Le Lidar (Light Detection and Ranging) utilise des lasers pour mesurer des points de données qui représentent le monde. Les modèles 3D sont utilisés par les géomètres pour les cartes topographiques, la saisie des bâtiments, etc.
Vue d'ensemble de l'arpentage
La topographie est importante pour la prise de décision depuis l'Égypte ancienne, où elle a joué un rôle clé dans des tâches telles que la définition des limites des propriétés à des fins fiscales et la gestion des terres nouvellement acquises.
À l'origine, l'arpentage était réalisé à l'aide de méthodes manuelles, telles que des tiges et des chaînes, des boussoles, des fils à plomb et de nombreux calculs manuscrits pour déterminer les distances relatives. Aujourd'hui, les principes fondamentaux de l'arpentage occupent toujours une place centrale dans la société. Nous avons des clients à NavVis qui décrivent que certains de leurs processus existants s'appuient encore largement sur le papier millimétré pour effectuer des relevés de bâtiments complexes.
La technologie a progressé jusqu'à l'arrivée de la photogrammétrie, qui permet de cartographier le terrain à l'aide de photos prises depuis le sol ou depuis les airs.
Puis, à la fin des années 1990 et surtout à partir de 2000, le balayage lidar (LiDAR et LIDAR sont également des façons correctes de l'écrire) a commencé à devenir la nouvelle norme pour l'arpentage. Abréviation de "Light Detection and Ranging", le lidar utilise des lasers pour scanner l'environnement et le représenter sous la forme de nombreux points de données.
Les données "nuage de points" recueillies par le lidar sont utilisées pour créer des cartes détaillées en 2D et en 3D, y compris CAO , des cartes de terrain et de contours, des modèles numériques d'élévation (MNE) et divers autres modèles et visualisations de rues et de bâtiments. Cette technologie a donc changé la donne dans le domaine de l'arpentage.
Présentation de la technologie lidar
Un principe lidar important à retenir est le "temps de vol". Les impulsions laser rapides envoyées par un dispositif lidar rebondissent sur le terrain et reviennent vers le capteur. Le temps de vol est le temps qu'il faut à l'impulsion laser pour faire cet aller-retour.
Connaissant le temps et la vitesse du laser (qui est la vitesse de la lumière), un ordinateur peut alors calculer la distance parcourue par le laser (distance = vitesse x temps), ce qui nous donne la position exacte sur laquelle le laser a rebondi dans l'environnement.
Remarque : l'angle à partir duquel le laser enregistre la position est également essentiel pour connaître la position de cette impulsion laser.
En prenant des millions de ces mesures, on obtient un modèle précis de l'environnement qui entoure l'appareil. Les "points de données" collectés sont collectivement appelés nuage de points: Tout ce que vous devez savoir sur les nuages de points. Lorsqu'elles sont combinées avec précision à des données de couleur provenant de caméras, une visualisation de ces données ressemble à ceci :
Un scanner lidar comporte trois éléments essentiels à connaître :
- Une source laser, qui émet des lasers dans le proche infrarouge, balaie l'environnement, en suivant l'angle du laser et la position de la source laser dans le proche infrarouge.
- Un récepteur laser enregistrant les impulsions laser réfléchies
- Systèmes de synchronisation et de positionnement, tels que GPS ou centrale inertielle (Inertia Measurement Unit).
Types d'enquêtes basées sur le lidar
Le matériel de balayage Lidar peut prendre une grande variété de formes, depuis les appareils utilisés au sol jusqu'aux drones qui effectuent le balayage depuis le ciel.
Dans le cadre d'une étude lidar aérienne, les scanners sont montés sur un avion, un hélicoptère ou un drone. Cela leur permet de couvrir rapidement une zone plus large, mais cela implique un coût supplémentaire et une densité généralement plus faible.
Dans le cadre d'une étude lidar terrestre, on utilise un site scanner laser terrestre , également connu sous le nom de TLS. Il peut s'agir d'une installation fixe montée sur un trépied ou d'une solution mobile (communément appelée MTLS ou MMS) transportée par les géomètres ou montée sur des véhicules.
Dans un exemple de TLS workflow, un geomètre établirait un réseau de contrôle avec une station totale, un laser tracker ou un GNSS. Une fois que le site geomètre est de retour au bureau, les scanners sont enregistrés ensemble, les photos sont organisées et les produits livrables sont générés.
Une solution de balayage lidar portable telle que NavVis MLX ou NavVis VLX 3 est également une combinaison des deux. Ces dispositifs capturent des détails topographiques précis de l'environnement sous la forme de nuages de points photoréalistes géoréférencés et de panoramas 360 haute définition à la vitesse de la marche, et peuvent être utilisés de manière transparente à côté d'un TLS stationnaire.
Avantages de l'arpentage par lidar
Contrairement à la photogrammétrie, le balayage lidar peut être utilisé pour créer des modèles 3D, fonctionne dans toutes les conditions de luminosité et peut pénétrer dans des éléments denses pour fournir des informations que les photos ne peuvent tout simplement pas voir. Il s'agit également d'une méthode de collecte flexible qui peut être utilisée tout aussi efficacement lors de l'arpentage de bâtiments, de structures ou de paysages stationnaires.
En résumé, les avantages du lidar sont les suivants :
- Haute précision et exactitude
- Rapidité et efficacité de la collecte des données
- Polyvalence dans divers environnements et conditions
- Coût-efficacité par rapport aux méthodes traditionnelles
Lorsqu'il est utilisé en combinaison avec la technologie de localisation et de cartographie simultanées (SLAM), les avantages du balayage lidar se multiplient : il devient encore plus rapide de balayer un lieu, y compris les zones dangereuses ou celles dont la géométrie est difficile.
Applications réelles des levés lidar
La technologie Lidar fait partie de la boîte à outils des géomètres agréés qui travaillent sur des projets variés, notamment (mais pas exclusivement) :
- Levés topographiques et de détail
- Mesures des bâtiments
- Enquêtes sur les infrastructures telles que les enquêtes sur les routes ou les ponts
Un relevé topographique, parfois appelé topo ou relevé de détail, permet de cartographier les limites et les caractéristiques d'une parcelle de terrain. Il produit une carte précise des conditions topographiques actuelles, généralement en préparation de projets d'ingénierie ou de construction.
Une étude de mesure des bâtiments inclura diverses structures tel que construit , tant à l'intérieur qu'à l'extérieur (par exemple, les façades et les cours). Les modèles numériques et les représentations visuelles qui en résultent peuvent servir de référence pour la documentation, la restauration ou la conservation des sites patrimoniaux.
Un levé routier permet de cartographier les routes, mais aussi les objets associés (également appelés mobilier urbain), tels que les bordures, les panneaux de signalisation, les lampadaires et les bancs.
L'enquête livrable peut comprendre les éléments suivants
- lignes de contour
- lignes de démarcation
- caractéristiques naturelles
- bâtiments
Ils sont importants dans diverses industries et professions, notamment :
- planification et développement urbain
- Projets de construction et d'infrastructure
- Surveillance et conservation de l'environnement
- Facility management et Building Information Modeling (BIM)
- Utilisations gouvernementales et municipales
Résultats des levés Lidar
Modèle numérique d'élévation (MNE) : Représentation en 3D de la surface nue de la Terre, à l'exclusion des éléments naturels. Indique les valeurs d'altitude à intervalles réguliers.
Modèle numérique de terrain (MNT) : Un modèle 3D qui complète le MNE avec des caractéristiques naturelles telles que les rivières, la végétation, etc.
Modèle de bâtiment en 3D : Un modèle géo-localisé qui indique la position, la disposition et les dimensions de toutes les structures sur le site.
Carte en conception assistée par ordinateur (CAO) : Une carte en 2D qui utilise des points et des dessins au trait pour indiquer tous les détails et caractéristiques nécessaires.
L'arpentage Lidar en action : A étude de cas
Sova Surveys à Bath, en Angleterre, a été contacté par un client de retour pour produire un modèle BIM du château de Margam au Pays de Galles dans le cadre d'un projet de rénovation.
Ce site workflow utilise plusieurs types de scanners lidar, à la fois un TLS stationnaire et un scanner lidar, pour obtenir la précision requise, mais à une vitesse bien supérieure à celle que le TLS pourrait atteindre seul. NavVis VLXCe système utilise plusieurs types de scanners lidar, à la fois un TLS stationnaire et un TLS, pour obtenir la précision requise, mais à une vitesse bien supérieure à celle que le TLS pourrait atteindre seul.
Ils ont utilisé une station totale pour établir un réseau de contrôle minimal : quatre points externes et cinq par étage à l'intérieur. Ensuite, un Trimble TLS a été utilisé pour capturer la "colonne vertébrale" du bâtiment, c'est-à-dire les espaces de liaison tels que les couloirs. Ils ont également utilisé le TLS pour capturer les zones qu'ils prévoyaient de modéliser au LOD400, comme l'escalier central.
Pour contrôler le balayage, ils ont utilisé le pointeur laser intégré du Trimble pour faire des marques au fur et à mesure. NavVis VLX ils ont utilisé le pointeur laser intégré de Trimble pour faire des marques au fur et à mesure. "De cette façon, nous avions tout le contrôle dont nous avions besoin, sans avoir à utiliser à nouveau la station totale", ont-ils déclaré. Il ne restait plus qu'à parcourir le château avec l'appareil de mesure Trimble. NavVis VLX pour terminer le site nuage de points et capturer des images panoramiques complètes.
Lisez l'intégralité de l'article étude de cas ici : Le succès du scan de Sova Surveys àBIM au château de Margam →Conseils pour le choix d'une solution de numérisation d'enquêtes
Les facteurs à prendre en compte lors de l'élaboration d'une enquête ( planification ) sont les suivants
- Taille du projet
- Budget
- Chronologie
- Précision requise
- Environnement et conditions
Les exigences du projet détermineront la technologie ou la combinaison de technologies la plus appropriée. Les géomètres doivent tenir compte des difficultés qu'ils rencontreront sur le terrain. Par exemple, la cartographie topographique urbaine peut inclure des zones dangereuses ou très fréquentées qui font perdre du temps à la capture ou qui rendent les techniques de levés conventionnelles moins efficaces.
Les scanners lidar mobiles qui utilisent la technologie SLAM peuvent surmonter ou au moins atténuer certains de ces défis. Les solutions Premier SLAM- basées sur numérisation laser fournissent des images panoramiques de haute définition avec une précision de numérisation laser . Les livrables peuvent être produits plus rapidement et avec plus de flexibilité qu'avec un TLS.
numérisation laser Lorsqu'elle est intégrée dans les flux de travail topographiques, la solution SLAM complète et améliore les méthodes d'arpentage telles que les stations statiques numérisation laser et les stations totales, offrant ainsi une approche plus efficace et plus complète de la capture des données de terrain.
en savoir plus à propos de l'arpentage lidar
NavVis propose des solutions basées sur SLAM, portable numérisation laser pour permettre aux professionnels de l'arpentage et de la capture de la réalité de capturer des données précises, de les visualiser efficacement et de les intégrer dans les flux de travail existants. Pour en savoir plus, consultez notre page consacrée à l'arpentage et à la capture de la réalité.
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