expérimentaux pourront devenir des modules optionnels de l’outil.
Critères de réussite
Dans la pratique, la réussite de ce projet dépends de la mise en relation des données hétérogènes dans une plate-forme unique de partage et à formuler un diagnostic en fonction de critères transversaux aux disciplines citées. Un résultat innovant serait de prévoir à partir de quel degré d’intensité de déséquilibre structurel, des fissures, des détachements des peintures peuvent se produire. Par voie de conséquence, les mesures de surveillance et de prévention à prendre pour éviter une perte irrémédiable d’une partie d’une oeuvre pourraient être implémentées. Un deuxième aspect serait de montrer précisément par la simulation l’origine de certaines figures d’altération (fissures, déplacages) dont certaines ne sont pas forcément visibles mais que l’on ne peut repérer que de manière indirecte (cas des déplacages d’enduits ou plus généralement des fissures parallèles à la surface des pierres) par auscultation phonique ou thermographie infra rouge.