Pour capturer la réalité avec un drone, 2 techniques sont couramment utilisées : la photogrammétrie et la lasergrammétrie. Si le but de ces procédés est le même – créer un jumeau numérique– il est légitime de se demander lequel choisir. Nous faisons le point dans cet article.
Photogrammétrie
La photogrammétrie est une technique bien plus ancienne que la lasergrammétrie. En effet, cela fait plus de 150 ans qu’elle a été inventée. Mais elle connaît un véritable essor depuis l’arrivée des drones et des PC puissants dans nos foyers il y a une dizaine d’années.
La photogrammétrie permet de créer un jumeau numérique de l’existant grâce à des photographies.
Le capteur est passif. Un apport de lumière (soleil, flash) est impératif pour prendre des photos. Nous sommes donc dépendants de l’environnement pour l’obtention de résultats cohérents.
Les résultats se présentent sous plusieurs formes :
- Nuage de points,
- Maillage 3D,
- Orthophoto,
- MNS / MNE / MNT.
Ces supports servent à de nombreux professionnels de domaines variés comme la topographie, la géologie, l’architecture ou encore le jeu vidéo, etc…
Quels sont les avantages de cette technique ?
La photogrammétrie est de plus en plus rependue car elle présente de nombreux avantages :
- L’investissement est léger puisqu’il suffit d’un appareil photo. Même un drone grand public comme un DJI mini 2 permet d’obtenir des résultats acceptables.
- C’est une technique éprouvée qui montre d’excellents résultats. Vous pouvez attendre une précision de quelques centimètres, voire millimètres dans vos modélisations.
- Les résultats photoréalistes obtenus sont des supports compréhensibles par tous contrairement à des plans topographiques.
- La photogrammétrie, en particulier par drone, permet de prendre des mesures sur des surfaces difficiles d’accès comme des falaises par exemple.
- La rapidité d’acquisition, comparée à des techniques traditionnelles est imbattable puisqu’il peut être divisé par 10.
- Le gain en sécurité des équipes de terrain est également un avantage puisqu’il n’y a plus besoin d’arpenter les zones dangereuses.
Les inconvénients :
- La photogrammétrie, basée sur la prise de photographies, nécessite comme son nom l’indique de la lumière. Il est donc impossible de faire des relevés pendant la nuit. Et il est très compliqué d’obtenir des résultats satisfaisants en cas de faible luminosité.
- La végétation est l’ennemie de la photogrammétrie : impossible d’obtenir des mesures sous couvert végétal.
- Les zones lisses et peu texturées sont difficiles à modéliser (plages de sable, pâtures, murs lisses, etc…) car les logiciels ont besoin de points caractéristiques pour fonctionner.
Lasergrammétrie
Les premiers LiDARs ont vu le jour dans les années 1960. Ils ont fait leurs preuves lors des missions lunaires pour la NASA. Les premiers appareils commerciaux n’existent que depuis les années 2000.
Le LiDAR, acronyme de l’expression anglaise « Light Detection And Ranging », est un capteur de mesure à distance basée sur l’analyse des propriétés d’un rayon lumineux renvoyé vers son émetteur.
Le capteur est actif, il produit lui-même des rayons lumineux pour acquérir des données.
Avantages
- Comme la photogrammétrie, le gain de temps et de sécurité qu’apporte le LiDAR aéroporté par rapport aux techniques traditionnelles sont très avantageux.
- Un LiDAR peut enregistrer des données de jour et de nuit,
- Il est possible de mesurer le terrain sous un couvert végétal grâce à capteur multi écho, à condition qu’il y ait quelques trouées dans la végétation.
- Le post traitement est rapide.
- Il est possible de mesurer des objets fins comme les fils électriques.
Inconvénients
- Le nuage de points n’est pas en couleur sauf si l’acquisition LiDAR est couplée à un appareil photo.
- L’investissement matériel est lourd.
- Les livrables sont moins nombreux qu’en photogrammétrie.
- La précision est inférieure à celle de la photogrammétrie.
Tests et comparatif des DJI Zenmuse L1 et P1
Pour vous aider à choisir entre la photogrammétrie et la lasergrammétrie, nous avons fait des tests sur une chapelle avec le DJI M300 de DJI. Ce drone est capable d’embarquer une nacelle P1 pour la photogrammétrie et L1 pour la lasergrammétrie.
Zenmuse P1
La Zenmuse P1 est un appareil photo avec capteur plein format de 45MP. Il est pensé pour la photogrammétrie. Embarqué sur le DJI Matrice 300, nous avons combiné plan de vol automatique et vol manuel pour prendre 700 photos en 20 minutes environ.
Pour le traitement photogrammétrique, nous avons utilisé le logiciel Pix4Dmapper, référence en la matière depuis plus de 10 ans.
Après 2 heures de traitement, nous obtenons des résultats 2D et 3D. La taille du pixel (GSD) de 2mm permet une finesse et un détail dans la modélisation qui permet de répondre aux exigences d’un architecte ou d’un géomètre. La maquette numérique est très réaliste et précise : de l’ordre du centimètre.
Zenmuse L1
Le Zenmuse L1 est un capteur LiDAR compatible avec le M300 de DJI. Capable d’enregistrer jusqu’à 480.000 points par secondes avec 3 échos, il est pensé pour la topographie.
Un vol d’une quinzaine de minutes est suffisant pour balayer la chapelle est la zone environnante. Le logiciel DJI Terra permet ensuite de transformer les données brutes du LiDAR en un nuage de points colorisé en une dizaine de minutes.
Le nuage de points est plus bruité et moins dense que celui obtenu avec la photogrammétrie sur la chapelle. Les résultats sont précis à une dizaine de centimètres près.
Dans notre exemple, les 2 capteurs sont complémentaires : la P1 permet de modéliser avec une grande précision le bâtiment alors que le L1 est capable d’acquérir des données du terrain naturel sous la végétation.
Conclusion
La photogrammétrie et la lasergrammétrie sont des techniques très différentes. Le choix de la technique se fera en fonction des points suivants :
- Le budget.
- Le type d’environnement à modéliser.
- Les conditions environnementales.
- Le type de résultats attendus.
La photogrammétrie est plus adaptée pour modéliser des objets « en dur » comme des bâtiments, statues et environnements urbains. Elle permet d’obtenir de nombreux livrables : orthophotos, nuages de points, maillages 3D, MNT, etc…
La lasergrammétrie tire son épingle du jeu dans des environnements plus spécifiques : dans des forêts, sur des lignes électriques ou en conditions lumineuses défavorables.
En ce qui concerne le budget, il est possible de débuter en photogrammétrie pour seulement quelques centaines d’euros alors que la lasergrammétrie nécessitera un investissement de départ lourd de plusieurs milliers d’euros.
