Drones pour la topographie : Leur fonctionnement et leurs applications

Différents types d’enquêtes par drone

Nous allons maintenant aborder les deux principaux types de levés par drone : Les levés par drone basés sur le LiDAR et ceux basés sur la photogrammétrie.

Qu’est-ce que la cartographie par drone basée sur le LiDAR et la cartographie par drone basée sur la photogrammétrie ?

Les levés par drone basés sur le LiDAR utilisent des scanners laser 3D qui capturent et stockent des nuages de points 3D sur l’appareil.
Ces nuages sont constitués de millions de points individuels qui permettent une reconstruction 3D précise et exacte de la zone scannée.
Le fonctionnement du LiDAR sur les drones est expliqué plus en détail dans un autre article.

Les levés par drone basés sur la photogrammétrie utilisent des caméras photogrammétriques qui capturent des images en 2D.
Celles-ci sont ensuite assemblées à l’aide d’un logiciel spécial pour produire une seule image orthorectifiée de la zone étudiée.
Ce processus d’assemblage est une étape intermédiaire nécessaire avant de produire des nuages de points et des modèles 3D à partir de l’imagerie.
Les différences entre la photogrammétrie et le LiDAR sont également abordées en détail dans un autre article.

Quel est le rôle des récepteurs GNSS dans les projets d’arpentage par drone ?

Les enquêtes sur le terrain utilisent deux récepteurs GNSS pour obtenir des mesures précises.
Le premier est une station de base, placée à un endroit connu.
Il ne se déplace pas pendant le travail d’enquête.
Sa fonction est de recevoir les données de positionnement des satellites et de les envoyer à un second récepteur GNSS, tenu par un géomètre pour prendre des mesures ponctuelles.
La station de base fixe améliore la précision des données capturées par le récepteur GNSS mobile.

Matériel et logiciels supplémentaires requis pour les enquêtes par drone

Dans le cas d’un relevé par drone, le drone volant est équipé d’un récepteur GNSS qui reçoit des données de positionnement par satellite d’un récepteur GNSS stationnaire au sol, comme dans le cas d’un relevé au sol avec un rover et un géomètre se déplaçant autour d’un site.
La différence est que le drone suit un itinéraire prédéfini pour prendre des mesures et fonctionne de manière autonome.
Un logiciel spécialisé de planification des vols de drones permet aux géomètres de planifier leur vol en détail avant la saisie des données.

Les drones sont des plateformes mobiles transportant un scanner laser 3D et des caméras pour capturer des nuages de points et des images en 3D pendant un vol.
Une unité de mesure inertielle (IMU) enregistre la vitesse et l’orientation du drone afin de positionner le système de balayage et les données qu’il capture.
Ces informations sont combinées avec les données de numérisation pour aligner toutes les données dans un système de coordonnées commun et produire un modèle 3D de la zone d’étude.

Quelle est la précision des relevés par drone ?

La technologie LiDAR offre une précision de l’ordre du centimètre.
Pour les levés par drone, la précision obtenue dépend de la précision des différents composants individuels : le LiDAR, l’IMU et le GNSS.
La précision parfaite n’existe pas, car chaque étape du processus de collecte des données et de création des résultats ajoute potentiellement un petit facteur d’erreur au résultat.
La précision obtenue dans le cadre d’un projet de relevé par drone reflète la valeur de ce facteur d’erreur de la manière la plus précise possible.

Lorsque l’on parle de précision dans les enquêtes par drone, on fait la distinction entre la précision relative et la précision absolue.
Ces concepts font la distinction entre la précision et l’exactitude : l’exactitude relative met l’accent sur la cohérence des mesures les unes par rapport aux autres au sein de l’ensemble de données, tout en veillant à ce que les données collectées correspondent étroitement aux coordonnées réelles ou connues dans le monde réel.
En général, une précision de qualité implique une précision absolue de 10 cm ou moins.

Quels sont les avantages et les inconvénients des levés par drone LiDAR ?

Les études par drone avec LiDAR sont populaires pour plusieurs raisons :

• Données de haute précision: les données photogrammétriques et LiDAR capturées à l’aide de drones peuvent répondre aux normes de haute précision de l’industrie géodésique ;
• Sécurité : Le pilotage d’un drone est devenu plus sûr au fil du temps. Il n’est plus nécessaire qu’un opérateur humain pilote le drone en cas de problème.
  Les drones capturant les données depuis les airs, les équipes au sol n’ont plus besoin de pénétrer dans les zones dangereuses, ce qui élimine les risques.
• Accessibilité : les drones peuvent pénétrer dans des sites inaccessibles, tels que des zones naturelles préservées. Les levés bathymétriques LiDAR sont de plus en plus souvent effectués avec des drones, remplaçant ainsi des opérations habitées potentiellement dangereuses.
• Capture de données en 3D : LiDAR capture des nuages de points 3D directement sur l’appareil, alors que les caméras photogrammétriques nécessitent une étape intermédiaire pour produire des nuages de points 3D.
• Capture de la structure forestière : avec des millions d’impulsions par seconde, un capteur LiDAR peut passer à travers de petits trous entre des structures forestières denses et atteindre le sol.
  Les multiples retours d’une seule impulsion laser permettent de voir ce qui se trouve sous la canopée.
• Réduction des coûts: les drones permettent aux entreprises de topographie de travailler plus rapidement et avec moins de personnel.
  Le travail d’une équipe de cinq personnes peut être effectué avec un seul drone et un seul opérateur, sans compromettre la qualité des données.
  Cela leur permet d’opérer plus rapidement.