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  • Charlie Wijnberg

LiDAR comparé au Drone PhoDAR

Chez 3Dronemapping, on nous demande souvent comment nos données et nos produits finaux se comparent au LiDAR traditionnel capturé à partir d'avions pilotés. Chacune des méthodes et des instruments utilisés pour générer des ensembles de données a ses avantages et ses inconvénients. Certains sites de projets pourraient être mieux adaptés au LiDAR tandis que d'autres bénéficieraient de PhoDAR. Cet article espère indiquer les différences entre les méthodes de capture des données et suggérer où chacune est la mieux utilisée.

LiDAR (Light Detection and Ranging), est une méthode de télédétection qui utilise la lumière sous la forme d'un laser pulsé pour mesurer les portées (distances variables) jusqu'au terrain. Ceci couplé aux mesures IMU et GNSS nous permet de référencer les données laser et est ajusté aux points de contrôle au sol. La capture de données supplémentaires avec un appareil photo haute résolution permet la génération d'orthophotographies. Tout ce qui précède est transporté dans un avion piloté, dont beaucoup sont spécifiquement conçus pour les levés aériens et ont la cote nécessaire de leurs régulateurs d'aviation respectifs. De tels systèmes coûtent des centaines de milliers de dollars et sont très sensibles aux dommages dus aux chutes, à la poussière, etc.

PhoDAR, d'autre part, est un acronyme légèrement trompeur. PhoDAR est un mot-valise qui rejoint les mots «photographie» et «LiDAR». La technologie crée des nuages ​​de points 3D en traitant des images. PhoDAR est un autre nom pour la photogrammétrie de la structure du mouvement (SfM) et est essentiellement la façon dont les relevés aériens ont été effectués au cours des années passées en utilisant un film de 9 pouces et de très grandes caméras métriques. Aucune mesure directe n'est effectuée au sol, mais cette méthode utilise des observations GNSS et IMU comme LiDAR qui géoréférencent également directement les données. C'est le moyen le plus courant d'entreprendre une étude aérienne via un drone.

Bien que les deux systèmes puissent être installés sur un avion avec ou sans pilote, les scanners laser aéroportés sont généralement trop lourds et trop gourmands en énergie comme charge utile pour un drone. Les capteurs LiDAR modernes qui sont suffisamment légers pour être utilisés sur un drone sont encore trop sous-alimentés et souffrent d'une portée limitée et d'une mauvaise fréquence de retour, ce qui signifie que l'avion doit voler beaucoup plus bas et plus lentement pour avoir un sens économique. Ces systèmes sont également d'un coût prohibitif.

Les levés de contrôle au sol sont essentiels pour LiDAR et PhoDAR. Les points pour le référencement de l'enquête sur le terrain et doivent être répartis uniformément sur le site. Les deux systèmes utilisent le DG ou le géoréférencement direct avec des observations GNSS et IMU à des niveaux parfaitement précis pour créer initialement l'ajustement du bloc de levé.

Il est important de noter que LiDAR est "meilleur" que PhoDAR ou visa par rapport. Chacun a ses propres forces et faiblesses et chaque méthode est mieux adaptée à certains projets. Laissez-nous discuter des divers avantages et inconvénients, puis voyons quel système s'applique le mieux à quelques scénarios.

LiDAR Pros

  • Peut couvrir de grandes surfaces car l'avion peut couvrir efficacement plus de surface qu'un drone

  • Plusieurs impulsions de retour peuvent "voir" à travers la végétation

  • Les données sont collectées en temps réel

  • Précision verticale d'environ 7 cm

LiDAR Contre

  • Assez coûteux à prospecter, en particulier pour les petites zones (<8 000 ha)

  • La classification des caractéristiques du terrain se fait toujours de manière autonome / manuelle

  • Les nuages ​​de points doivent être colorés par l'imagerie

  • Les nuages ​​de points sont moins denses que PhoDAR (1 à 3 points par m²)

  • Les aéronefs nécessitent du carburant et peuvent être un défi dans les zones rurales

  • L’avion a besoin d’une piste goudronnée à proximité pour réduire le nombre de traversiers

PhoDAR Pros

  • Très rentable pour des superficies allant jusqu'à 25 000 ha

  • Déploiement rapide

  • Bon pour les projets ruraux ou difficiles à atteindre

  • Peut décoller / atterrir n'importe où

  • Génère une orthomosaïque comme sous-produit

  • Nuages ​​ponctuels très denses (5-15 points par m²)

  • Précision verticale d'environ 7 cm

Inconvénients de PhoDAR

  • Ne peut pas couvrir efficacement de grandes surfaces

  • Soumis à des vents forts

  • Ne peut pas "voir" dans la végétation contiguë

  • Ne fonctionne pas bien sur un terrain homogène comme les plages

  • La classification des caractéristiques du terrain se fait toujours de manière autonome / manuelle

La précision et les produits finaux sont pratiquement les mêmes pour les deux méthodes. Bien qu'elles ne fassent pas l'objet de cet article, les orthomosaïques des drones ont tendance à être plus claires et à avoir une plus grande profondeur de couleur car elles sont capturées plus près du sol et ont moins de poussière ou "d'air" à voir. Les deux ensembles de données doivent être exécutés par le biais d'un logiciel d'édition pointcloud spécialisé pour éliminer les valeurs aberrantes des points de bruit élevé ou faible en ce qui concerne les données laser reflétant les particules de poussière / pluie provenant de correctifs de mauvaise géométrie extraits du logiciel de photogrammétrie. Les deux ensembles de données doivent ensuite être exécutés à travers divers algorithmes pour extraire davantage la végétation, les bâtiments, les ponts, l'eau, etc.

La capture de données LiDAR est mieux utilisée pour les grandes surfaces (pas moins de 8 000 ha) où le temps est un problème. Il est bon pour la collecte de grands ensembles de données (exploration minière, analyse des risques d'inondation, enquêtes nationales) ou une série de sites qui peuvent être capturés en un seul vol. Il excelle dans les zones densément boisées où les retours laser peuvent pénétrer les interstices du feuillage. Dans les zones où l'espace aérien est contrôlé, comme près des aéroports, les aéronefs pilotés peuvent être facilement dirigés par le contrôle de la circulation aérienne.

PhoDAR fonctionne bien pour des zones allant jusqu'à 25 000 ha. Cependant, plus de temps sera passé sur le terrain pour couvrir la même zone. Les sites éloignés tels que les îles, les fermes, les mines sont de bons endroits pour PhoDAR si une partie du sol est visible entre la végétation. Étant donné que les relevés par drone n'entraînent pas autant de coûts d'établissement de site que l'aviation habitée, un projet avec des budgets plus petits peut permettre des relevés précis. Comme les drones sont portables, les levés peuvent être effectués dans des endroits très éloignés et très rapidement. Étant donné que les levés de contrôle au sol devraient être effectués dans les deux cas, un seul déploiement est nécessaire pour effectuer à la fois le contrôle au sol et la capture des données PhoDAR.

Il est important non seulement de choisir la bonne méthode de capture de données pour votre projet, mais également de faire appel à une entreprise réputée ayant de l'expérience et le bon équipement. Les systèmes laser aéroportés qui composent LiDAR et l'avion ne sont pas bon marché à posséder ou à utiliser. Les entreprises qui entreprennent ce type d'enquêtes sont généralement fiables et bien établies. Cependant, de nombreuses entreprises offrent des enquêtes PhoDAR inférieures en utilisant des avions, des capteurs et des logiciels inappropriés. Il est préférable de rechercher une entreprise qui possède de nombreuses années d'expérience dans le domaine et qui possède tout le matériel approprié avec des connaissances en traitement.

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