Leica Geosystems est une marque bien connue des géomètres. Cette entreprise suisse construit depuis plus de 100 ans du matériel spécialisé pour les topographes. En 2016, Leica inaugure la gamme BLK, aujourd’hui composée de plusieurs produits dédiés au reality capture et qui ont un point commun : la simplicité d’utilisation. Après le BLK360, le BLK2GO, voici le nouvel appareil de la gamme : le drone BLK2FLY.
Leica n’en est pas à son coup d’essai dans le monde du drone, notamment en 2013 avec le modèle Aibotix X6 et en 2018 avec le Aibot. Ces 2 derniers appareils étaient conçus pour la photogrammétrie. Le BLK2FLY est quant à lui, un drone dédié à la lasergrammétrie.
Le Leica BLK2FLY, comme le reste de la gamme, est un système accessible à tous. Il embarque un scanner laser dédié à la modélisation 3D.
Les spécifications techniques
Le BLK2FLY est un drone compact. Une fois déployé, il mesure 60 x 53 x 19 cm pour un poids de 2,6 Kg batterie incluse. Il peut se replier sur lui-même pour faciliter le transport. Sa batterie intelligente 4S de 99,9Wh permet d’atteindre une autonomie de 13 minutes. Si cette autonomie peut paraitre faible pour un drone comme celui-ci, vous pourrez voir dans la suite de cet article que cela n’est pas un problème.
Le drone est fourni dans une valise étanche et durcie avec 2 batteries, chargeur, câble USB-C et un guide d'utilisation.
Conçu en fibre de carbone et fibre de verre, la qualité de fabrication est remarquable. Des LEDS vertes à l’avant et rouges à l’arrière permettent de voir l’orientation du drone en vol. Un cerclage lumineux autour du dôme de LiDAR affiche le statut du drone.
Capteurs
Le capteur principal du BLK2FLY est un LiDAR 3D, le même que le scanner dynamique BLK2GO. Il est capable de capturer jusqu’à 420.000 points par seconde avec une portée de 25 mètres. Avec son angle d’acquisition de 360 x 270° tous les objets qui se trouvent à sa portée sont modélisés en un seul passage.
Ce drone embarque aussi 5 caméras de 1,6 MégaPixels en Global Shutter pour la colorisation du nuage de points et le retour vidéo en 300 x 180°.
Un récepteur GNSS RTK équipe l’appareil pour géoréférencer avec une précision centimétrique la captation de données.
Enfin, sur les protections d’hélices, nous pouvons retrouver 3 radars : sur les côtés et à l’arrière. Ces capteurs sont présents pour compenser les zones d’ombres du LiDAR créés par les protections.
La fusion de ces 4 capteurs permet de numériser les surfaces environnantes avec une grande précision et d’optimiser sa trajectoire de vol en évitant les obstacles. Cette fusion est basée sur la technologie GrandSLAM. SLAM est l’acronyme de « Simultaneous Localization And Mapping ».
La technique d’acquisition du BLK2FLY est différente de celle utilisée par les LiDARs aéroportés du marché. En effet, la technologie GrandSLAM combine en direct le SLAM LiDAR, le SLAM visuel, le GNSS et les radars pour se situer le drone dans l’espace tout en modélisant la zone. Les autres LiDARS du marché sont des appreils passifs uniquement destiné à l’enregistrement des données.
L’enregistrement des données se fait dans un stockage interne de 256 GB, soit environ 3 heures d’enregistrement.
Pilotage
Pour opérer le drone, il n’y a pas de radiocommande. Un iPad avec l’application BLK2FLY Live suffisent. Cette app est dédiée à la planification de vol. Son but est de simplifier au maximum l’utilisation de drone. En effet, dans la grande majorité des cas, le vol est 100% automatisé. Elle intègre la position des zones règlementées, gère la distance et hauteur maximum par rapport au point de décollage pour garantir la sécurité en vol.
Pour paramétrer une mission, il suffit de sélectionner la zone à modéliser soit sur un fond de carte, soit directement sur le retour vidéo pour une façade par exemple. Une fois cela fait, le BLK2FLY décolle, balaye automatiquement la zone tout en évitant les obstacles et revient se poser sur le point de décollage.
Il est également possible de reprendre la main sur le pilotage grâce à des joysticks virtuels ou d’actionner la coupure des moteurs en vol, indispensables en termes de règlementation.
L’application affiche, au choix, trois types de visualisation :
- Le retour vidéo à 360° grâce à l’assemblage des vues des 5 caméras,
- Le plan de vol sur fond de carte,
- La prévisualisation du nuage de points.
Quelle que soit la vue choisie par l’utilisateur, la télémétrie reste affichée dans un bandeau clair et lisible avec :
- La vitesse de vol,
- La hauteur de vol,
- L’espace de stockage estimé en temps d’enregistrement,
- Le statut de connexion GPS et 4G,
- Le niveau de la batterie
- Les messages d’avertissement.
La portée offerte par le wifi entre la tablette et le drone est de 100 mètres. Si cela semble peu par rapport à d’autres appareils, elle est bien souvent suffisante pour des missions à vue. Il est aussi possible d’utiliser le réseau mobile 4G pour le vol à plus longue distance et hors-vue. Gardez cependant à l’esprit que l’utilisation de ce réseau est à ce jour limité par une demande d’autorisation auprès de l’Arcep.
Domaines d’application
Avec ses spécificités, le Leica BLK2FLY est conçu pour la modélisation précise de structures complexes dans un environnement dense : architecture, construction, BIM, etc… C’est en cela que ce drone se distingue des LiDARs aéroportés du marché.
Voici un tableau comparatif entre le BLK2FLY et le Matrice 300 RTK avec LiDAR Zenmuse L1 de DJI :
Comme vous pouvez le voir, le LiDAR de DJI se distingue surtout par sa grande capacité de couverture et ses trois échos pour des activités de topographie et de cartographie.
Le BLK2FLY offre des résultats beaucoup plus denses et précis, idéal pour la modélisation de bâtiments, statues, ou patrimoine historique.
Règlementation
Le BLK2FLY peut actuellement être utilisé en catégorie Ouverte, sous-catégorie A3 limitée, à 150 mètres de zones commerciale, industrielles ou récréatives.
Il peut aussi être utilisé en catégorie Spécifique en scénario S1.
Pour voler en agglomération, il faudra attendre soit un parachute pour homologation en S3, soit attendre un marquage CE. Ce drone étant dédié à la modélisation de bâtiments, nul doute que Leica travaille dessus.
Autre possibilité pour voler avec le BLK2FLY en agglomération, demander une autorisation basée sur une évaluation SORA.
Tests en vol
Pour notre premier test du Leica BLK2FLY, nous avons choisi de survoler un hangar en campagne normande.
Le drone se déploie en moins d’une minute. Nous lançons l’application BLK2FLY Live sur l’iPad, puis allumons le drone grâce à un appui long sur le bouton de la batterie.
En quelques secondes le statut du GNSS passe au « FIX » synonyme de précision centimétrique. Le statut fix aujourd’hui est nécessaire pour traiter les données.
Pour planifier le vol, 3 options s’offrent à nous :
- Le vol manuel
- Le mode Surface Recording pour la modélisation de façades. Il suffit dans ce cas de déterminer la zone polygonale à balayer directement sur le retour vidéo. Le drone suit ensuite la trajectoire prédéfinie tout en évitant les obstacles,
- Le mode Area Recording pour la modélisation de surfaces horizontale. Sur une vue satellite l’utilisateur choisi une zone polygonale à traiter. Comme pour le mode précédent, le drone suit la trajectoire et évite les obstacles.
C’est ce dernier mode que nous choisissons pour planifier notre vol. En quelques clics la zone est sélectionnée, il ne reste qu’à déterminer la hauteur approximative du bâtiment : ici 10 m.
La distance du drone par rapport à l’objet et le recouvrement sont également paramétrables. Par défaut la vitesse du drone est de 2m/s, les lignes de scan sont espacées de 4m et le drone conserve une distance par rapport à l’objet comprise entre 4 et 5m.
Le décollage est automatique grâce à un appui de 3 secondes sur le bouton prévu à cet effet. Le drone est stable et reste dans un volume très réduit même en cas de coupure du RTK. La navigation avec les joysticks virtuels est simple et intuitive.
Nous lançons le vol automatique que le drone exécute à une vitesse de 2m/s. Le BLK2FLY conserve une distance constante avec la toiture malgré la pente. Nous pouvons basculer de la vue satellite à la vue à la prévisualisation du nuage de points et à la vue caméra pendant le vol pour constater l’avancement de la mission.
Une fois le vol terminé, le drone retourne se poser sur son point de décollage. 3 minutes suffisent à balayer cette zone.
Dans certains cas de figure, il est possible que les 13 minutes de vol ne suffisent pas à modéliser une scène complète. Dans ce cas, il n’y a pas à se soucier du moment opportun pour faire atterrir le drone car l’aéronef dispose d’une fonction intelligente lui permettant de venir se poser en tenant compte de son autonomie restante et des obstacles environnants.
Le BLK2FLY dispose d’une fonction de changement de batterie à chaud. C’est appréciable et cela compense la petite autonomie du drone.
Lors de notre second test, nous avons choisi de modéliser un château d’eau.
Pour cette mission, nous nous contentons d’un vol manuel, le château d’eau étant une petite structure. Seulement trois tours de château d’eau et un passage au-dessus de celui-ci suffisent à terminer l’acquisition.
La prévisualisation du nuage de points nous assure que toutes les surfaces ont été couvertes.
Durant le vol, il est rassurant de pouvoir compter sur la captation d’obstacles omnidirectionnelle car des arbres et pylônes électriques jonchent les alentours. À leur approche, le drone corrige automatiquement la trajectoire.
L’acquisition n’a duré qu’un peu plus de 2 minutes, nous pouvons poser le drone.
Résultats
Pour chaque mission, le BLK2FLY enregistre un nouveau fichier au format propriétaire .b2g. Pour exploiter les données, il existe 2 possibilités :
- Traitement du fichier .b2g avec Cyclone REGISTER 360 qui est un logiciel transformant le B2G en nuage de points exploitable au format .las, .e57, .pts, etc…
- Envoi du fichier sur la plateforme Cloud HxDR de Leica. Cette action est possible directement depuis la tablette ou depuis un PC.
À titre de comparaison, le fichier natif correspondant au château d’eau pèse 2,1 GB.
Cyclone REGISTER 360
Pour transférer le fichier vers un PC, un câble USB-C/USB-C est fourni. Il suffit de ensuite de faire un copier/coller vers le stockage de l’ordinateur. Il est aussi possible de transférer le fichier via le wifi ou la 4G. Puis grâce au logiciel Cyclone REGISTER 360, le nuage de points est créé en quelques minutes dans le format souhaité.
Le nuage de points obtenu est dense, peu bruité et très précis. Toutes les faces du château d’eau sont modélisées.
L’épaisseur du nuage de points est de l’ordre du centimètre (!!!) avant nettoyage.
HxDR
La plateforme cloud de Leica est idéale pour partager facilement les données. Le transfert des données se fait via le wifi ou la 4G. Après quelques minutes nous pouvons voir et télécharger les résultats sous forme de nuage de points, orthoimage et de maillage.
Le nuage de points, comme avec Cyclone REGISTER, est dense et précis.
L’orthoimage issu du nuage de points est particulièrement intéressant pour la DAO de façade.
Le maillage composé de milliers de triangles.
Conclusion
Le Leica BLK2FLY est un appareil pensé pour le reality capture. Il est à ce jour le seul drone autonome intégrant un LiDAR qui utilise la technologie SLAM. L’expérience centenaire de Leica dans le domaine des technologies de mesure permettent d’atteindre une précision de l’ordre du centimètre.
Il est l’outil idéal pour la modélisation d’édifices complexes comme des bâtiments, statues, patrimoine historique, etc… en particulier dans les zones inaccessibles depuis un scanner statique. Il peut aussi tirer son épingle du jeu sur de structures peu texturées comme des barrages ou des refroidisseurs nucléaires particulièrement difficiles à modéliser en photogrammétrie.
L’expérience utilisateur est excellente. De la préparation de mission à la restitution des résultats en passant par le vol, tout est simple et performant.