09/11/2022
Accessoires de topographie

Tout ce que vous devez savoir sur le drone LiDAR

Si vous travaillez avec des drones, il y a de fortes chances que vous ayez entendu parler ou même travaillé directement avec l'arpentage LiDAR.

Ces appareils ne sont pas nouveaux sur le marché, cependant, ils sont devenus de plus en plus populaires et abordables, constituant une excellente alternative pour les utilisateurs de drones.

Si vous ne savez pas très bien ce qu'est un drone LiDAR, comment cet équipement fonctionne et quelles sont les principales applications de cette technologie, nous vous aiderons à répondre à ces questions et à d'autres qui impliquent l'utilisation de drones LiDAR dans cartographie aérienne.

Qu'est-ce qu'un LiDAR ?

LiDAR est l'acronyme de "Light Detection And Ranging". Il s'agit d'un capteur à distance qui utilise la lumière sous forme de lumière pulsée pour mesurer la distance à la Terre (distance variable). Combinées aux informations recueillies par le système aéroporté, ces lumières pulsées produisent des informations tridimensionnelles précises sur la surface de la Terre et l'objet cible.

Comment fonctionne LiDAR ?

Les capteurs LiDAR envoient des impulsions lumineuses rapides sous forme de faisceaux laser qui ne présentent aucun risque pour l'œil humain (sécurité oculaire de classe 1), se reflétant sur les objets environnants (arbres, voitures, bâtiments, etc.) ou directement sur le sol. La distance exacte est calculée en mesurant le temps nécessaire à la lumière pour se rendre à chaque objet et revenir au capteur. La vitesse de la lumière étant une constante (environ 299 792 458 m/s), le lidar fournit la distance exacte entre le capteur et l'objet en temps réel.

Un LiDAR haute densité émet des centaines de milliers d'impulsions par seconde. Toutes ces mesures sont ensuite collectées et traitées pour créer un modèle 3D de l'environnement, appelé nuage de points.

Cette technologie capture des millions de données pour former un nuage de points avec des données supplémentaires telles que la position et la forme pour représenter l'environnement à l'étude en trois dimensions. La couverture LIDAR varie de quelques mètres à un kilomètre, selon le modèle.

Qu'est-ce qu'un drone LiDAR ?

Un drone LiDAR est un drone qui transporte un capteur LiDAR pour la collecte de données. Les données collectées à partir de drones équipés de LiDAR peuvent être utilisées pour créer des modèles 3D dans les moindres détails, permettant aux utilisateurs de localiser des caractéristiques, des structures ou des zones d'intérêt dans les moindres détails.

Dans le passé, il y avait trois façons principales d'utiliser le LiDAR.

1. Le premier était au sol. Les cartographes devaient tenir le capteur LiDAR dans leurs mains ou sur un support portable.

2. Le second était monté au sommet d'un avion ou d'un hélicoptère.

3. Le troisième utilisait un satellite.

Grâce au développement de la technologie LiDAR, le coût et le poids des capteurs LiDAR ont été considérablement réduits, et les drones LiDAR sont apparus et sont devenus de plus en plus courants.

Par rapport aux méthodes de mesure traditionnelles, les drones avec LiDAR permettent d'économiser beaucoup de main-d'œuvre et de coûts, rendant cette technologie plus accessible que jamais.

A quoi sert un drone LiDAR ?

Vous pouvez ajouter un LiDAR à un drone et l'utiliser dans diverses industries pour créer des modèles 3D avec une précision centimétrique :

- Archéologie : Cartographie pour découvrir les vestiges archéologiques

- Construction : Cartographie pour la construction de routes, autoroutes, urbanisation, cadastre

- Exploitation minière : Cartographie de carrière, stockage, volumétrie

- Foresterie : Obtenez des inventaires, des identifications ou des mesures sur les arbres

- Énergie : Relevé et analyse de pipelines, éoliennes, cartographie de parcs solaires

- Pétrole et gaz : Exploration, planification de pipelines, terrain accidenté

- Inspection de la ligne électrique : Analysez la structure détaillée du corridor de la ligne électrique, identifiez les risques potentiels

- Agriculture : Pour déterminer avec précision la hauteur, la masse et le rendement des champs

Drone LiDAR vs photogrammétrie : quelle est la différence

Avec les développements récents de l'arpentage par drone, de nombreux mythes et idées fausses ont émergé autour de la photogrammétrie par drone et du LiDAR. Il y a autant de différences que de similitudes entre les deux technologies.

Quels sont les avantages d'utiliser des drones LIDAR ?

La technologie LiDAR ne nécessite pas de bonnes conditions d'éclairage pour collecter des points. Le capteur émet son énergie pour pouvoir capter des points de jour comme de nuit.

Les systèmes LiDAR sont capables d'offrir une densité de points très élevée. Par exemple, les appareils commerciaux de milieu de gamme sont capables de générer entre 300 et 1 000 points par mètre carré. Lié à ce qui précède, il est capable de reconstruire des éléments fins tels que des câbles et des lignes électriques.

En général, chaque point mesuré génère une coordonnée plus précise que l'équivalent avec les méthodes photogrammétriques.

Très important : Le laser a une certaine capacité de pénétration, avec laquelle il est possible d'obtenir des modèles numériques qui peuvent, par exemple, ignorer la végétation. Dans ce cas, le "nombre d'impulsions" émises par le capteur détermine le nombre de rebonds qu'il peut détecter dans une direction particulière.

Tous les LiDAR ne sont pas capables de reconstruire l'apparence visible des objets, donc dans certains cas, seul le nuage de points non coloré est disponible.

Le défi le plus évident lié au travail avec LiDAR est son coût. En raison d'une plus grande complexité opérationnelle (et du besoin de composants et de capteurs plus sophistiqués), vous pouvez facilement dépenser beaucoup pour une solution d'arpentage complète.

Cette complexité élargit également votre marge d'erreur et augmente le recours à un professionnel expérimenté. Avec plusieurs capteurs et des informations qui ne sont pas facilement disponibles sans une bonne quantité de traitement, extraire les données dont vous avez besoin n'est pas simple.

Il est également important de garder à l'esprit que les capteurs LiDAR traditionnels sont plus grands que de simples caméras. Avec la popularité croissante de l' arpentage par drone , le besoin d'un drone plus gros pour gérer une charge utile plus lourde peut s'ajouter à une dépense déjà importante.

Avec la photogrammétrie, on obtient des reconstructions RVB dans lesquelles chaque pixel se voit attribuer la couleur qui correspond à la réalité, tandis qu'avec le LIDAR les points sont monochromes (sans RVB). Cette limitation peut être supprimée en adoptant une caméra RVB sur l'appareil.

La technologie LiDAR peut-elle remplacer la photogrammétrie ?

Cela dépend des cas. La photogrammétrie par drone reste l'une des méthodes les moins chères et les plus efficaces pour la collecte de données aériennes. Dans tous les cas, vous devez vous poser plusieurs questions fondamentales avant de choisir l'une ou l'autre méthode :

  • - Besoin de modéliser le terrain dans des zones densément boisées ? Si c'est le cas, LIDAR est le gagnant. Si ces zones boisées apparaissent comme des parcelles entre lesquelles il y a du sol visible, la photogrammétrie reste une option viable.
  • - Avez-vous besoin de capturer une grande surface (des milliers d'hectares) et le temps/coût est un facteur critique ? Un scanner laser sera plus productif par jour, mais aussi plus cher à déplacer. D'après notre expérience, il est possible de capturer des zones de 2000-3000 hectares avec un drone à voilure fixe en une demi-semaine avec des résolutions de 3-4 cm/pixel.
  • - L'investissement est-il un facteur limitant ? Si tel est le cas, la photogrammétrie est une technologie plus compétitive.
  • - Avez-vous besoin que chaque point soit localisé avec une très faible marge d'erreur ou les nuages doivent-ils être extrêmement denses ? LIDAR est votre préférence. Attention, la précision du LIDAR terrestre est supérieure à celle obtenue par des capteurs similaires embarqués sur un drone en mouvement.

Comment choisir le bon drone LiDAR ?

La vérité est qu'il n'y a pas de meilleur drone LiDAR mais le plus approprié. Lors du choix du meilleur drone de cartographie pour voler avec votre système LiDAR, le terrain de la zone d'étude, les charges utiles, les types de drones et le prix doivent tous être pris en compte.

Voici quatre conseils pour guider votre prise de décision :

  • - Terrain et taille de la zone cible : Si le terrain de votre projet est un terrain vallonné ou des falaises, les drones multi-rotors et VTOL sont plus adaptés car ils ne nécessitent pas beaucoup d'espace pour le décollage et l'atterrissage. Mais la courte portée et la vitesse lente du multi-rotor ne conviennent pas à la cartographie de grande surface. Au contraire, les drones à voilure fixe nécessitent beaucoup d'espace pour le décollage et l'atterrissage, mais ils ont une portée plus longue et une vitesse plus rapide, ce qui peut couvrir une grande surface en peu de temps.
  • - Le poids de votre charge utile : La charge utile est-elle dans la capacité d'emport de votre drone ? Comprendre le poids des capteurs (y compris le matériel LiDAR, les batteries, les supports, les antennes et les caméras) détermine si vous avez besoin d'un drone de transport lourd . Si le drone ne peut pas soulever toute la charge utile, il ne pourra pas voler, et encore moins collecter des données.
  • - La hauteur des objets verticaux : Si la zone cible pour la cartographie LiDAR comporte de grands objets verticaux, tels que des arbres ou des bâtiments, vous devez vous assurer que le drone LiDAR peut voler suffisamment haut pour maintenir une hauteur de vol sûre d'au moins 5 mètres de l'objet.
  • - Facilité d'intégration : Si vous souhaitez attacher un capteur LiDAR à votre drone, vous devez tenir compte de la taille du LiDAR, de la compatibilité UAV et des options de montage possibles pour le LiDAR. Il existe des systèmes conçus pour le LiDAR basé sur UAV, mais beaucoup d'entre eux ne s'intègrent pas de manière transparente entre l'UAV et les capteurs, ce qui signifie que vous devez faire beaucoup de travail pour connecter les deux.
  • - Lois et règlements sur les drones : Vous devez être un pilote de drone certifié dans votre pays pour piloter un drone professionnel et comprendre les lois et règlements sur les drones, y compris les règles de sécurité, les zones d'exclusion aérienne, VLOS (ligne de vue visuelle) ou BVLOS (au-delà ligne de mire visuelle).

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