Tout ce qu'il faut savoir sur les levés topographiques avec les scanners SLAM

Ces workflows constituent des moyens fiables pour mesurer un site d'un bout à l'autre. Mais tous les deux présentent des défis importants.

Voici les problèmes les plus courants liés aux méthodes traditionnelles.

1. Délibération et perte de temps
   L'arpentage à l'aide d'une station totale est un processus méticuleux qui nécessite la prise d'un grand nombre de mesures afin de définir avec précision les caractéristiques. Pensez à un élément simple comme une bordure de trottoir droite : Vous devrez capturer un point de relevé tous les 15 à 20 mètres pour définir la ligne. Si la bordure comporte des courbes, vous devrez saisir trois points supplémentaires. Et vous devrez capturer encore plus de points pour les caractéristiques plus complexes. Sur un grand site comportant de nombreuses caractéristiques complexes, le nombre de points de relevé augmente rapidement, tout comme la durée du projet. Et ce n'est pas le nombre de mesures qui compte, mais la marche entre les points. Pour saisir une route, par exemple, vous devez marcher le long de la bordure, tracer cette caractéristique, revenir le long de la bordure pour enregistrer la ligne du canal, marcher jusqu'au centre de la route pour enregistrer la ligne centrale, et enfin répéter tout cela pour l'autre côté de la route. Ainsi, la longueur d'un simple tronçon de route finit par être couverte plusieurs fois, ce qui prend beaucoup de temps et d'énergie.
   
   
2. Lenteur perçue avec un scanner statique
   Les scanners laser montés sur trépied sont beaucoup plus rapides que les stations totales traditionnelles, mais ils peuvent encore donner l'impression d'être lents et délibérés. Si l'on ajoute le temps nécessaire à l'installation du scanner, à la capture et au déplacement vers la station suivante, il vous faudra plus de temps que nécessaire pour obtenir un seul site nuage de points. Lorsqu'un relevé nécessite ne serait-ce qu'une douzaine d'installations, le temps passé sur le terrain peut s'avérer long.
   
   
3. Les levés traditionnels ne sont pas exhaustifs
   Les meilleures pratiques en matière de levés par station totale indiquent qu'il ne faut relever que les caractéristiques définies dans l'étendue du projet. Cette approche, bien qu'efficace en termes de focalisation du projet, peut devenir inefficace si les exigences du projet changent ou s'étendent. Le problème survient alors lorsqu'une partie prenante vous contacte ultérieurement pour vous demander des détails sur un élément qui ne fait pas partie du projet, comme une limite ou une bordure de trottoir. Il faut alors retourner sur le site et effectuer un second levé, ce qui représente un surcroît de temps et d'argent.
   
   
4. Lacunes dans les données
   Un scanner laser ne peut capturer que les éléments situés dans sa ligne de visée. Si vous ne planifiez pas soigneusement, en tenant compte de chaque occlusion et en ajoutant des scans supplémentaires pour assurer une bonne couverture, vous risquez de vous retrouver avec des zones vides dans vos données de scan laser 3D. Et l'élément que vous essayez de mesurer pourrait être perdu dans l'une de ces zones vides.
   
5. Problèmes de sécurité
   La nécessité de placer physiquement des prismes ou des équipements GPS - ou des poteaux de détail - à proximité des points d'arpentage peut présenter des risques importants pour la sécurité. L'arpentage d'une ligne routière, par exemple, implique de se tenir au centre d'une route très fréquentée. Il est facile d'imaginer qu'il s'agit là d'un problème sérieux dans le cadre des processus d'arpentage traditionnels.
   
   
6. Manque de documentation photographique
   Les photographies ajoutent un contexte riche et précieux à toute enquête. Malheureusement, la plupart des équipements classiques ne permettent pas de capturer automatiquement toutes les images souhaitées. C'est donc à vous, geomètre, qu'il incombe de prendre manuellement des photos. Alors que vous êtes déjà occupé à réaliser une étude complexe. Il en résulte que la couverture photographique est souvent reléguée au second plan. 

Les scanners de localisation et de cartographie simultanées (SLAM) promettent de changer la façon dont nous effectuons les levés topographiques.

Un scanner SLAM ressemble beaucoup à un scanner terrestre en ce sens qu'il capture des données 3D utilisables dans le cadre d'un workflow d'arpentage virtuel. Cependant, les scanners SLAM sont différents sur un point très important : Ils exploitent des capteurs et des algorithmes sophistiqués pour améliorer considérablement votre workflow de capture 3D.

Le SLAM n'est pas un matériel ou un logiciel spécifique, mais un terme général désignant un processus technologique. Il a été développé dans les années 80 pour aider les robots à naviguer de manière autonome dans de nouveaux environnements sans carte. Aujourd'hui, le SLAM est utilisé dans diverses applications, des véhicules autonomes aux applications de réalité augmentée pour smartphones. Il s'agit également d'un élément essentiel de la dernière génération de scanners laser.

Il existe de nombreuses approches SLAM, mais l'idée de base est similaire dans toutes les mises en œuvre. Pour illustrer son fonctionnement, voici une explication de haut niveau du processus SLAM dans le cadre de la numérisation 3D :

1. Vous allumez le scanner SLAM
2. Il capture votre environnement à l'aide d'un lidar, de caméras et d'autres capteurs
3. L'algorithme SLAM traite ces données pour "identifier" les éléments qui vous entourent.
4. Il utilise ces caractéristiques pour construire une carte 3D approximative 
5. Et estime sa propre position sur cette carte
6. Lorsque vous déplacez l'appareil, il collecte de nouvelles données à partir de ses capteurs
7. L'algorithme SLAM utilise ces données pour améliorer sa carte 3D.
8. Ce qui lui permet d'améliorer son estimation de localisation
9. Et ainsi de suite

En répétant ces étapes des milliers de fois par seconde, un scanner SLAM haut de gamme tel que le NavVis VLX 3 suit sa propre trajectoire pendant que vous le transportez. Il construit également une carte en 3D du site avec une très grande précision.

Consultez notre guide éducatif complet ici pour une exploration beaucoup plus approfondie du SLAM →

Il se peut que vous ayez lu cette explication et que vous pensiez toujours que SLAM est une technologie à boîte noire. Si c'est le cas, il peut être utile d'apprendre qu'un bon scanner SLAM repose sur un grand nombre de principes identiques à ceux d'une bonne méthode d'arpentage par station totale.

Lectures prévisionnelles et rétrospectives

Dans les levés traditionnels effectués à l'aide d'une station totale, les relevés en amont et en aval sont essentiels pour la précision. Les relevés à contre-jour consistent à pointer la station totale vers un point de référence dont l'élévation est connue, tandis que les relevés à contre-jour sont effectués vers le nouveau point à mesurer. Ces relevés permettent d'établir la position et l'altitude de la station totale et du point à mesurer. 

Les scanners SLAM font également référence à des points précédemment établis pour déterminer leur position en trois dimensions. Alors que vous pouvez effectuer ces calculs de temps en temps, un scanner SLAM le fait en permanence, ce qui améliore l'exactitude et la précision de ses mesures. 

Fermetures de la traversée

Lorsque vous travaillez avec une station totale, vous terminez parfois le travail en relevant à nouveau le point de départ. C'est ce qu'on appelle une traversée fermée, qui permet de vérifier et de corriger les éventuelles divergences ou erreurs dans les mesures. Vous pouvez faire la même chose avec un scanner SLAM en effectuant une traversée fermée, aussi appellée fermeture de boucle. 

Bien que chaque scanner SLAM offre ses propres workflows, l'idée générale est la même. Voici comment capturer un relevé topographique à l'aide d'un scanner NavVis VLX 3 :

1. Établissez un réseau de contrôle des levés sur l'ensemble du site
2. Marchez sur le site avec un NavVis VLX 3 pour capturer un ensemble de données 3D et des panoramas HD
3. L'interface tactile intégrée permet de suivre la progression de la numérisation en temps réel et de marquer les points de contrôle.
4. Alignez le crochet de ceinture de NavVis VLX 3 avec les points de contrôle pour déclencher leur capture
5. Sauvegardez vos données et téléchargez-les sur NavVis IVION pour un traitement et une optimisation dans le cloud.
6. Produisez tout autre livrable de numérisation souhaitéà l'aide d'un logiciel spécialisé