Calcul des volumes de déblai et de remblai dans Agisoft Metashape

Le calcul des volumes de déblai et de remblai dans Agisoft Metashape constitue un outil performant pour les secteurs de la construction, des travaux de terrassement, des projets routiers, de l’exploitation minière, de l’exploitation de carrières et de l’aménagement de sites.

En effectuant un relevé d’un site à l’aide d’un drone avant et après des travaux de terrassement, Metashape Professional peut générer des modèles numériques d’altitude (MNA) précis qui vous permettent d’identifier les zones où des matériaux ont été excavés, celles où des matériaux ont été ajoutés et l’ampleur des modifications apportées au terrain.

La photogrammétrie par drone s’avère donc particulièrement utile pour suivre l’avancement des travaux d’excavation, les opérations de nivellement, les remblais et les grands chantiers de construction, où les mesures traditionnelles au sol peuvent s’avérer fastidieuses.

Dans ce guide, nous vous expliquons comment calculer les volumes de déblai et de remblai dans Agisoft Metashape Professional, en présentant deux méthodes différentes : la mesure d’une surface par rapport à un plan de référence et la comparaison de deux MNT acquis à différentes étapes d’un projet.

Que sont les volumes de déblai et de remblai ?

Dans le domaine de la construction et des travaux de terrassement, le terme « déblai » désigne les matériaux qui doivent être excavés ou qui ont déjà été retirés du terrain.

Le terme « remblai » désigne les matériaux qui doivent être ajoutés ou qui ont déjà été mis en place afin de rehausser le terrain jusqu’à la hauteur requise.

Les calculs de déblai et de remblai sont couramment utilisés pour :

Préparation du chantier
Projets routiers et ferroviaires
Suivi des travaux d’excavation
Poser les fondations
Remblais
Exploitation des carrières
Projets miniers
Nivellement du terrain
Bassins de rétention
Travaux de terrassement à grande échelle

La connaissance de ces volumes permet aux chefs de projet d’estimer les mouvements de matériaux, de suivre l’avancement des travaux des sous-traitants et de comparer l’état réel du chantier aux relevés antérieurs ou aux exigences de conception.

Agisoft Metashape permet-il de calculer les déblais et les remblais ?

Oui. Agisoft Metashape Professional propose plusieurs outils pouvant être utilisés pour l’analyse des travaux de déblai et de remblai.

Il existe deux approches particulièrement utiles :

Volume par rapport à un plan de référence – utile pour comparer un relief à un niveau connu ou à une surface de base simple.
Calcul de la différence entre deux images DEM – utile pour comparer un même chantier à deux dates différentes.

La deuxième méthode est généralement la plus efficace pour suivre l’avancement réel des travaux de terrassement, car elle compare deux surfaces mesurées plutôt que de partir du principe que la surface de référence est plane.

Processus 1 : Déblayage et remblayage par rapport à un plan de référence

Pour les zones relativement simples, Metashape peut calculer le volume situé au-dessus et en dessous d’un plan de référence sélectionné.

Le déroulement général est le suivant :

Créez le MNT.
Ouvrez-le en vue orthogonale.
Tracez un polygone autour de la zone qui vous intéresse.
Cliquez avec le bouton droit de la souris sur le polygone.
Sélectionnez une mesure…
Ouvrez l’onglet « Volume ».
Sélectionnez « Meilleur ajustement », « Niveau moyen » ou « Niveau personnalisé ».

Metashape indique :

Volume ci-dessus
Volume ci-dessous
Volume total

Si le plan sélectionné correspond au niveau de construction souhaité, les matériaux situés au-dessus de ce plan peuvent être considérés comme des déblais potentiels, tandis que les zones situées en dessous peuvent correspondre à des remblais nécessaires.

« Best Fit », « Mean Level » ou « Custom Level » ?

Le choix le plus adapté

Le plan « Best Fit » est calculé à partir des altitudes des sommets du périmètre du polygone et peut s’adapter à une surface présentant une pente générale.

Cela s’avère utile lorsque le périmètre de la zone offre une approximation raisonnable du relief d’origine.

Niveau moyen

La fonction « Mean Level » crée un plan horizontal à partir de l’altitude moyenne des sommets du polygone.

Cette méthode est particulièrement adaptée lorsque la surface de référence est pratiquement plane.

Niveau personnalisé

La fonction « Niveau personnalisé » vous permet de définir manuellement une altitude précise.

Cela peut s’avérer utile lorsque le projet de construction prévoit une cote de finition connue, par exemple :

Une plate-forme de construction
Une dalle en béton
Une plate-forme de niveau
Une profondeur d’excavation connue
Un parc de stockage

Sur les chantiers complexes, cependant, un seul plan peut ne pas refléter fidèlement le relief réel. C’est là que l’analyse des différences du MNT s’avère particulièrement utile.

Processus 2 : Calcul des déblais et remblais entre deux levés par drone

Une méthode plus avancée consiste à comparer deux MNT représentant le même site à des dates différentes.

Par exemple :

DEM 1 : le site avant les travaux d’excavation
DEM 2 : le chantier après les travaux d’excavation et de nivellement

Metashape Professional permet de soustraire un MNT d’un autre et de créer une nouvelle couche altimétrique illustrant la différence entre les deux surfaces.

Cela permet de visualiser précisément les endroits où le relief s’est surélevé ou abaissé.

Étape 1 : Réaliser le premier relevé par drone

Prenez des photos du chantier avant le début des travaux de terrassement.

Veillez à respecter une planification de vol cohérente et à appliquer les bonnes pratiques en matière de photogrammétrie, notamment en prévoyant un chevauchement suffisant des images et une distance d’échantillonnage au sol appropriée.

Pour les relevés topographiques professionnels dans le domaine des travaux de terrassement, pensez à utiliser :

Coordonnées du drone RTK
Positionnement PPK
Points de contrôle au sol
Points de contrôle indépendants

Traitez les images dans Metashape et créez un MNT géoréférencé représentant le relief initial.

Étape 2 : Réalisez le deuxième relevé par drone

Une fois les travaux d’excavation, de remblayage ou de nivellement terminés, effectuez un nouveau survol du chantier.

Pour obtenir une comparaison fiable, veillez à respecter les points suivants :

Le même système de référence de coordonnées
Altitude de vol similaire
Distance d’échantillonnage au sol similaire
Processus de travail cohérent avec RTK ou GCP
Chevauchement d’images similaires
Le même niveau de référence vertical

Traitez le deuxième ensemble de données et générez un autre MNT.

Étape 3 : Assurez-vous que les deux MNT utilisent le même système de référence

Cette étape est cruciale.

Si les modèles numériques de relief (MNR) utilisent des systèmes de coordonnées horizontales, des référentiels verticaux ou des définitions de géoïde différents, la différence calculée peut refléter un décalage entre les systèmes de coordonnées plutôt qu’un mouvement réel de la Terre.

Avant de calculer les déblais et les remblais, vérifiez que les deux surfaces sont correctement alignées dans :

Position X
Position Y
Altitude Z
Système de référence de coordonnées
Référence verticale

Les points de contrôle indépendants peuvent s’avérer particulièrement utiles, car même un léger décalage altimétrique systématique entre deux levés peut entraîner une erreur de volume apparente importante sur un grand chantier.

Étape 4 : Importez les deux MNT dans le même projet Metashape

Si les modèles numériques de relief (MNR) ont été créés en plusieurs parties ou dans des projets externes, l’un d’entre eux peut être importé à l’aide de la commande suivante :

Fichier >, Importer >, Importer un MNT…

Metashape prend en charge l’importation de données DEM au format raster GeoTIFF.

Un même bloc peut contenir plusieurs modèles DEM, ce qui permet de comparer directement les surfaces.

Étape 5 : Calculer la différence entre les MNT

Sélectionnez le MNT qui doit servir de surface principale et assurez-vous qu’il est défini comme MNT par défaut.

Sélectionnez ensuite :

Outils >, Transformation du MNT…

Activer :

Différence de calcul

puis sélectionnez le deuxième MNT dans la liste déroulante.

Metashape soustraira le MNT de référence sélectionné du MNT actif et créera un nouveau MNT transformé mettant en évidence la différence d’altitude.

L’ordre de soustraction des données DEM est important

L’ordre des soustractions détermine la signification des valeurs positives et négatives.

Par exemple, si vous effectuez le calcul suivant :

Surface actuelle − Surface précédente

puis :

Un dénivelé positif indique qu’un matériau a été ajouté : remblai.
Un dénivelé négatif indique qu’une partie de la matière a été retirée : enlèvement.
Les valeurs proches de zéro indiquent une variation minime, voire nulle, du relief.

Si vous inversez l’ordre des soustractions, les signes s’inverseront également.

C’est pourquoi vous devez toujours indiquer quel MNT a été soustrait de quel autre avant d’interpréter les résultats.

Étape 6 : Visualisez les modifications apportées aux travaux de terrassement

Le MNT différentiel ainsi obtenu offre une représentation intuitive des modifications du site.

Les zones présentant des valeurs positives indiquent un relief plus élevé que lors du relevé précédent, tandis que les zones présentant des valeurs négatives indiquent un relief plus bas.

Cela facilite grandement son identification :

Zones de fouilles
Zones remplies
Remblais
Nouveaux stocks de matériaux
Suivi des progrès
Modifications imprévues du site

La surface de différence peut s’avérer particulièrement utile pour établir des rapports d’avancement des travaux, car elle permet de transformer deux modèles altimétriques complexes en une représentation directe des modifications du relief.

Étape 7 : Calculer les volumes de déblai et de remblai à partir de la différence entre les MNT

Une méthode pratique pour quantifier la surface de différence consiste à la mesurer par rapport à un niveau personnalisé de 0.

Ouvrez le MNT de différence en mode Ortho et tracez un polygone autour de la zone de construction que vous souhaitez analyser.

Ensuite :

Cliquez avec le bouton droit de la souris sur le polygone.
Sélectionnez une mesure…
Ouvrez l’onglet « Volume ».
Sélectionnez « Niveau personnalisé ».
Veuillez saisir 0 comme niveau de référence.
Cliquez sur « Mettre à jour ».

Si votre MNT différentiel a été calculé comme suit :

MODEL actuel − MODEL précédent

les valeurs de volume ainsi obtenues peuvent alors être interprétées comme suit :

Volume supérieur à 0 = Remplir
Volume inférieur à 0 = Réduction

Metashape fournit également le « volume total », qui correspond au solde net entre les volumes positifs et négatifs.

Volume brut, volume de remplissage et volume net

Il ne faut pas confondre ces valeurs.

Imaginez qu’un projet contienne :

5 000 m³ de bois abattu
3 500 m³ de remblai

Le site a enregistré un volume total de mouvements de matériaux de 8 500 m³, mais la variation nette n’est que de :

3 500 − 5 000 = −1 500 m³

Une valeur nette ne suffit donc pas à elle seule à décrire l’ensemble des travaux de terrassement.

Dans les rapports de chantier, il est généralement préférable de présenter séparément les déblais et les remblais, en plus du solde net.

Pourquoi un géoréférencement précis est-il essentiel ?

Les écarts de volume liés aux déblais et aux remblais peuvent rapidement s’accumuler sur un grand chantier.

Prenons l’exemple d’une surface de construction de 20 000 m² présentant une erreur verticale systématique de seulement 5 cm.

La différence de volume potentielle liée à ce décalage est d’environ :

20 000 m² × 0,05 m = 1 000 m³

Cela montre pourquoi la cohérence verticale, à l’échelle du centimètre, entre les levés est extrêmement importante.

Le positionnement RTK peut s’avérer utile, mais il est tout de même recommandé de recourir à des points de contrôle indépendants lorsque les mesures de volume ont des implications contractuelles ou financières.

Erreurs courantes liées aux travaux de déblai et de remblai

Différents repères verticaux

Si un MNT utilise des hauteurs ellipsoïdales et un autre des hauteurs orthométriques, l’ensemble de la carte des différences peut subir un décalage vertical.

Coordonnées GCP incohérentes

L’utilisation de réseaux de contrôle différents d’une enquête à l’autre peut entraîner des décalages systématiques.

Limites de polygones de mauvaise qualité

Si le polygone de mesure englobe des zones situées en dehors de la zone effective des travaux de terrassement, des modifications du relief sans rapport avec ces travaux peuvent être prises en compte dans le calcul.

Végétation ou véhicules

Les équipements mobiles, les stocks, les ouvrages temporaires et la végétation peuvent donner l’impression de changements de niveau, même s’ils ne sont pas pris en compte dans le calcul prévu des déblais et remblais.

Utilisation du volume net uniquement

Le volume net peut masquer d’importants travaux d’excavation et de remblayage qui s’annulent mathématiquement.

Vérifiez toujours séparément le volume au-dessus et le volume en dessous.

Déblais et remblais pour le suivi de l’avancement des travaux

L’un des principaux avantages de la photogrammétrie par drone réside dans le fait que le relevé peut être renouvelé régulièrement.

Par exemple, un entrepreneur peut survoler le chantier :

Avant le début des travaux de terrassement
Chaque semaine, pendant les fouilles
Après les principales étapes de nivellement
Avant les versements échelonnés
À l’achèvement du projet

Chaque nouveau MNT peut être comparé à la surface d’origine ou au relevé précédent afin de quantifier les progrès réalisés.

Cela permet de disposer d’un relevé objectif de la quantité de matière qui a été retirée ou ajoutée au fil du temps.

Bonnes pratiques pour des mesures fiables dans le domaine des travaux de terrassement

Utilisez le même système de coordonnées pour chaque levé.
Utilisez le même niveau de référence vertical et le même géoïde.
Veillez à maintenir des paramètres de vol similaires pour les drones.
Utilisez la technologie RTK, la technologie PPK ou des points de contrôle au sol bien répartis.
Validez les enquêtes à l’aide de points de contrôle indépendants.
Supprimez les objets temporaires ou tenez-en compte, le cas échéant.
Veuillez indiquer l’ordre de soustraction des données DEM.
Utilisez les mêmes limites d’analyse pour les mesures récurrentes.
Veuillez indiquer séparément les volumes de déblai, de remblai et le volume net.

Recommandations finales

Pour les chantiers de construction simples, les calculs de volumes de déblai et de remblai dans Agisoft Metashape peuvent être effectués par rapport à un plan de référence « Best Fit », « Mean Level » ou « Custom ».

Pour la surveillance professionnelle des travaux de terrassement, cependant, la comparaison de deux MNT géoréférencés s’avère souvent plus instructive, car elle permet de mesurer l’évolution réelle de la surface entre deux dates de relevé.

Voici un processus de travail recommandé :

Inspectez le chantier avant de procéder aux travaux de terrassement.
Générez le MNT initial.
Procédez à un nouveau relevé du site après les travaux de terrassement.
Générez le MNT actuel.
Vérifiez que les deux surfaces utilisent des systèmes de coordonnées et de référence verticale identiques.
Utilisez les outils « > » (Modifier) et « Transform DEM » (Transformer le MNT) > pour calculer la différence.
Calculez la différence entre le MNT actuel et le MNT précédent.
Tracez un polygone autour de la zone des travaux de terrassement.
Mesurez la différence de MNT à l’aide du niveau personnalisé 0.
Considérez un volume positif comme une hausse et un volume négatif comme une baisse.

Grâce à des procédures de levé cohérentes et à un géoréférencement précis, Agisoft Metashape Professional offre un flux de travail performant permettant de suivre les travaux d’excavation, de nivellement et de manutention des matériaux tout au long du cycle de vie d’un chantier.

Foire aux questions

Agisoft Metashape permet-il de calculer les volumes de déblai et de remblai ?

Oui. Metashape Professional propose des outils de mesure de volume basés sur des MNT et permet également de calculer les différences entre des MNT enregistrés à des moments différents.

Comment comparer deux MNT dans Metashape ?

Chargez les deux MNT dans le même bloc, sélectionnez le MNT principal, puis utilisez le menu Outils > Transformer le MNT. Activez l’option « Calculer la différence » et sélectionnez le deuxième MNT.

Que signifie une différence DEM positive ?

Si la différence est calculée en soustrayant le MNT précédent du MNT actuel, une valeur positive signifie que la surface actuelle est plus élevée et correspond généralement à un remblayage ou à un apport de matériaux.

Que signifie une différence DEM négative ?

Si l’on utilise la différence entre le MNT actuel et le MNT précédent, une valeur négative indique que la surface s’est abaissée et correspond généralement à des matériaux de déblai ou d’excavation.

Puis-je calculer les déblais et les remblais par rapport à une cote de conception ?

Pour les élévations de conception horizontales simples, vous pouvez utiliser un plan « Custom Level ». Pour les surfaces de conception complexes, une comparaison entre des modèles d’élévation compatibles offre généralement un processus de travail plus représentatif.

Pourquoi mes volumes de déblai et de remblai sont-ils inexacts ?

Parmi les causes courantes, on peut citer les décalages verticaux entre les levés, les différences de systèmes de coordonnées ou de référentiels verticaux, un géoréférencement de mauvaise qualité, la présence d’objets temporaires, la végétation et des limites d’analyse incorrectes.

Avez-vous besoin de la technologie RTK pour calculer les volumes de déblai et de remblai ?

La technologie RTK n’est pas obligatoire, mais un géoréférencement précis et cohérent est indispensable. Il est également possible d’utiliser des points de contrôle au sol. Il est recommandé de recourir à des points de contrôle indépendants lorsque les mesures doivent être validées.

Dois-je déclarer le volume net ou indiquer séparément les déblais et les remblais ?

Dans les rapports relatifs aux travaux de terrassement, les déblais et les remblais doivent normalement être indiqués séparément. Le volume net seul peut masquer d’importantes quantités de déblais et de remblais qui s’annulent mathématiquement.