La lasergrammétrie est une possibilité offerte par les nouvelles technologies d'exploitation de données de précision et d'émissions de point lasers. Les drones sont désormais capables d'emporter ces outils physiques ainsi que les algorithmes et logiciels nécessaires au traitement des données recueillies, afin de proposer aux professionnels une solution de modélisation par LiDAR autonome et aérienne.
Qu'est-ce que la lasergrammétrie par drone ?
La lasergrammétrie est une méthode de captation et de reconstitution des scènes et des environnements à l'aide des lasers. Un laser est un rayonnement électromagnétique : il s'agit de la trajectoire (rectiligne) d'une particule envoyée à haute vitesse dans une direction. On parle ainsi de rayon laser.
Les LiDARs sont un type de capteur qui ont pour but de calculer la distance à laquelle se trouve un objet par rapport à eux-mêmes. Le point de contact entre le rayon laser et la surface de l'objet visé est nommé "point LiDAR" ou "point laser". En compilant l'information obtenue à des systèmes de positionnement et de géolocalisation, il est ainsi possible de reconstituer des objets à distance, avec une précision impressionnante.
Les solutions actuelles sont capables d'obtenir jusqu'à des centaines de milliers de points à la seconde. Ceci permet deux choses : reconstituer des structures de taille modérée (type antenne relais, habitations) avec une précision et une rapidité accrue, ou reconstituer de grands ensembles avec efficacité (type axes routiers, espaces urbains).
Principe mathématique simplifié d'un LiDAR :
Le LiDAR émet de la lumière (infrarouge) vers les objets qu'il vise. Cette même lumière est renvoyée au LiDAR qui obtient le temps qu'a mis la lumière émise pour revenir, afin de déterminer la distance de l'objet. La lumière réfléchie se dirige alors vers le capteur.
Ce processus est répété à une vitesse extrêmement élevée ce qui permet de reconstituer des espaces avec précision.
Montés sur les drones, les LiDAR permettent de reconstituer des structures et infrastructures complexes d'accès ou encore de grands ensembles avec une précision et une vitesse élevée afin de créer des jumeaux numériques.
Ainsi, tout comme la photogrammétrie, la lasergrammétrie est une science très liée au géoréférencement. Autrement dit, toutes les informations obtenues sont exploitables dans le cadre d'un espace coïncidant à une réalité. Pour atteindre cet objectif d'ancrage dans le réel, dans certains cas, la lasergrammétrie est capable de s'associer à la prise de vue RGB, afin d'obtenir des jumeaux numériques au plus proche des structures réelles : proportionnelles et colorisées.
Les avantages de la lasergrammétrie par drone
EFFICIENCE
La lasergrammétrie par drone est une solution qui bénéficie d'une grande rapidité de mise en œuvre. L'obtention de pré-exports en direct est une fonctionnalité récurrente qui permet d'analyser ses environnements acquis rapidement...
EXPLOITABILITÉ
Les données brutes des LiDARs sont exploitables à l'aide de solutions simples à utiliser. Les exports sont ensuite partageables et il est possible d'interagir avec de manière intelligente afin d'effectuer des mesures.
EN TEMPS RÉEL
Auparavant, les relevés par scanner LiDAR étaient possibles uniquement en liant la position de sa balise de positionnement, à son laser. Aujourd'hui, certains drones pour la lasergrammétrie intègrent directement les technologies de type RTK, GNSS & NTRIP...
Lasergrammétrie par drone : quels secteurs ?
Études des terrains par topographie
La lasergrammétrie est une technologie que l'on peut utiliser également pour analyser de grands ensembles. À un tel niveau, la meilleure solution est la combinaison DJI Zenmuse L1 & DJI M350 RTK qui permet d'émettre des centaines de milliers de points laser à la seconde, depuis des positions aériennes relativement importantes.
Les experts du sujet parlent aussi de relevés topographiques par lidar aéroporté. Il s'agit dans ces situations d'analyser des sites et leurs géographies. En utilisant différents types de visées (verticale, oblique et horizontale), on peut obtenir des résultats après traitement qui correspondent aux standards des professionnels de la mesure à grande échelle.
On parle notamment des MNT, MNS, MNE, MNH ou encore des MNC. L'étude de ces modèles intervient dans des domaines divers et variés tels que les carrières et les mines, ou encore la création et l'aménagement de structures dans des secteurs impliquant le génie civil (BTP, énergie, agriculture ou même environnement).
Évaluation de volumes
La lasergrammétrie est une technologie qui permet de réaliser l'étude de nombreuses structures et infrastructures. Ces dernières peuvent faire l'objet d'études et de mesure.
Les techniques du génie civil se retrouvent dans plusieurs secteurs, c'est notamment dans le cadre de l'énergie et des réseaux électriques, mais aussi au sein des mines et des carrières, ou encore des axes de transport, que l'on retrouve la volonté de mesurer.
Via un drone, il est possible d'acquérir des données de manière simple et optimisée, pour ensuite constituer des modèles réalistes sur lesquels on se concentrera pour effectuer diverses mesures dont l'évaluation de volume.
Pour l'évaluation de très grands volumes liés au BTP, on préconisera l'utilisation du combo DJI M350 RTK + DJI Zenmuse L1. Pour des volumes plus réduit, le Leica Geosystems BLK2FLY est la solution qui permettra obtenir le plus précis des jumeaux numériques.
Modélisation 2D / 3D de structures
Dans le cadre du génie civil, la lasergrammétrie est une technologie qui s'est fortement développée ces dernières années. Tout d'abord au niveau terrestre, elle a aujourd'hui atteint le niveau aérien grâce aux drones.
La modélisation 3D d'ouvrages via l'utilisation de la lasergrammétrie aérienne par drone permet d'être plus précis et exhaustif dans la création des jumeaux numériques. L'exploitation de ces fichiers dotés d'un haut niveau de détail permet aux professionnels des travaux publics et du bâtiment, de travailler autour des structures captées sans avoir à se rendre sur les lieux.
Les nuages de point obtenus via la lasergrammétrie aérienne sont aujourd'hui suffisamment denses pour se substituer aux solutions traditionnelles, qui sont limitées parfois par leur longueur de mise en place, leurs coûts, ou tout simplement leur non exploitation de l'espace aérien.
Les structures liées au domaine du génie civil sont très nombreuses (constructions hydrauliques, urbaines, industrielles, de transport...) c'est pourquoi ABOT vous propose plusieurs solutions pour atteindre vos objectifs : pour les structures de taille humaines sans dimension aérienne importante, nous vous préconisons l'utilisation du viDOC RTK. Sinon, le Leica BLK2FLY vous permettra d'obtenir les meilleurs jumeaux numériques, puis de les exploiter de manière optimisée via les logiciels associés.
Surveiller les lignes électriques
La surveillance de structures faisant intervenir l'électricité (que l'on parle de réseaux électriques ou de réseaux de télécommunications) est une application que les opérateurs des secteurs concernés doivent réaliser de manière régulière. Seulement, ces structures sont complexes à observer, inspecter et étudier, de par leurs formes et/ou leur dangerosité.
Le drone se constitue en une solution toute adaptée à cette problématique et plus spécifiquement les drones pour la lasergrammétrie.
En seulement quelques minutes, il est possible de collecter les données nécessaires à la reconstitution de modèles 3D détaillés (jumeaux numériques). Les jumeaux numériques sont des fichiers digitaux qui représentent exactement une structure dans la réalité. Ils permettent notamment d'inspecter digitalement une structure bien réelle.
L'avantage de la lasergrammétrie est complètement dévoilé ici, en effet, les angles morts apparaissent encore plus souvent pour l'inspection de lignes électriques qui sont des structures à risques. Un drone pour la lasergrammétrie sera capable de couvrir plus de 90% des angles morts contrairement aux méthodes traditionnelles.
Pour la constitution des doubles numériques les plus fidèles possibles, nous vous conseillons d'utiliser le Leica BLK2FLY.
Urbanisme et aménagement paysager
L'urbanisme et l'aménagement des villes est une problématique qui cherche à répondre aux enjeux climatiques et environnementaux notamment. Dans ce cadre, les drones pour la lasergrammétrie sont d'excellents alliés : ils sont capables de rapidement modéliser des environnements et surtout, ils ne sont pas gênés par la complexité urbaine.
Les villes se constituent de diverses structures aux formats et dimensions très variées. La lasergrammétrie possède l'avantage de pouvoir moduler son niveau de précision dans la capture, là où la photogrammétrie retranscrit en image tout ce qu'elle peut observer.
Dans le cadre de projets d'urbanisme et d'aménagement paysager, la lasergrammétrie, capable d'effectuer des distinctions entre les différentes données à acquérir, est une solution appréciée par les architectes et autres parties prenantes, qui souhaitent se concentrer sur les structures qui les concernent directement. Par exemple, on sait que les espaces verts sont au cœur des problématiques d'aménagement des villes pour des raisons environnementales. La lasergrammétrie présente l'avantage de reconstituer ces espaces avec une véracité supérieure.
Pour des projets à l'échelle d'une ville, l'utilisation da la DJI L1 & du Matrice 350 RTK est une solution adéquate, en raison de la capacité du système à émettre en double, voire triple écho, menant à l'obtention de modèle à l'altimétrie détaillée.
Étude des forêts par drone
Dans le cadre de l'activité forestière, il est intéressant de posséder un LiDAR monté sur un drone. Afin de dénombrer les arbres de domaine forestier, mesurer la hauteur moyenne des arbres, ou encore pour déterminer le vallonnement du domaine...
En raison du caractère dense et hétérogène d'une forêt, les missions d'analyse de ces dernières sont très difficiles et extrêmement couteuses à l'aide de solutions traditionnelles.
La lasergrammétrie fait intervenir la notion d'écho. Les rayons laser peuvent passer à travers certains objets fin et donc un même rayon envoyé peut avoir plus retours, ce qui permet d'obtenir de manière plus complète une structure comme un arbre.
Dans le cadre forestier cela revient souvent à obtenir la partie haute de la cime d'un arbre, puis une position à mi-hauteur et enfin le sol.
Aussi, il est possible en utilisant ces données et en les traitant, d'obtenir des classifications afin de trier les arbres, de connaitre la densité de la forêt et de déterminer la forme du terrain (sous-entendu le sol).
Pour réaliser ce type de missions, l'utilisation du drone DJI Matrice 350 RTK accompagné d'une nacelle-caméra Zenmuse L1 est la meilleure solution.
Reconnaissance de scènes
Contrairement à la photogrammétrie qui utilise la lumière ambiante, la lasergrammétrie "crée sa propre lumière", elle est induite dans l'utilisation du laser qui finalement est l'émission d'une onde électro-magnétique.
La lasergrammétrie est donc possible de nuit, ou dans les conditions de luminosité complexe. De plus, le traitement des données capturées par lasergrammétrie est d'une rapidité moyenne supérieure à celles issues de la photogrammétrie.
Autrement dit, pour effectuer des constats basés sur l'analyse d'une situation X en un moment T, la lasergrammétrie est la meilleure solution car elle n'est pas affectée par les conditions extérieures, et que l'obtention de modèles et la plus rapide, en plus d'être très précise.
Les cas concrets d'utilisation vont de l'expertise d'accidents routiers, à l'analyse de dégâts lors d'incendie ou encore à la constitution rapide de modèles 3D lors d'opération de secourisme...
Pour la plus rapide des modélisations sur un plan terrestre, nous vous préconisons l'utilisation du viDoc RTK. Pour les scènes d'une taille modérée, nécessitant un point de vue aérien, le BLK2FLY est une solution-drone intéressante car l'appareil est ultraprécis.
Solutions pour la lasergrammétrie par drone
