Inspection de toiture par drone : cartographier les affaissements après un désordre de charpente

À la suite d'un désordre signalé dans la charpente bois d'un lycée du nord de la France, CIMEO a sollicité GEO2R pour réaliser un diagnostic des toitures par drone. L'objectif était double : rechercher d'éventuels signes extérieurs sur la toiture concernée et vérifier si des déformations comparables étaient présentes sur d'autres bâtiments du site.

Au total, 24 toitures ont été cartographiées. La photogrammétrie a permis de produire des orthomosaïques à très haute résolution ainsi que des plans de relevé numérique de surface mettant en évidence les variations d'altitude et les zones d'affaissement.

Contexte de la mission

La mission a été réalisée pour CIMEO, bureau d'études intervenant notamment sur des problématiques liées au bâtiment et aux structures.

Le site était un établissement scolaire en activité. Cette configuration imposait une organisation rigoureuse des opérations : balisage de la zone de travail, prise en compte des circulations sur le site et interruption ponctuelle des trajectoires de vol lors des passages d'élèves.

À cette contrainte de coactivité s'est ajoutée la météo. De la pluie a été rencontrée pendant deux des trois jours de prestation. Compte tenu du caractère urgent du diagnostic, les équipes sont restées sur place pour profiter des périodes d'accalmie plutôt que de reporter entièrement les acquisitions.

La problématique du client

Un désordre avait été signalé à l'intérieur d'une charpente bois. Le bureau d'études devait déterminer si cet événement se traduisait par une déformation visible de la couverture, puis vérifier si le même type de phénomène pouvait être observé sur les autres toitures du lycée.

Une inspection traditionnelle aurait nécessité des moyens d'accès en hauteur, notamment des nacelles, avec une mobilisation plus longue et une exposition supplémentaire des intervenants. Cette difficulté était particulièrement importante dans un contexte où l'état de certaines structures devait justement être évalué.

L'enjeu n'était donc pas seulement de photographier les couvertures. Il fallait produire une donnée suffisamment détaillée pour visualiser et localiser les variations de surface de chaque toiture, afin de fournir au bureau d'études un véritable support d'aide au diagnostic.

La solution mise en œuvre par GEO2R

GEO2R a retenu une acquisition photogrammétrique à très faible distance avec un DJI Mavic 3 Enterprise équipé d'un module RTK et d'un capteur RGB.

Chaque toiture a fait l'objet d'un vol manuel spécifique. La caméra était orientée vers la couverture avec une inclinaison d'environ 35°, plutôt qu'en prise de vue strictement verticale. Le drone évoluait entre environ 2 et 2,5 mètres au-dessus de la toiture.

Photo haute résolution de la couverture en tuiles

Un recouvrement important, de l'ordre de 80 % longitudinalement et transversalement, a été retenu pour assurer la continuité du traitement photogrammétrique. La vitesse était limitée entre 1 et 1,5 m/s afin de réduire le risque de flou.

Les trajectoires suivaient une méthode reproductible : acquisition en serpentin depuis la partie haute de la toiture jusqu'à sa partie basse.

Le géoréférencement reposait sur le positionnement RTK via le réseau ORPHEON. La qualité des informations RTK enregistrées avec les photographies était ensuite contrôlée lors du traitement.

Traitement photogrammétrique et production des plans d'affaissement

La mission a généré environ 13 000 photographies pour 24 toitures, représentant environ 12 heures de vol réparties sur trois jours.

Les données ont été traitées sous Pix4D. Le processus comprenait l'alignement des images, la densification puis le nettoyage du nuage de points, avant la production des orthomosaïques et des modèles numériques de surface.

Une attention particulière a été portée à l'orientation des modèles : les DSM ont été contraints en fonction de l'inclinaison propre à chaque toiture afin de rendre les différences de niveau directement interprétables.

Carte colorimétrique d'une toiture rectangulaire — DSM

Une représentation colorimétrique du DSM permettait de transformer les variations altimétriques en un gradient visuel des affaissements de la couverture. Les zones présentant des différences de niveau pouvaient ainsi être repérées beaucoup plus facilement qu'à partir de photographies seules.

Six jours de traitement ont été nécessaires pour produire l'ensemble des livrables.

Des livrables conçus pour le diagnostic du bureau d'études

Plusieurs niveaux de restitution ont été remis à CIMEO :

• des plans PDF de relevés numériques de surface avec représentation colorimétrique des différences de niveau ;
• des orthomosaïques de toiture avec une résolution de 1 mm/pixel ;
• les orthomosaïques et DSM au format TIFF, consultables sur la plateforme GEO4X ;
• des données produites dans le système de coordonnées CC50.

L'orthomosaïque apportait une lecture détaillée de l'état visible de la couverture : éléments de toiture, réparations, singularités ou défauts pouvaient être examinés sur une vue continue.

Le relevé numérique de surface complétait cette information en apportant une lecture géométrique. Au lieu de rechercher uniquement un désordre visuel, le bureau d'études pouvait identifier les secteurs présentant une variation de niveau et comparer plus rapidement les différentes parties d'une même toiture.

Résultats obtenus

L'intérêt principal de la prestation résidait dans la combinaison entre une couverture détaillée de l'ensemble du site et un livrable directement exploitable pour l'analyse structurelle.

Les 24 toitures ont ainsi pu être documentées sans envoyer d'opérateur sur chaque couverture. Les plans issus des DSM ont permis de localiser visuellement les zones d'affaissement et ont contribué à l'analyse des désordres rencontrés.

Selon les informations de mission, ces livrables ont aidé à déterminer rapidement l'origine des affaissements observés et à engager les travaux nécessaires. Le format s'est également révélé suffisamment pertinent pour être demandé à nouveau par CIMEO sur d'autres interventions concernant des toitures ou des pignons en situation dégradée.

Ce que cette mission a apporté au client

Pour le bureau d'études, la valeur ne résidait pas uniquement dans le gain de temps lors de l'acquisition. Le principal apport était de disposer d'un support mesurable et lisible, permettant de passer d'une observation générale d'une toiture à une localisation précise de ses variations de surface.

L'utilisation du drone a également limité le recours à des moyens lourds d'accès en hauteur et réduit l'exposition de personnels sur des structures dont l'état devait justement être étudié.

Cette méthodologie peut ainsi compléter efficacement un diagnostic structurel lorsque plusieurs couvertures doivent être examinées rapidement ou lorsqu'un accès physique à la toiture est complexe ou indésirable.

Conclusion

La photogrammétrie par drone ne permet pas seulement de produire une photographie détaillée d'une toiture. Associée à un modèle numérique de surface, elle peut fournir au bureau d'études une représentation objective des variations géométriques de la couverture et faciliter la localisation des zones nécessitant une analyse approfondie.

Vous devez contrôler une toiture, rechercher des déformations ou documenter un bâtiment difficilement accessible ? GEO2R peut prendre en charge l'acquisition par drone, le traitement photogrammétrique et la production de livrables adaptés à votre diagnostic.