Détection des risques d’avalanche : Administration norvégienne des routes publiques et Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU)

29 Mar 2022

L’administration norvégienne des routes publiques Statens vegvesen et l’Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) ont organisé un événement de validation de concept en octobre 2021 afin de réunir diverses agences gouvernementales pour évaluer l’utilisation des dernières technologies LiDAR et de drone pour aider à la surveillance des risques d’avalanche. Ils ont choisi les environs de la route emblématique de Trollstigen, en Norvège, pour ses montagnes escarpées et son enneigement tout au long de l’année. Les partenaires de YellowScan, Scandinavian Drone et Orbiton, ainsi que l’équipe de soutien de YellowScan, ont répondu à l’appel pour participer à cet événement.

Quel est le défi ?

L’objectif de cet événement était triple. La première était d’identifier et de montrer les possibilités d’utilisation de la combinaison drone/LiDAR afin de cartographier les risques d’avalanche sur les routes dans un environnement réel de montagne. Deuxièmement, recueillir des données/des cartes de nuages de points des zones d’essai afin de les comparer à des ensembles de données existantes obtenues à l’aide de méthodes de prospection aéroportées traditionnelles à une époque différente. Enfin, ils ont voulu créer une référence générale de la technologie LiDAR disponible pour les drones.

L’événement était divisé en trois missions différentes, réalisées en deux jours. Le site A a été conçu pour être le plus facile à piloter et permettra aux vendeurs de collecter des données LiDAR dans des circonstances idéales. Le site B a été conçu pour reproduire la collecte de données LiDAR dans des conditions opérationnelles réalistes sur un terrain escarpé et montagneux au-dessus d’une route. Enfin, le site C a été conçu pour être un site difficile, avec de la neige, afin de reproduire une situation où l’ARNP doit collecter des informations à partir d’un site accidenté situé à une distance considérable au-dessus d’une route.

Préparation du lancement de la mission © Scandinavian Drone

Solution

L’équipe a piloté un drone-hélicoptère VelosV3 qui avait été personnalisé et « norvégianisé » par Orbiton afin de résister aux conditions météorologiques difficiles de la Norvège. Ils ont monté le YellowScan Vx20-300 en intégrant un Riegl miniVUX 3 avec un APX20 d’Applanix, l’une des solutions LiDAR intégrées les plus précises que YellowScan propose.

Voler dans des rafales de vent de +20m/s pour cartographier une falaise de +600m de hauteur était pour le moins difficile. Après avoir effectué les missions, ils ont utilisé la solution logicielle YellowScan CloudStation. CloudStation vous permet d’extraire, de traiter et d’afficher les données des nuages de points immédiatement après le vol d’acquisition. L’auto-génération de bandes et la production de fichiers LAS se font facilement en quelques clics.

Paramètres de la mission

Compte tenu de la nature de l’événement, les trois missions avaient des paramètres différents. Voici chaque série pour les sites A, B et C.

Site A :

<8min de vol, 3 bandes extraites
60mAGL, 5m/s Couverture de 4 ha sur le champ, la maison et la forêt
Prise de vue à 300KHz, 120deg FOV
Traitée avec une station de base située à 6 km
Couverture satellitaire = 19 en moyenne

Site B :

28 minutes de vol, 26 bandes extraites
690mAGL, 8m/s, vol en palier le long de la falaise
Couverture de la falaise de 360 m
Prise de vue à 200KHz, 180deg FOV
Traitée avec une station de base située à 8 km
Couverture satellitaire = 14 en moyenne

Photo de l’emplacement du site C © Scandinavian Drone

Les autres participants ayant choisi d’opter pour la zone C1, plus facile, ou de ne pas voler du tout, le seul espoir de collecter des données sur C2 revenait à notre équipe. Après une planification minutieuse de la mission et une évaluation des conditions, une fenêtre s’est ouverte en fin d’après-midi du dernier jour. L’e-copter Velos a effectué une longue montée pour atteindre la zone d’intérêt, un champ de neige situé à environ 2 km de distance horizontale et 700 m de distance verticale du point de décollage. On pouvait sentir l’excitation de la foule lorsque le drone a continué à monter pour finalement atteindre la zone C2 et commencer à collecter des données dans la zone d’intérêt.

Il était clair que l’environnement était rude, car le vent soufflait de la neige sur la crête de la montagne au-dessus du glacier. En milieu de vol, en raison des mauvaises conditions météorologiques, la mission a été interrompue en raison de turbulences excessives et a dû être ramenée au point de lancement. Néanmoins, l’équipe a pu traiter des bandes utilisables pour le site C2. A l’atterrissage, les spectateurs de la NPRA, de la NTNU et d’autres ont applaudi à tout rompre pour célébrer le vol et remercier l’équipe d’Orbiton pour ses efforts et son habileté.

Cette démonstration de faisabilité de la NTNU a été une occasion unique d’acquérir de l’expérience et de tirer des enseignements précieux sur les exigences liées à la collecte de données LiDAR dans un environnement hostile, et nous avons été très impressionnés par les performances du système. Comme il y avait d’autres participants, cela nous a également permis de rencontrer des collègues de l’industrie et de voir plusieurs autres systèmes en action. Ce que nous en retenons, c’est que si les systèmes d’entrée de gamme permettent d’aller loin, il y a une limite claire à la nécessité d’utiliser des systèmes plus haut de gamme. Une chose s’applique dans tous les cas : une solution fiable et conviviale comme le système YellowScan sera toujours la clé d’une mission réussie.

Martin Andersson

PDG – Scandinavian Drone

Résultats

L’administration norvégienne des routes publiques et l’université norvégienne des sciences et de la technologie ont été satisfaites de l’événement, qui leur a donné l’occasion de voir les solutions de drone et de LiDAR sur le terrain, dans des conditions variées. Notre équipe a prouvé qu’elle pouvait relever le défi d’effectuer des missions pour soutenir l’effort continu visant à rendre la détection du risque d’avalanche plus prévisible et moins réactive qu’elle ne l’a été par le passé.

L’équipe scandinave Drone/Orbiton/YellowScan n’a pu collecter des données de haute qualité que dans les zones les plus difficiles (B et C2) où les autres participants n’ont pas tenté les vols.

Principaux avantages de YellowScan Vx20-300

Utilise le scanner Riegl miniVUX-3UAV
Nuage de points de haute précision
La longue portée vous permet de rester à bonne distance du flanc de la montagne tout en réduisant les turbulences du vent.
Longueur d’onde adaptée à la neige
Valeur d’intensité calibrée
Précision maximale
Intégration avec les drones multirotors