Citadelle de Villefranche-sur-Mer : relevé au scanner 3D des locaux voûtés

Élevée au milieu du XVI^e siècle pour le duc Emmanuel-Philibert de Savoie, sur des plans attribués à l’ingénieur Gian Maria Olgiati, la citadelle Saint-Elme domine depuis plus de quatre siècles la rade de Villefranche-sur-Mer. Classée monument historique en 1968 et propriété de la commune, elle abrite aujourd’hui la mairie et plusieurs musées. Elle renferme aussi des locaux voûtés : une réserve, une poudrière, des cachots superposés. À l’automne 2025, la commune a confié à PYTHAGORE Géomètres-Experts (OGE n°5129 et 6430) le relevé de trois de ces ensembles au scanner laser 3D, avec des ortho-images des sols et des voûtes et des plans d’intérieur au 1/50.

Le chantier en chiffres

• Site : Citadelle Saint-Elme, 17 place Emmanuel-Philibert, Villefranche-sur-Mer ; monument historique classé par arrêté du 11 mars 1968, propriété de la commune.
• Maître d’ouvrage : la commune de Villefranche-sur-Mer, à la demande de son service des musées.
• Locaux relevés : la réserve « Combat naval », la poudrière et les cachots de la « prison » sur trois niveaux (rez-de-chaussée, R+1 et R+2), soit environ 400 m² de locaux voûtés.
• Méthode : scanner laser 3D, ortho-images issues du nuage de points, vectorisation et cotation au 1/50.
• Ortho-images : 10 vues, le sol et la voûte de chaque local, avec un pixel de 3 mm.
• Niveau de détail : 1/50, tout élément de plus de 5 cm relevé (murs, ouvertures, niches, aérations, trappes, escaliers).
• Altimétrie : planchers nivelés en NGF par GNSS (précision ± 5 cm), de 16,25 m au cachot du rez-de-chaussée à 28,32 m dans la réserve, soit 12 m de dénivelé entre les locaux relevés.
• Calendrier : devis du 16 septembre 2025, terrain à partir du 6 octobre, plans remis le 16 octobre 2025.
• Cabinet : PYTHAGORE Géomètres-Experts (OGE n°5129 et 6430), agence de Nice.

Histoire de la Citadelle d’après la notice Mérimée IA06000019 (Inventaire général, Région Provence-Alpes-Côte d’Azur, Ministère de la Culture) et la page « Histoire de la Citadelle » de la Ville de Villefranche-sur-Mer.

Pourquoi relever les locaux voûtés de la Citadelle au scanner 3D

La notice de l’Inventaire général décrit des bastions qui renferment des locaux casematés voûtés, dont un magasin à poudre et trois niveaux de locaux voûtés en plein cintre. C’est ce type de volumes que la commune voulait connaître avec précision. Trois raisons imposaient le scanner 3D plutôt qu’un relevé au mètre :

1. Des volumes que le mètre décrit mal. Voûtes en berceau, murs maçonnés qui ne sont jamais d’aplomb, planchers qui ondulent : dans la réserve, le sol monte de 26 cm entre l’entrée et le centre ; dans la poudrière, 30 cm séparent le sol de la chambre de celui du couloir qui l’entoure. Le plan le dit en toutes lettres : « construction ayant des planchers et murs irréguliers ». Le scanner mesure toutes les surfaces, et le dessinateur choisit ensuite les sections qui comptent.
2. Des locaux encombrés ou difficiles d’accès. La réserve est pleine d’objets, un escalier est condamné et un plancher a été démoli au dernier niveau des cachots. Le scanner relève ce qu’il voit depuis plusieurs positions, sans rien déplacer ni monter sur une échelle à chaque mesure.
3. Un monument classé. Toute restauration, réparation ou modification d’un immeuble classé passe par une autorisation administrative (article L. 621-9 du Code du patrimoine). Avant tout projet, architecte, conservateur et entreprises ont besoin du même état des lieux, fiable et complet.

Méthode : du nuage de points au plan au 1/50

1. Scanner chaque volume, sol et voûte compris

Chaque local a été scanné depuis plusieurs positions, de façon à voir toutes les faces des murs, le sol et la voûte. Les scans de chaque local sont ensuite assemblés en un nuage de points unique. Dans la réserve « Combat naval », le sol disparaît en partie sous les objets entreposés : la voûte, elle, est entièrement dégagée. Les deux vues se complètent pour retrouver la trace des murs, des niches et des aérations.

La réserve « Combat naval » en ortho-images, à la même échelle : à gauche le sol, encombré par les objets en réserve ; à droite la voûte, avec ses deux aérations circulaires (cliquer pour agrandir).

2. Produire les ortho-images des sols et des voûtes

Une ortho-image est une image du nuage de points projetée à plat, sans perspective, et donc mesurable comme un plan. Pour chacun des cinq locaux, deux vues ont été calculées : le sol et la voûte, soit dix ortho-images au total, avec un pixel de 3 mm. On y lit l’appareil des maçonneries, les reprises et les taches sur les enduits, ce qu’aucun plan au trait ne montre.

Les voûtes des trois cachots superposés de la « prison », du rez-de-chaussée au R+2 : des salles longues de 18 à 20 m, reliées par l’escalier visible à gauche.

3. Rattacher les plans et niveler chaque plancher

Les plans sont rattachés en plan au système de coordonnées du plan de masse de la Citadelle remis par la commune, et en altitude au nivellement général de la France (NGF) par GNSS, avec une précision de ± 5 cm. Chaque plancher porte son altitude : de 16,25 m à 17,17 m pour le cachot du rez-de-chaussée, de 20,17 m à 20,34 m au R+1, de 23,39 m à 23,70 m au R+2, de 26,62 m à 26,92 m dans la poudrière et jusqu’à 28,32 m dans la réserve « Combat naval ». Les locaux, dispersés dans la forteresse, se replacent ainsi les uns par rapport aux autres et par rapport aux plans existants de la Citadelle.

4. Vectoriser, coter et livrer au 1/50

Les murs, les ouvertures, les niches, les aérations, les trappes et les escaliers ont été dessinés directement sur le nuage de points et les ortho-images. Le plan indique toutes les cotes en plan, les épaisseurs de murs, les hauteurs sous voûte, sous plafond et de niche, les hauteurs de fenêtres et d’allèges, le sens de montée des escaliers et l’altitude de chaque plancher. Dans la réserve, la voûte culmine à 4,22 m au-dessus du sol ; dans la chambre de la poudrière, à 2,93 m.

Extrait du plan d’intérieur au 1/50 de la réserve « Combat naval », avec sa légende : cotes, hauteurs sous voûte (hsv), niches (hn), aérations et altitudes NGF des planchers.

Ce que contient le dossier remis

• Planche « Réserve combat naval et poudrière » : plans d’intérieur au 1/50 des deux locaux, cotés et nivelés en NGF.
• Planche « Prison » : plans d’intérieur au 1/50 des cachots du rez-de-chaussée, du R+1 et du R+2, avec les escaliers, les paliers et les trappes.
• Fichier DWG des plans, rattaché, pour l’architecte, le bureau d’études ou le service des musées.
• Légende commune : hauteurs sous plafond, sous voûte, sous poutre et de niche, allèges, hauteurs de fenêtres, altitudes des planchers.

Le nuage de points et les dix ortho-images sont conservés par le cabinet : si la commune engage une étude, des travaux ou un projet de muséographie, on y revient pour tirer une coupe, une élévation ou une ortho-image supplémentaire, sans retourner sur place.

Ce que ces relevés permettent à la commune

• Conserver : les ortho-images datées des voûtes et des sols constituent un état de référence. Comparées à un relevé futur, elles montreront ce qui a bougé, s’est dégradé ou a été restauré.
• Préparer des travaux : un architecte ou un bureau d’études part de plans cotés et nivelés, rattachés aux plans existants de la Citadelle, plutôt que de mesures approximatives prises local par local.
• Aménager et exposer : implanter des rayonnages dans une réserve, vérifier qu’un objet passe une porte ou un escalier, imaginer un parcours de visite dans les cachots ou la poudrière : tout se prépare sur plan, avant de déplacer la moindre pièce.

Pourquoi confier le relevé d’un monument à un Géomètre-Expert

• Une mesure rattachée, pas un croquis : chaque plan est calé en plan et en altitude sur une référence commune. Les relevés successifs d’un même monument, faits par des équipes différentes à des années d’écart, se superposent.
• Une précision annoncée et vérifiable : le niveau de détail (1/50) et la précision du nivellement (± 5 cm) figurent sur les plans remis. Le maître d’ouvrage sait ce qu’il peut en attendre.
• Une responsabilité engagée : inscrit à l’Ordre (loi n°46-942 du 7 mai 1946) et assuré en responsabilité civile professionnelle, le géomètre-expert signe les plans qu’il livre et répond de son travail.
• Une donnée qui dure : nuage de points, ortho-images et fichiers DWG sont archivés. Le relevé fait en 2025 pourra encore servir aux études et aux travaux des années suivantes.

Voir aussi nos cas pratiques maquette BIM géoréférencée de l’Hôtel Métropole à Beaulieu-sur-Mer, relevé au scanner 3D de l’Hôtel Victoria à Grasse et calcul de surface de plancher du Grand-Hôtel du Cap-Ferrat, nos pages Lasergrammétrie 3D et Intérieurs et façades, et nos obligations en tant que Géomètre-Expert.