Pourquoi les drones deviennent-ils des outils de choix pour les professionnels de l’arpentage et quel est le parfait drone de démarrage pour l’arpentage ?

La précision et la fiabilité étant essentielles pour les professionnels de l’arpentage, il est compréhensible que beaucoup aient hésité à adopter la technologie des drones. Les méthodes traditionnelles fonctionnent, et comme le dit le vieil adage : si ce n’est pas cassé, ne le réparez pas.

Mais ce scepticisme repose sur des idées fausses. De nombreux projets d’arpentage peuvent être menés à bien grâce à la précision offerte par les drones. Et si, dans certains cas, la précision a un prix, l’intégration des drones dans les flux de travail traditionnels permet de réaliser d’énormes économies en termes de coûts, de temps et de sécurité.

Les drones sont devenus des outils de transformation dans toute une série d’industries. L’arpentage n’est pas différent, mais les méthodes traditionnelles auront toujours leur place. En fait, dans certains cas, ils sont la seule solution possible.

Pourquoi les géomètres traditionnels passent-ils aux drones ?

Les gains de temps, les économies de coûts et l’amélioration de la sécurité sont les avantages les plus importants des drones pour de nombreux secteurs. Ces trois éléments influencent déjà le travail des géomètres.

Prenez l’exemple d’Altametris, une filiale de collecte et d’analyse de données du géant ferroviaire français SNCF. En comparant différentes méthodes lors du relevé d’un tronçon de voie ferrée, l’équipe a constaté que la DJI Matrice 300 RTK et la caméra Zenmuse P1 réduisaient ensemble le temps de préparation de l’opération de deux heures. En effet, le module RTK intégré et le capteur plein format du Zenmuse P1 ont fourni suffisamment de métadonnées pour réduire à zéro le nombre de points de contrôle au sol (GCP) nécessaires.

Pour Altametris, les mesures précédentes, précises à 3 cm près, nécessitaient 40 GCP par kilomètre carré. Il faudrait également utiliser un tachéomètre qui prendrait beaucoup de temps.

Non seulement ces méthodes prennent des heures précieuses, mais elles nécessitent également la manipulation physique d’équipements sur la piste et à proximité de celle-ci. C’est un lieu de travail à la fois dangereux et complexe. L’introduction des drones a permis de réduire le nombre d’heures passées sur le site, d’automatiser les processus et de réduire les risques pour les géomètres, sans pour autant sacrifier la précision requise. En fait, le Zenmuse P1 a excellé malgré les mauvaises conditions d’éclairage.

En réduisant le nombre de BPC nécessaires pour les missions d’arpentage, les drones avancés peuvent faire gagner énormément de temps aux arpenteurs. Mais c’est surtout dans les zones inaccessibles ou dangereuses que la technologie prend tout son sens. Les voies ferrées ne sont qu’un exemple d’environnement de travail bien mieux adapté aux machines autonomes.

Le dernier point à noter est la quantité de données qui peuvent être collectées avec les drones. Bien qu’une fraction seulement de la main-d’œuvre soit nécessaire, un nuage de points comportant des millions de points de données et, dans de nombreux cas, plus de détails, peut être obtenu dans un délai raisonnable. Les méthodes classiques nécessiteraient beaucoup plus de temps, d’outils et de coûts pour obtenir le même résultat.

Quels types de projets d’arpentage sont idéaux pour les drones et les outils d’arpentage traditionnels ?

Malgré les avantages qu’offrent les drones par rapport aux méthodes d’arpentage traditionnelles, il existe des situations où les anciennes méthodes restent une partie importante de l’équation.

La première chose à considérer est le degré et le type de précision que votre projet requiert.

C’est ici que la différence entre la précision relative et la précision absolue est importante. Pour de nombreuses applications, la précision relative, c’est-à-dire la précision de la position des objets les uns par rapport aux autres, est la seule chose qui compte. Le résultat de ces projets peut être des modèles reconstruits, tels que des nuages de points 3D ou des cartes en orthomosaïque. Lorsque la position réelle d’objets sur la Terre est un facteur important de l’équation, il faut un processus d’arpentage qui offre une précision absolue.

L’approche relative est un moyen simple de déterminer avec précision les volumes, les distances et les différences de hauteur. Mais si ces données doivent être combinées avec d’autres couches d’informations, ou si vous espérez développer une documentation professionnelle de levés photogrammétriques, ces mesures devront être orientées géographiquement à l’aide de points de contrôle au sol et/ou soutenues par la technologie RTK (Real-Time Kinematic) des drones. RTK est une solution de correction GPS intégrée aux drones qui fonctionne avec une station au sol pour capturer avec précision des images géolocalisées avec des informations GPS au fur et à mesure de leur capture.

En règle générale, les projets nécessitant une précision de 2 cm doivent être réalisés selon les méthodes traditionnelles. Les drones atteignent régulièrement une précision de 5 cm, et selon les charges utiles et les paramètres de vol, jusqu’à ~1 cm de précision. Si votre projet nécessite une précision de 2, 1 ou même de millimètres, les outils traditionnels restent la meilleure option.

Projets d’arpentage idéaux pour les outils d’arpentage traditionnels

Mesure des projets qui sont à l’intérieur ou sous terre

En raison du signal GPS limité et des mauvaises conditions d’éclairage, les projets souterrains et internes ne sont généralement pas adaptés aux drones. Au lieu de cela, la géométrie des grottes et des structures internes est mieux étudiée en utilisant des méthodes de mesure tachéométriques, ou, pour des résultats plus rapides et de meilleure résolution, des technologies de balayage laser terrestre (TLS).

Cela dit, certaines entreprises travaillent sur des solutions qui combinent des drones, la navigation par localisation et cartographie simultanées (SLAM) et des capteurs LiDAR pour cartographier des zones souterraines complexes. Les drones ne tarderont pas à jouer un rôle important sous terre, d’autant plus que les géomètres tentent de fusionner des données provenant de différentes sources avec des flux de travail plus sophistiqués.

Projets d’arpentage avec des objets obstruants

Les relevés aériens peuvent également être compliqués par la présence de bâtiments ou d’une végétation dense. Ces problèmes sont exacerbés lorsque des obstructions masquent les changements de hauteur. Le LiDAR peut fonctionner à travers un feuillage léger, mais les arbres denses bloqueront le sol et réduiront la précision du résultat final.

Projets sans délai strict

Le temps, c’est de l’argent. Et l’un des principaux avantages des levés par drones est la réduction du temps nécessaire à l’exécution du travail. Mais tous les projets ne doivent pas être terminés hier, et toutes les enquêtes nécessitent un équilibre entre précision et temps de mission.

Les drones couvrent le terrain plus rapidement que les humains, et le bon matériel peut réduire considérablement le nombre de BPC nécessaires. Mais si vous êtes prêt à consacrer le temps supplémentaire nécessaire à une plus grande précision, vous pouvez continuer à utiliser les méthodes traditionnelles.

Projets d’arpentage où les drones brillent

Zones inaccessibles

Certains environnements et infrastructures sont littéralement hors de portée des techniques de topographie traditionnelles. Mais lorsque des données doivent être collectées – surtout à grande échelle – les drones sont la solution idéale. Les mâts GSM, les parcs solaires et les canopées d’arbres ne sont que quelques exemples de zones qui peuvent être facilement cartographiées avec des drones.

Un terrain dangereux

Le fait qu’une zone soit à portée des techniques d’arpentage au sol ne signifie pas qu’il soit intelligent ou sûr de le faire. Les endroits dangereux tels que les toits, les crêtes, les routes, les sols instables, les pentes raides et, comme mentionné ci-dessus, les lignes de chemin de fer, sont tous des endroits dangereux pour travailler. Des solutions innovantes de drones permettent d’effectuer des tâches d’arpentage sans mettre en danger les équipes sur le terrain.

Quand la profondeur des données compte

L’un des principaux avantages de la cartographie aérienne est la profondeur et la variété des résultats possibles. Si vous effectuez une étude agricole, les capteurs multispectraux et les caméras haute définition peuvent recueillir les données dont vous avez besoin pour évaluer la santé des cultures et comprendre la situation en détail. Si vous effectuez un relevé topologique avant un projet de construction, le LiDAR et la photogrammétrie permettent d’obtenir des nuages de points 3D, des cartes orthomorphes et des modèles numériques de terrain à haute densité pour une vue d’ensemble complète. Si vous estimez des fournitures et recherchez des mesures de volume précises qui ne sont pas entravées par l’erreur humaine, quelques clics de la caméra d’un drone vous permettront de recueillir les informations dont vous avez besoin sans mettre votre personnel en danger.

Pourquoi le Phantom 4 RTK est le drone d’arpentage idéal ?

Le choix du bon matériel pour les missions d’arpentage est crucial pour un certain nombre de raisons.

Pour commencer, un paramètre clé de toute enquête est la résolution spatiale ou la distance d’échantillonnage au sol (GSD). Le détail capturé dans chaque pixel est un facteur de la résolution du capteur de votre drone, de la longueur focale et de l’altitude à laquelle vous volez. Les deux premiers éléments sont clairement dépendants du matériel. Mais on peut également affirmer que l’altitude à laquelle vous volez est le résultat d’autres facteurs matériels, tels que le temps de vol et la vitesse.

Le DJI Phantom 4 RTK est une solution complète prête à l’emploi, très performante, facile à utiliser et abordable. Il comprend un capteur CMOS d’un pouce de 20 mégapixels. L’obturateur mécanique accélère l’acquisition des images avec une distorsion minimale par rapport aux modèles grand public. Un objectif grand angle avec une longueur focale de 24 mm permet d’obtenir des images claires et cohérentes.

DJI Phantom 4 RTK

Un système de navigation et de positionnement au centimètre près prend en charge les méthodes de mesure RTK et PPK. Le module RTK est supporté par GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a, et BeiDou B1 B2. Bien qu’une poignée de GCP par kilomètre carré soit toujours recommandée pour des résultats optimaux, les utilisateurs de P4 RTK peuvent économiser au moins 75 % du temps nécessaire à la mise en place des GCP. Le P4RTK s’appuie sur la technologie TimeSync pour coordonner la caméra et le récepteur RTK, étiquetant chaque image avec des informations géospatiales précises. Les corrections sont également reçues de la station de base au sol, ce qui permet d’obtenir un haut degré de précision.

Le P4 RTK est également doté de batteries remplaçables à chaud, d’une durée de vol d’environ 30 minutes et d’une vitesse maximale de plus de 30 mph, ce qui permet aux géomètres de couvrir plus de terrain en moins de temps. Tout cela combiné à l’application DJI GS RTK et à une télécommande avec moniteur intégré et plusieurs modes de planification, notamment la photogrammétrie (2D et 3D), le vol de points de cheminement, la connaissance du terrain et la segmentation de blocs.

Il s’agit d’une mise à niveau qui change la donne pour les géomètres qui utilisent actuellement des drones grand public pour leurs missions de cartographie.

Phantom 4 RTK sorties de données

Les levés effectués avec un Phantom 4 RTK ouvrent un monde de possibilités en matière de données. Les produits livrables exacts dépendent de votre choix de logiciel, mais les résultats possibles incluent :

Cartes orthomosaïques
Chaque photo d’élévation prise par le P4 RTK au cours d’un vol d’arpentage contient des informations géospatiales et est traitée et corrigée pour tenir compte de la perspective depuis laquelle la photo a été prise, d’une éventuelle distorsion de l’objectif, de l’inclinaison de la caméra et des variations topographiques.

L’un des résultats les plus courants de l’arpentage est une carte orthomosaïque haute définition. En assemblant les images prises par votre drone, vous obtenez une image d’une zone telle qu’elle se présente aujourd’hui, ce qui facilite la planification, la prise de décision et le suivi de l’avancement du projet.

Modèles 3D de surface, de terrain et d’élévation
Comme les images des drones P4 RTK contiennent des points de données en latitude, en longitude et en altitude, chaque pixel contient des données en trois dimensions. Cela signifie que l’un des résultats les plus convaincants d’une enquête par drone est un modèle 3D.

Ces modèles réalistes et immersifs combinent des visuels haute définition avec des points de données géographiques précis. Le résultat est un outil navigable qui peut être utilisé pour la planification de projets, la prise de mesures précises et l’analyse des progrès.

L’exemple le plus important est le modèle numérique de surface, qui donne une impression de texture d’un terrain et constitue un outil d’exploration immédiatement reconnaissable. Les modèles numériques de terrain sont construits à partir des mêmes données, mais dépourvus de structures et d’objets artificiels. Comme son nom l’indique, l’accent est mis sur le terrain. Enfin, les modèles numériques d’élévation vont plus loin et représentent la surface terrestre nue en supprimant les éléments naturels et artificiels. Les modèles numériques d’élévation sont utilisés pour créer des courbes de niveau sur les cartes topographiques.

Enquêtes volumétriques

Le P4 RTK peut collecter les données nécessaires aux modèles volumétriques, qui peuvent être utilisés pour mesurer les stocks dans les industries minières et de la construction.

Les drones en action : utilisation du P4 RTK pour cartographier les infrastructures de transport
Rhein-Neckar-Verkehr GmbH (RNV) exploite les transports publics dans la région de Rhein-Neckar en Allemagne. La société est notamment responsable d’une ligne de tramway de 301 km de long et d’une ligne de bus de 827 km de long, qui desservent 370 000 passagers par jour. Lors d’une expérience menée avec les spécialistes de l’arpentage Vermessungbüro Wolfert GmbH (Heidelberg) et avec le soutien et la formation d’Epotronic, revendeur de DJI Enterprise. RNV a comparé les performances du P4 RTK avec celles des méthodes traditionnelles (stations totales) lors du relevé d’un tronçon de voie ferrée.

La comparaison comprenait le survol d’une section de piste, la collecte d’images et le traitement de ces images avant de prendre des mesures par rapport au modèle 3D généré. Les résultats ont ensuite été évalués avec les modèles de mesure standard de RNV.

Si l’on compare les résultats CAO de l’étude de la station totale avec les résultats CAO et les nuages de points du P4RTK, il est clair que le drone DJI a recueilli beaucoup plus de données. Les données aériennes permettent également d’obtenir des orthophotos qui peuvent être orientées et manipulées pour simplifier la planification des projets.

Ce niveau de détail est particulièrement utile pour mesurer les fondations d’un itinéraire planifié. Au niveau granulaire, le Vermessungsbüro Wolfert a comparé la précision des deux méthodes de mesure et a constaté que le P4RTK était précis à 1,5 cm près par rapport aux résultats de la station totale.

Les plus grands avantages de l’utilisation de drones pour cette tâche étaient probablement d’ordre procédural. Lors d’un projet d’arpentage traditionnel, les équipes sont obligées de travailler sur et autour des voies ferrées, qui sont fermées pour la durée du projet. La première chose que RNV a remarquée, c’est que les enquêtes “sans contact” effectuées depuis le ciel réduisaient les risques pour les équipes sur le terrain et permettaient de poursuivre le transport par rail léger. En plus de réduire les retards dans les horaires, les mesures qui sont habituellement limitées par des contraintes de temps – comme la hauteur des voies – pourraient être facilement collectées.

La profondeur des sorties générées par le P4 RTK présente également des avantages. Avec une précision similaire, l’orientation des modèles 3D à partir d’une perspective aérienne a permis d’obtenir des données intuitives qui sont sans doute plus accessibles à ceux qui cherchent à comprendre. Toutefois, l’équipe du Vermessungsbüro Wolfert a souligné que certains points de données ne peuvent pas être capturés depuis le ciel, comme les zones sous un feuillage dense. C’est pourquoi les études qui combinent la photogrammétrie aérienne avec les méthodes classiques d’arpentage peuvent jouer un rôle.

Prêt à lâcher le Phantom 4 RTK ?

Un seul vol avec un Phantom 4 RTK peut fournir les données dont vous avez besoin pour générer des cartes orthomosaïques et des modèles 3D précis.

Vous voulez en savoir plus ? N’hésitez pas à nous contacter !

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Source : DJI Enterprise (https://enterprise-insights.dji.com/blog/when-to-use-surveying-drones)